專利名稱：一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械設(shè)備領(lǐng)域，具體是指一種上消化道酸堿度監(jiān)測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
病人在接受麻醉及手術(shù)時(shí)，由于基礎(chǔ)疾病、手術(shù)操作以及麻醉藥物和麻醉 操作(如氣管內(nèi)插管等)因素的刺激，常會(huì)發(fā)生胃內(nèi)容物反流，而病人在麻醉 狀態(tài)下極易將反流物誤吸入呼吸道，造成嚴(yán)重的誤吸入性肺炎，危及病人生命 安全。因此，在麻醉手術(shù)過程中對(duì)上消化道酸堿度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)十分必要。而 到目前為止，國內(nèi)外麻醉界仍未獲得能應(yīng)用于手術(shù)室等復(fù)雜電磁環(huán)境的上消化 道酸堿度監(jiān)測(cè)設(shè)備。目前，在臨床上對(duì)胃食管反流的監(jiān)測(cè)通常會(huì)應(yīng)用pH值動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)病 人的上消化道酸堿度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。即通過pH傳感器與不同酸堿度的消化液發(fā)生電 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)，通過這個(gè)電壓信號(hào)來反映上消化道的酸堿度信 息。專利號(hào)為92202018.3的中國實(shí)用新型專利公布了一種上消化道pH值動(dòng)態(tài) 監(jiān)測(cè)裝置，該裝置中的pH值檢測(cè)電路是通過LM331精密電壓/頻率轉(zhuǎn)換器來進(jìn) 行A/D轉(zhuǎn)換，再以單片機(jī)實(shí)施信號(hào)處理和控制的。由于該裝置的電磁兼容性能 較差，所以應(yīng)用于存在大量高功率儀器的手術(shù)室環(huán)境時(shí)，很容易受到這些儀器 的大脈沖高頻電磁信號(hào)的干擾，使pH的檢測(cè)值失準(zhǔn)，不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映病人 的真實(shí)情況。因此該裝置不能應(yīng)用于手術(shù)室或ICU等具有大量醫(yī)療設(shè)備、復(fù)雜 電磁環(huán)境的場(chǎng)所。另外，臨床上有時(shí)需要對(duì)胃食管反流造成的心前區(qū)疼痛與冠心病心肌缺血 造成的心絞痛進(jìn)行鑒別。消化科對(duì)胃食管反流的診斷通常會(huì)應(yīng)用pH值動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 設(shè)備，對(duì)病人的上消化道酸堿度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而對(duì)心絞痛的診斷最常用的檢査方 法是心電圖檢査。由于該裝置不具備心電圖采集分析功能，因此對(duì)心前區(qū)疼痛 的病因不能準(zhǔn)確鑒別，甚至造成漏診和誤診。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述缺點(diǎn)與不足，提供一種上消化道酸堿度監(jiān)測(cè)設(shè)備，該設(shè)備不僅加強(qiáng)了電磁兼容性能，可以應(yīng)用于手術(shù)室或icu等復(fù)雜電磁環(huán)境下，對(duì)上消化道酸堿度進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，而且還可以同時(shí)采集分析心電圖和連續(xù)監(jiān)測(cè)胃食管pH值，為臨床上對(duì)心前區(qū)疼痛的鑒別診斷提供依據(jù)。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，包括pH傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及PC機(jī)，所述的設(shè)備還包括pH值檢測(cè)電路、心電采 集放大電路、微控制處理器、變壓器及光耦；所述的pH傳感器與pH檢測(cè)電路相 連，所述的pH檢測(cè)電路、心電采集放大電路及微控制處理器均與A/D轉(zhuǎn)換器相 連，所述的A/D轉(zhuǎn)換器通過變壓器與PC機(jī)相連，所述的微控制處理器通過光耦 與PC機(jī)相連。所述的pH值檢測(cè)電路包括鉗位保護(hù)電路、 一級(jí)運(yùn)放跟隨電路、儀表運(yùn)放電 路及二階低通電路，所述的pH傳感器依次與鉗位保護(hù)電路、 一級(jí)運(yùn)放跟隨電路、 儀表運(yùn)放電路及二階低通電路相連。所述的鉗位保護(hù)電路由電阻R1、 R2，電容C1、 C2，晶體二級(jí)管D1、 D2、 D3、 D4組成；所述電阻Rl的一端與pH正電極相連，另一端與運(yùn)算放大器UlA的 同相輸入端相連，電容C1的一端、晶體二級(jí)管D1的N級(jí)及晶體二級(jí)管D2的P級(jí)均 與UU的同相輸入端相連，所述電容C1的另一端接地，晶體二級(jí)管D1的P級(jí)與-5V 電源相連，晶體二級(jí)管D2的N級(jí)與+5V電源相連；所述電阻R2的一端與pH負(fù)電 極相連，另一端與運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端相連，電容C2的一端、晶體二級(jí) 管D3的N級(jí)及晶體二級(jí)管D4的P級(jí)均與運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端相連，所述 電容C2的另一端接地，晶體二級(jí)管D3的P級(jí)與-5V電源相連，晶體二級(jí)管D4的N 級(jí)與+5V電源相連。