專利名稱：液壓感應(yīng)體積密度儀及其測試方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓感應(yīng)體積密度儀及其測試方法和用途，屬于形態(tài)不規(guī)則物體的體積—密度測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外生理解剖學(xué)、病理解剖學(xué)和法醫(yī)病理學(xué)、以及體質(zhì)人類學(xué)等方面，表述人體器官體積仍沿用手工直尺測長×寬×高的方法，由于器官三維形態(tài)極不規(guī)則，這種體積值不科學(xué)、不準(zhǔn)確，不能用以進(jìn)一步計算器官組織的密度。
根據(jù)文獻(xiàn)報道和查新結(jié)果，目前的主要研究集中在活體器官采用CT、B超等間接測量，如朱海賢，顧光官，王心濤，等，CT掃描測量脾臟體積方法初探，《蘇州醫(yī)學(xué)院學(xué)報》，(5)586，1999；描述了一種采用CT掃描測量脾臟體積的方法。皮劍，孫緒榮，新疆蒙古族青年心臟體積X線測量研究，《新疆醫(yī)學(xué)院學(xué)報》，(20)257-260，1997；描述了一種采用X線測量心臟體積的方法。謝敏，葉耿輝，肝炎后肝硬變時肝臟體積測量極其變化的研究，《中華外科雜志》，(11)657-658，1994；利用數(shù)字圖像處理系統(tǒng)和三維信息提取與三維圖像重建軟件，成功地測量出活體肝臟體積，重建出活體肝臟三維圖像。耿世釗，一種腹部臟器體積較精確的超聲測量方法，《中國超聲醫(yī)學(xué)雜志》，(12)44-47，1996；提出一種較精確的主要用于腹腔臟器容積的測量和計算方法，它在計算機(jī)幫助下使用普通超聲診斷儀實現(xiàn)其功能。通過再次手動操作游標(biāo)勾畫二維圖像的解剖輪廓，即可迅速得到體積測量。周玉清，張青萍，靜態(tài)結(jié)構(gòu)三維超聲成像方法學(xué)研究進(jìn)展，《引進(jìn)國外醫(yī)藥技術(shù)與設(shè)備》(4)95-99，1998；報道了三維超聲成像可顯示人體結(jié)構(gòu)冠狀面上的立體并進(jìn)行冠狀面上面積測量?？删_測量體積而無需對所掃描結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)進(jìn)行假設(shè)。三維超聲成像在保留二維超聲成像所有信息的同時，可以提供非常形象直觀的三維立體圖像，顯示組織結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面特征、空間位置關(guān)系，單獨提取和顯示感興趣結(jié)構(gòu)，精確測量容積或體積，有助于疾病的定性、定位及定量診斷，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。紀(jì)小龍主編《尸體解剖規(guī)范》，2002年7月第一版，人民軍醫(yī)出版社；書中第十二章給出了人體組織器官正常重量及大小參考值。但未給出測量方法。
總之，目前國內(nèi)外的人體器官體積均采用直尺測量長、寬、高來獲得體積量，根據(jù)吉林省衛(wèi)生信息研究所醫(yī)藥衛(wèi)生科技查新報告未見與本發(fā)明內(nèi)容相同的文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種液壓感應(yīng)體積—密度儀及其測試方法和用途。其特點是采用微型計算機(jī)控制、測量器官質(zhì)量和排水量，精密計算其體積質(zhì)量，自動顯示質(zhì)量、體積和組織密度值。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)液壓感應(yīng)體積密度儀及其測試方法和用途液壓感應(yīng)體積密度儀液壓感應(yīng)體積密度儀包括機(jī)箱上裝設(shè)多個托盤、多個測量器和裝于機(jī)箱內(nèi)的電子元器件，電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器和力傳感器，兩組傳感器由放大器電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器通過串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)連接，單片機(jī)與串行通訊和數(shù)字顯示電路連接以控制輸入、輸出和顯示，各級電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。
每個測量器內(nèi)裝設(shè)液位傳感器、標(biāo)尺、被測物和液體。測量器放置于相匹配的托盤上，托盤下設(shè)配套的力傳感器。力傳感器固定在機(jī)箱上，機(jī)箱外設(shè)支撐架，可旋轉(zhuǎn)橫梁和液位傳感器導(dǎo)線。
放大器電路由儀用放大器和跟隨器組成。
單片機(jī)控制電路由A/D轉(zhuǎn)換器、串行接口存儲器芯片，晶體震蕩器、RS232接口芯片及芯片內(nèi)部的濾波、倍壓和負(fù)極電壓轉(zhuǎn)換電路組成。
數(shù)字顯示電路由數(shù)碼顯示驅(qū)動譯碼芯片、選通反相器和動態(tài)掃描顯示數(shù)碼管組成。
穩(wěn)壓電源電路由全橋電路、濾波和穩(wěn)壓器組成。
液壓感應(yīng)體積密度儀的測試方法1.根據(jù)被測物體的重量和體積大小，目測選定合適的測量器，測量器過小則物體不能完全放入，測量器過大則會影響測量精度。
