專利名稱：胃液膽汁反流監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療電子儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是通過光纖探測進(jìn)行胃液膽汁反流的胃液膽汁反流監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)大部分(95％的BE患者及79％的GERD患者)的食管反流為胃、十二指腸混合反流[1]，十二指腸胃食管反流(DGER)是導(dǎo)致反流性食管炎、Barrett’s食管以及狹窄、潰瘍、異型增生甚至食管腺癌的重要致病因素[2]，世界衛(wèi)生組織(WHO)已將膽汁反流列為一類致癌因素，但在人體內(nèi)精確定量測定DGER的方法一直欠佳，沒有類似的儀器供臨床使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種可以長時間監(jiān)測患者胃液中膽汁反流的，以及基于特定波長光探測器的、可以對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理的膽汁反流監(jiān)測儀裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案胃液膽汁反流監(jiān)測儀包括光發(fā)射器、光接收器、光纖、探頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、系統(tǒng)控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器、鍵盤，其特征在于所說的系統(tǒng)控制器(7)的控制輸出信號分別連接到光接收器(3)、光發(fā)射器(9)、液晶顯示器(8)、存儲器(5)和通訊控制器(6)；所說的系統(tǒng)控制器(7)的控制輸入信號分別與A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、鍵盤18和存儲器(5)連接；所說的探頭通過光纖(2)與光發(fā)射器(9)和光接收器連接；其中所說的探頭(1)由光反射器(10)、連接器(11)和光纖頭部(12)組成；發(fā)射光由光纖頭部(12)射出，經(jīng)反射器(10)反射后，進(jìn)入光纖(13)傳回光接收器(3)；
所說的光發(fā)射器(9)由驅(qū)動器(15)和第一光發(fā)射器(16)及第二光發(fā)射器(17)組成；驅(qū)動器(15)的控制端連到系統(tǒng)控制器(7)，接受系統(tǒng)控制器(7)的指令后，驅(qū)動第一光發(fā)射器(16)和第二光發(fā)射器(17)交替發(fā)光；所說的光接收器(3)由光電傳感器(14)和放大器(13)組成；光電傳感器(14)直接和光纖(2)的一束相連，放大器(13)的輸出連到A/D轉(zhuǎn)換電路(4)；所說的A/D轉(zhuǎn)換電路(4)由一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器組成；A/D轉(zhuǎn)換電路(4)的輸入端接在光接收器3的放大器(13)的輸出端，輸出端接在系統(tǒng)控制器(7)的數(shù)據(jù)輸入端；所說的系統(tǒng)控制器(7)是MSP430F147低功耗單片機(jī)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的裝置可以驅(qū)動特定波長的發(fā)光器件，利用光纖把光信號導(dǎo)入患者的胃區(qū)，光信號通過胃液后，經(jīng)過膽紅素的吸收再返回到本儀器的光信號采集電路，本儀器將對采集到的信號進(jìn)行處理、儲存并可以輸入到計算機(jī)進(jìn)行二次處理供醫(yī)護(hù)人員做診斷參考。儀器由光發(fā)射器、光接收器、光電轉(zhuǎn)換電路、信號模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、系統(tǒng)控制器、存儲器、顯示器和數(shù)據(jù)通訊接口組成。
1、根據(jù)膽紅素的吸收波長采用相應(yīng)波長的光發(fā)射器和相應(yīng)峰值波長的光接收器。
2、光電轉(zhuǎn)換電路、信號模數(shù)轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)把光信號變成電信號，并對電信號進(jìn)行調(diào)理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行存儲。
3、系統(tǒng)控制器是該裝置的控制核心，采用單片機(jī)來實現(xiàn)，光的發(fā)射、接收，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲和傳輸都有該控制器完成。
4、顯示器是該裝置的人機(jī)交互界面，實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。