所述的一級(jí)運(yùn)放跟隨電路由運(yùn)算放大器UU及運(yùn)算放大器UlB組成；所述的 運(yùn)算放大器UU的反相輸入端與UU的輸出端相連，并接于儀表運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，所述運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與UlB的輸出端相連，并接于儀表運(yùn)算放大器U2的反相輸入端。所述的儀表運(yùn)放電路由儀表運(yùn)算放大器U2及電阻R3組成；所述的電阻R3串 接于儀表運(yùn)算放大器U2的8號(hào)及1號(hào)端子之間，所述U2的5號(hào)端子還與1.25V電源相連。所述的二階低通電路由電容C3、 C4、 C5、電阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8及運(yùn) 算放大器U3組成；所述電阻R4與電阻R5串聯(lián)，且電阻R4的另一端接于儀表運(yùn)算放大器U2的輸出端，電阻R5的另一端接于運(yùn)算放大器U3的同相輸入端；電容C3 與電阻R7串聯(lián)后接于電阻R4與R5之間，電阻R7的另一端與運(yùn)算放大器U3的反相 輸入端相連，電容C4的一端運(yùn)算放大器U3的同相輸入端相連，另一端與1.25V 電源相連；電阻R6的一端與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端相連，另一端與1.25V 電源相連，所述運(yùn)算放大器U3的輸出端與電阻R8串聯(lián)，電阻R8的另一端與電容 C5的一端并聯(lián)后與A/D轉(zhuǎn)換器相連，電容C5的另一端接地。 所述的微控制處理器為Epson 33209。本實(shí)用新型的上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備的使用方法如下-(1) 對(duì)pH傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)；(2) 通過微控制處理器的定時(shí)中斷，啟動(dòng)相應(yīng)的任務(wù)，并通過SPI通用串 行總線控制A/D轉(zhuǎn)換器定時(shí)采樣pH電壓波形及心電波形；(3) 微控制處理器讀取A/D轉(zhuǎn)換器采樣得到的數(shù)據(jù)；(4) 微控制處理器定時(shí)啟動(dòng)心電算法及pH電壓波形分析算法，給出相應(yīng)的 報(bào)警信號(hào)；(5) 微控制處理器通過串行接口將波形發(fā)給PC機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存和波形播放，同 時(shí)接受PC機(jī)的命令，完成心電導(dǎo)聯(lián)切換和pH測(cè)量通道選擇命令。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(1) 本實(shí)用新型具有良好的抗電磁干擾性能及抗電刀干擾性能，適用于手 術(shù)過程中的上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)；(2) 本實(shí)用新型可以同時(shí)采集上消化道酸堿度的pH值電壓波形及心電波 形，具有更好的臨床診斷意義；(3) 本實(shí)用新型的輸入級(jí)具有很高的輸入阻抗，不同類型的電化學(xué)pH傳 感器的輸出阻抗的變化對(duì)本發(fā)明的影響很小，所以本發(fā)明可以應(yīng)用于如銻電極、 玻璃電極、氫離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管等不同類型的電化學(xué)pH傳感器；(4) 本實(shí)用新型具有完善的PC機(jī)分析軟件，現(xiàn)有的產(chǎn)品一般只能出一個(gè) 簡(jiǎn)單的報(bào)告和曲線，但本發(fā)明的PC分析軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，可以進(jìn) 行酸堿度和心電波形的實(shí)時(shí)顯示及回放和趨勢(shì)分析等相關(guān)工作。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本實(shí)用新型的pH值采集電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的 實(shí)施方式不限于此。如圖1所示，本實(shí)用新型的心電采集放大電路、pH檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換器及 微控制處理器均安裝在采集板卡上，pH傳感器通過信號(hào)線與pH檢測(cè)電路相連， pH檢測(cè)電路、心電采集放大電路及微控制處理器均通過信號(hào)線與A/D轉(zhuǎn)換器相 連。pH傳感器與上消化道中的消化液進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，得到相應(yīng)的pH值電壓信 號(hào)，同時(shí)通過心電采集放大電路得到心電脈沖信號(hào)，在微控制處理器的控制下定 時(shí)的將該pH值電壓信號(hào)和心電脈沖信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行波形的分析和 對(duì)比，再通過光耦將該pH值電壓信號(hào)及心電脈沖信號(hào)傳輸給PC機(jī)，并給出相應(yīng) 的報(bào)警信號(hào)。