胃液膽汁反流監(jiān)測儀可以根據(jù)需要，實現(xiàn)患者膽汁反流的24小時或48小時的實時監(jiān)測，精確定量測定DGER，對食管反流類疾病的治療具有重要的輔助作用，可以為醫(yī)生提供可靠的診斷依據(jù)。


圖1監(jiān)測儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2探頭結(jié)構(gòu)框圖；圖3光接收器結(jié)構(gòu)框圖；圖4光發(fā)射器結(jié)構(gòu)框圖。
圖中1.探頭 2.光纖 3.光接收器 4.A/D轉(zhuǎn)換電路 5.存儲器6.通訊控制器 7.系統(tǒng)控制器 8.液晶顯示器 9.光發(fā)射器 10.探頭光反射器 11.連接器 12.光纖頭部 13.放大器 14.光電傳感器15.光發(fā)射驅(qū)動器 16.第一光發(fā)射器 17.第二光發(fā)射器 18.鍵盤。
具體實施例方式
這種胃液膽汁反流監(jiān)測儀，它包括光發(fā)射器、光接收器、光纖、探頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、系統(tǒng)控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器和鍵盤等。在系統(tǒng)控制器的控制下，可以分時驅(qū)動參考光和測試光，并記錄、存儲數(shù)據(jù)采集的時間和數(shù)據(jù)探頭1由光反射器10、連接器11和光纖頭部12組成，發(fā)射光由光纖頭部12射出，經(jīng)反射器10反射后，進(jìn)入光纖13傳回光接收器3。連接器11保證反射器10與光纖界面12之間的距離為2毫米。
光纖2由多芯光纖束組成。光纖的前端頭部12連接到探頭1，光纖2的尾部分成兩束，一束安裝在光發(fā)射器9的前端，用于把光線導(dǎo)入探頭1，另一束安裝在光接收器3的前端，用于把經(jīng)過反射器10反射的光導(dǎo)入光接收器3。
光接收器3由一個峰值波長為465納米左右的高靈敏度光電傳感器14和放大器13組成，由放大器15輸出電壓信號；光電傳感器14直接和光纖2的一束相連，放大器13的輸出連到A/D轉(zhuǎn)換電路4；經(jīng)探頭反射回的光作用于光電傳感器14，使光電傳感器14的輸出隨著光的強(qiáng)度而變化，這個變化的電信號經(jīng)過放大器13的放大輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路4的輸入端。
A/D轉(zhuǎn)換電路4由一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器組成，能夠把0到3.3伏的電壓信號轉(zhuǎn)換成000H到FFFH的數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換電路4的輸入端接在光接收器3的放大器13的輸出端，輸出端接在系統(tǒng)控制器7的數(shù)據(jù)輸入端；在系統(tǒng)控制器7的控制下，每發(fā)射一次參考光或測試光都會啟動一次A/D轉(zhuǎn)換電路4進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲。
存儲器5由一片4Mbit的FLASH存儲器組成；其數(shù)據(jù)線和控制線直接和系統(tǒng)控制器7相連，在系統(tǒng)控制器7的控制下存入數(shù)據(jù)或讀出數(shù)據(jù)。
通訊控制器6由一片串口通訊控制器集成電路MAX3221組成，能夠把經(jīng)過24或48小時采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)中，再利用專用軟件進(jìn)行處理；通訊控制器6采用單工方式，輸入端與系統(tǒng)控制器連接，輸出端通過標(biāo)準(zhǔn)的9針插座可以和外部計算機(jī)連接。
系統(tǒng)控制器7由單片機(jī)或任何嵌入式微處理器組成，本方案采用了MSP430F系列CPU實現(xiàn)，本控制器通過外接液晶顯示器8，存儲器5構(gòu)成本裝置的核心，能夠直接控制光發(fā)射器9，光接收器3和通訊控制器6，通過鍵盤18實現(xiàn)對整機(jī)的設(shè)置、控制和人機(jī)交互界面。系統(tǒng)控制器7可以通過鍵盤18設(shè)定采用的時間間隔(4秒、8秒、16秒)；系統(tǒng)控制器7可以通過光發(fā)射器9控制發(fā)光的時間和頻率；系統(tǒng)控制器7可以通過通訊控制器6向計算機(jī)傳送數(shù)據(jù)；系統(tǒng)控制器7可以通過A/D轉(zhuǎn)換電路4得到采集的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)存儲在存儲器5中；系統(tǒng)控制器7可以通過液晶顯示器8顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)。
液晶顯示器8由一個128*64的低壓點陣液晶顯示器組成，液晶顯示器8的控制線和數(shù)據(jù)總線連接到系統(tǒng)控制器7，在系統(tǒng)控制器7的控制下顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)和設(shè)定狀態(tài)，是胃液膽汁反流監(jiān)測儀工作人機(jī)界面。液晶顯示器8可以顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)，也可以顯示當(dāng)前的設(shè)定狀態(tài)。
光發(fā)射器9由驅(qū)動器15和第一光發(fā)射器16、第二光發(fā)射器17組成。驅(qū)動器15的控制端連到系統(tǒng)控制器7，接受系統(tǒng)控制器7的指令后，驅(qū)動第一光發(fā)射器16或第二光發(fā)射器17發(fā)光。在一個工作周期，首先驅(qū)動發(fā)光單元16，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后等待100us再驅(qū)動發(fā)光單元17，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，相同的工作周期重復(fù)至少20次，求各次數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行存儲。驅(qū)動器15采用恒流驅(qū)動方法，本方案利用了MAX1990電路實現(xiàn)。第一光發(fā)射器16、第二光發(fā)射器17封裝在一起，用同一根光纖2導(dǎo)出所發(fā)的光，利用分時驅(qū)動方法分別驅(qū)動第一光發(fā)射器16和第二光發(fā)射器17，第一光發(fā)射器16用于參考光，第二光發(fā)射器17用于測試。
本發(fā)明胃液膽汁反流監(jiān)測儀在使用時，依次經(jīng)過下述步驟(1)系統(tǒng)上電；(2)工作狀態(tài)設(shè)定系統(tǒng)工作前需要通過鍵盤18對系統(tǒng)進(jìn)行必要的設(shè)置，如采用周期(可以選擇4秒、8秒、16秒等)、工作類型(可以選擇傳送數(shù)據(jù)、存儲器擦除、數(shù)據(jù)監(jiān)測等不同的功能)和當(dāng)前時間；(3)由系統(tǒng)控制器7發(fā)出指令，根據(jù)設(shè)定好的時間間隔定時交替驅(qū)動發(fā)光單元16和發(fā)光單元17，使其發(fā)光；(4)在發(fā)光單元電路16或17發(fā)光的時間內(nèi)，由系統(tǒng)控制器7啟動光接收器3，使放大器13輸出一個與隨光信號變化而變化的電壓信號；(5)啟動A/D轉(zhuǎn)換器4對放大器13輸出的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行暫存；(6)在一個數(shù)據(jù)采集時間間隔，20次采集過程構(gòu)成一個采集循環(huán)，對20次的采集數(shù)據(jù)取平均數(shù)存入存儲器5，同時記錄當(dāng)前時間；(7)當(dāng)工作過程達(dá)到48小時，系統(tǒng)控制器7提示監(jiān)測結(jié)束，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；(8)由鍵盤18輸入使系統(tǒng)控制器7發(fā)出傳送數(shù)據(jù)指令，存儲器5中的數(shù)據(jù)可以全部傳送到計算機(jī)中；(9)在系統(tǒng)停電的狀態(tài)下，存儲器5中的數(shù)據(jù)不會丟失，只有用擦除命令對存儲器5進(jìn)行擦除才會使存儲器為空。
權(quán)利要求
1.一種胃液膽汁反流監(jiān)測儀，它包括光發(fā)射器、光接收器、光纖、探頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、系統(tǒng)控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器、鍵盤，其特征在于所說的系統(tǒng)控制器(7)的控制輸出信號分別連接到光接收器(3)、光發(fā)射器(9)、液晶顯示器(8)、存儲器(5)和通訊控制器(6)；所說的系統(tǒng)控制器(7)的控制輸入信號分別與A/D轉(zhuǎn)換電路(4)、鍵盤18和存儲器(5)連接；所說的探頭通過光纖(2)與光發(fā)射器(9)和光接收器連接；其中所說的探頭(1)由光反射器(10)、連接器(11)和光纖頭部(12)組成；發(fā)射光由光纖頭部(12)射出，經(jīng)反射器(10)反射后，進(jìn)入光纖(13)傳回光接收器(3)；所說的光發(fā)射器(9)由驅(qū)動器(15)和第一光發(fā)射器(16)及第二光發(fā)射器(17)組成；驅(qū)動器(15)的控制端連到系統(tǒng)控制器(7)，接受系統(tǒng)控制