醫(yī)護(hù)人員則可以通過PC機(jī)上的實(shí)時(shí)顯示及回放功能來判斷心前區(qū) 疼痛是胃食管反流造成的還是冠心病心肌缺血造成的。而變壓器與采集板卡上的 電源芯片相連，為采集板卡上的所有用電裝置提供低噪音的隔離電源。光耦作為 微控制處理器和PC機(jī)之間的中介，既將微控制處理器及和PC機(jī)進(jìn)行隔離，又將 微控制處理器的信息傳輸給PC機(jī)并完成波形顯示和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，同時(shí)也可以 通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，這樣一方面可以保證病人的安全，另一方面可以減少 由于地線造成的工頻對(duì)前端模擬電路的干擾。如圖2所示，本實(shí)用新型的pH采集電路由pH傳感器、鉗位保護(hù)電路、 一級(jí) 運(yùn)放跟隨電路、儀表運(yùn)放電路及二階低通電路共同構(gòu)成。pH傳感器與pH電極相 連，所述的pH正電極為測(cè)量電極，pH負(fù)電極為參考電極。當(dāng)pH傳感器與不同 消化液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，能產(chǎn)生相應(yīng)的很微弱的pH值電壓信號(hào)，該pH值電壓 信號(hào)隨同進(jìn)行電刀外科手術(shù)或者除顫時(shí)產(chǎn)生的大脈沖高頻干擾信號(hào)及手術(shù)室內(nèi) 的其他大干擾信號(hào)一起進(jìn)入鉗位保護(hù)電路。在這些大脈沖高頻干擾信號(hào)的作用 下，鉗位保護(hù)電路中的晶體二級(jí)管D1、 D2、 D3、 D4被導(dǎo)通，經(jīng)過限流電阻Rl 及R2的限流作用，從而限制了該大脈沖高頻干擾信號(hào)的幅度，同時(shí)，限流電阻 R1及電容C1，限流電阻R2及電容C2均構(gòu)成了一個(gè)低通濾波器，對(duì)前端耦合的 高頻干擾信號(hào)進(jìn)行有效的衰減，從而降低該大脈沖高頻干擾信號(hào)對(duì)采集電路的影 響，保護(hù)pH值采集電路。由于從鉗位保護(hù)電路輸出的電壓信號(hào)很微弱，所以需要對(duì)該電壓信號(hào)中的pH 值電壓信號(hào)進(jìn)行分離和提取處理。由運(yùn)算放大器UU、 UlB組成的一級(jí)運(yùn)放跟隨 電路具有G歐級(jí)的阻抗和P安級(jí)的輸入偏置電流，所以該一級(jí)運(yùn)放跟隨電路可以 最大程度的對(duì)pH值電壓信號(hào)進(jìn)行提取，并能減少該pH值電壓信號(hào)在傳感器內(nèi)阻上的壓降。經(jīng)過一級(jí)跟隨電路輸出的電壓信號(hào)再進(jìn)入儀表運(yùn)放電路進(jìn)行處理，該儀表運(yùn) 放電路采用儀表運(yùn)算放大器對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行放大，使得該pH值電壓信號(hào)達(dá)到 A/D轉(zhuǎn)換器的采樣范圍，由于儀表運(yùn)放具有很高的輸入阻抗和很好的共模抑制能 力，因此可以很大程度的消除前端共模噪聲的影響。電阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8及電容C3、 C4、 C5與運(yùn)算放大器U3共同組成 一個(gè)二階低通濾波電路，從儀表運(yùn)放電路輸出的電壓經(jīng)過電阻R4、 R5后進(jìn)入運(yùn) 算放大器U3的同相輸入端，由于該二階低通電路能以40DB/10倍頻地削弱帶外 噪聲的影響，所以可以將該pH值電壓波形進(jìn)一步放大并送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采 樣。本實(shí)用新型的上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備的使用方法如下(1) 對(duì)pH傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)；(2) 通過微控制處理器的定時(shí)中斷，啟動(dòng)相應(yīng)的任務(wù)，并通過SPI通用串 行總線控制A/D轉(zhuǎn)換器定時(shí)采樣pH電壓波形及心電波形；(3) 微控制處理器讀取A/D轉(zhuǎn)換器采樣得到的數(shù)據(jù)；(4) 微控制處理器定時(shí)啟動(dòng)心電算法及pH電壓波形分析算法，給出相應(yīng)的 報(bào)警信號(hào)；(5) 微控制處理器通過串行接口將波形發(fā)給PC機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存和波形播放，同 時(shí)接受PC機(jī)的命令，完成心電導(dǎo)聯(lián)切換和pH測(cè)量通道選擇命令。