器(7)的指令后，驅(qū)動第一光發(fā)射器(16)和第二光發(fā)射器(17)交替發(fā)光；所說的光接收器(3)由光電傳感器(14)和放大器(13)組成；光電傳感器(14)直接和光纖(2)的一束相連，放大器(13)的輸出連到A/D轉(zhuǎn)換電路(4)；所說的A/D轉(zhuǎn)換電路(4)由一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器組成；A/D轉(zhuǎn)換電路(4)的輸入端接在光接收器3的放大器(13)的輸出端，輸出端接在系統(tǒng)控制器(7)的數(shù)據(jù)輸入端；所說的系統(tǒng)控制器(7)是MSP430F147低功耗單片機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胃液膽汁反流監(jiān)測儀，其特征在于所說的系統(tǒng)控制器(7)可以通過鍵盤(18)設(shè)定采用的時間間隔(4秒、8秒、16秒)；系統(tǒng)控制器(7)可以通過光發(fā)射器(9)控制發(fā)光的時間和頻率；系統(tǒng)控制器(7)可以通過通訊控制器(6)向計算機(jī)傳送數(shù)據(jù)；系統(tǒng)控制器(7)可以通過A/D轉(zhuǎn)換電路(4)得到采集的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)存儲在存儲器(5)中；系統(tǒng)控制器(7)可以通過液晶顯示器(8)顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胃液膽汁反流監(jiān)測儀，其特征在于所說的探頭其連接器(11)保證反射器(10)與光纖界面(12)之間的距離為2毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胃液膽汁反流監(jiān)測儀，其特征在于所說的光纖(2)的前端頭部(12)連接到探頭(1)，光纖(2)的尾部分成兩束，一束安裝在光發(fā)射器9的前端，用于把光線導(dǎo)入探頭(1)，另一束安裝在光接收器(3)的前端，用于把經(jīng)過反射器(10)反射的光導(dǎo)入光接收器(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胃液膽汁反流監(jiān)測儀，其特征在于所說的光發(fā)射器在一個工作周期，首先驅(qū)動第一光發(fā)射器(16)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后等待100us再驅(qū)動第二光發(fā)射器(17)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，相同的工作周期重復(fù)至少20次，求各次數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行存儲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胃液膽汁反流監(jiān)測儀，其特征在于所說的通訊控制器(6)由一片串口通訊控制器集成電路MAX3221組成；通訊控制器(6)采用單工方式，輸入端與系統(tǒng)控制器連接，輸出端通過標(biāo)準(zhǔn)的9針插座可以和外部計算機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種胃液膽汁反流監(jiān)測儀，特別是具有光纖探測的胃液膽汁反流監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制技術(shù)，可以用于消化道胃液膽汁濃度、膽汁反流時間、膽汁反流強(qiáng)度的測量和記錄，對于膽汁反流相關(guān)疾病的治療具有輔助作用，屬于醫(yī)療和電子儀器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的胃液膽汁反流監(jiān)測儀包括光發(fā)射器、光接收器、光纖、探頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、系統(tǒng)控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器、鍵盤等主要部分，構(gòu)成了一個系統(tǒng)裝置，可以定量的精確測定人體內(nèi)48小時的膽汁反流情況，對食管反流類疾病的治療具有重要的輔助作用，可以為醫(yī)生提供可靠的診斷依據(jù)。
文檔編號A61B5/00GK1919136SQ200610015709
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者王邦茂, 孫鐘林, 耿衛(wèi)東, 鄭忠青, 王玉明, 代永平, 張慶瑜 申請人:天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院, 南開大學(xué)