權(quán)利要求1、一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，包括pH傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及PC機(jī)，其特征在于所述的設(shè)備還包括pH值檢測(cè)電路、心電采集放大電路、微控制處理器、變壓器及光耦；所述的pH傳感器與pH檢測(cè)電路相連，所述的pH檢測(cè)電路、心電采集放大電路及微控制處理器均與A/D轉(zhuǎn)換器相連，所述的A/D轉(zhuǎn)換器通過變壓器與PC機(jī)相連，所述的微控制處理器通過光耦與PC機(jī)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，其特征在于所 述的pH值檢測(cè)電路包括鉗位保護(hù)電路、 一級(jí)運(yùn)放跟隨電路、儀表運(yùn)放電路及二 階低通電路，所述的pH傳感器依次與鉗位保護(hù)電路、 一級(jí)運(yùn)放跟隨電路、儀表 運(yùn)放電路及二階低通電路相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，其特征在于所 述的鉗位保護(hù)電路由電阻R1、 R2，電容C1、 C2,晶體二級(jí)管D1、 D2、 D3、 D4 組成；所述電阻Rl的一端與pH正電極相連，另一端與運(yùn)算放大器UlA的同相輸 入端相連，電容C1的一端、晶體二級(jí)管D1的N級(jí)及晶體二級(jí)管D2的P級(jí)均與UU 的同相輸入端相連，所述電容C1的另一端接地，晶體二級(jí)管D1的P級(jí)與-5V電源 相連，晶體二級(jí)管D2的N級(jí)與+5V電源相連；所述電阻R2的一端與pH負(fù)電極相 連，另一端與運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端相連，電容C2的一端、晶體二級(jí)管 D3的N級(jí)及晶體二級(jí)管D4的P級(jí)均與運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端相連，所述電 容C2的另一端接地，晶體二級(jí)管D3的P級(jí)與-5V電源相連，晶體二級(jí)管D4的N級(jí) 與+5V電源相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，其特征在于所述的一級(jí)運(yùn)放跟隨電路由運(yùn)算放大器UU及運(yùn)算放大器UlB組成；所述的運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端與UlA的輸出端相連，并接于儀表運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，所述運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與UlB的輸出端相連，并接于儀表運(yùn)算放大器U2的反相輸入端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，其特征在于所 述的儀表運(yùn)放電路由儀表運(yùn)算放大器U2及電阻R3組成；所述的電阻R3串接于儀 表運(yùn)算放大器U2的8號(hào)及1號(hào)端子之間，所述U2的5號(hào)端子還與1.25V電源相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，其特征在于所 述的二階低通電路由電容C3、 C4、 C5、電阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8及運(yùn)算放大器U3組成；所述電阻R4與電阻R5串聯(lián)，且電阻R4的另一端接于儀表運(yùn)算放大器 U2的輸出端，電阻R5的另一端接于運(yùn)算放大器U3的同相輸入端；電容C3與電阻 R7串聯(lián)后接于電阻R4與R5之間，電阻R7的另一端與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端 相連，電容C4的一端運(yùn)算放大器U3的同相輸入端相連，另一端與1.25V電源相連； 電阻R6的一端與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端相連，另一端與1.25V電源相連，所 述運(yùn)算放大器U3的輸出端與電阻R8串聯(lián)，電阻R8的另一端與電容C5的一端并聯(lián) 后與A/D轉(zhuǎn)換器相連，電容C5的另一端接地。
7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，其特征在于所 述的微控制處理器為Epson 33209。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種上消化道酸堿度監(jiān)護(hù)設(shè)備，包括pH傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及PC機(jī)，其特征在于所述的設(shè)備還包括pH值檢測(cè)電路、心電采集放大電路、微控制處理器、變壓器及光耦；所述的pH傳感器與pH檢測(cè)電路相連，pH檢測(cè)電路、心電采集放大電路及微控制處理器均與A/D轉(zhuǎn)換器相連，所述的A/D轉(zhuǎn)換器通過變壓器與PC機(jī)相連，所述的微控制處理器通過光耦與PC機(jī)相連。本實(shí)用新型不僅實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)臨床上的心絞痛診斷功能，而且本實(shí)用新型還可以用于手術(shù)室或ICU等具有大電磁干擾的環(huán)境中，并能實(shí)現(xiàn)酸堿度和心電波形的回放及趨勢(shì)分析等相關(guān)工作。
文檔編號(hào)A61B5/00GK201119871SQ20072005720
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者革 余, 林治川, 溫曉暉 申請(qǐng)人:廣州醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院