2.在測量器中加入適量液體，使被測物放入后能被完全淹沒、液體不會溢出為準(zhǔn)。
3.接上220V交流電源并合上電源開關(guān)。
4.等待系統(tǒng)指示的液位和重量值顯示穩(wěn)定，此時顯示的是沒有加入被測物體情況下的液體體積和重量。
5.按下“清零”鍵使體積、重量、密度顯示值均為“0000”。
6.放入被測物體，按下“測量”鍵，等待液面穩(wěn)定，當(dāng)體積、重量顯示穩(wěn)定，讀出密度值。
液壓感應(yīng)體積密度儀的用途該密度儀主要用于人和動物尸體內(nèi)的器官檢測，由于形態(tài)不規(guī)則、難以準(zhǔn)確測量物體的體積密度，通過對人和動物尸體及其各種器官的檢測，為生理解剖學(xué)、病理解剖學(xué)、法醫(yī)病理學(xué)和體質(zhì)人類學(xué)方面提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.根據(jù)傳統(tǒng)的阿基米德原理，比較、調(diào)整并確定儀器的精密度，檢測人體各器官組織的體積和密度，了解人體常見彌漫性和局限病變器官組織的體積和密度，為病理學(xué)和法醫(yī)學(xué)檢驗診斷提供簡便、可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)器官的大小選擇適當(dāng)量程的測量器，芯片儲存相應(yīng)液位差—體積換算比例數(shù)據(jù)，自動完成質(zhì)量、體積和密度參數(shù)的測量和輸出，其稱重精度±0.5％，液位精度±0.5％，密度精度±1％，溫差漂移±0.1％，零位漂移±0.1％。
3.檢測注水肉等動物組織，為解決困擾政府和社會的現(xiàn)實問題提供一個科學(xué)手段。
4.本發(fā)明采用應(yīng)變感應(yīng)技術(shù)設(shè)計液位電極、電子線路中采用增量檢測技術(shù)，在單片機(jī)控制下自動完成系統(tǒng)調(diào)節(jié)，保證了測試精度，有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
四

圖1為液壓感應(yīng)體積密度儀結(jié)構(gòu)示意圖1水位傳感器、2標(biāo)尺、3測量器、4被測物、5中量程托盤、6中量程力傳感器、7大量程力傳感器、8支架、9機(jī)箱、10小量程傳感器、11小量程托盤、12大量程托盤。
圖2為側(cè)視圖13信號線、14可旋轉(zhuǎn)橫梁、15支撐桿。
圖3為機(jī)箱面板示意圖
16體積顯示窗、17重量顯示窗、18密度顯示窗、19按鍵。
圖4為機(jī)箱背板示意圖20水位傳感器接口、21電源接口、22電源開關(guān)、23串行通訊接口。
圖5為液壓感應(yīng)體積密度儀電路原理框6為放大器電路原理7為穩(wěn)壓電源電路原理8為數(shù)字顯示電路原理9為A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī)控制電路原理圖五具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實施例液壓感應(yīng)體積密度儀如圖1～2所示，包括機(jī)箱9上裝設(shè)了多個托盤5、11、12和相應(yīng)的測量器3，每個測量器3內(nèi)可裝設(shè)液位傳感器1、標(biāo)尺2、被測物4和液體，測量器3放置于相匹配的托盤上，托盤下設(shè)配套的力傳感器6、10、7，力傳感器固定在機(jī)箱上，機(jī)箱外設(shè)支撐架15、可旋轉(zhuǎn)橫梁14和液位傳感器導(dǎo)線13。裝于機(jī)箱9內(nèi)的電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器1和力傳感器6、10、7。兩組放大器電路，一組連接液位傳感器的輸出，另一組經(jīng)電子開關(guān)連接到力傳感器6、10、7中一只的輸出，信號放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路，通過串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)89C52連接，單片機(jī)與串行通訊接口RS232和數(shù)字顯示電路連接以控制輸入、輸出和顯示，各級電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。
如圖3所示，機(jī)箱面板設(shè)體積顯示窗體16、重量顯示窗體17、密度顯示窗體18和按鍵19。
如圖4所示，機(jī)箱背板設(shè)液位傳感器接口20、RS-232串行通訊接口23、交流電源接口21和電源開關(guān)22。
如圖5～6所示，力放大器電路由儀用放大器IC4、調(diào)零電路D6和跟隨器IC5組成。其中，大量程力傳感器輸出A-IN+、A-IN-，中量程力傳感器輸出B-IN+、B-IN-，小量程力傳感器輸出C-IN+、C-IN-，它們都接到電子開關(guān)IC1的輸入端，改變地址線A、B可選擇其中一組信號接入儀用放大器。電容C26濾除信號中的高頻雜波，R20和R21在信號未加入時給放大器提供一個直流通路，以免損壞IC4，R22和R23為輸入限流電阻。R16決定儀用放大器IC4的放大倍數(shù)，被放大的信號從IC4的6腳輸出。D6、R10構(gòu)成了一個精密基準(zhǔn)電源，這個電源通過R17、R18、R13構(gòu)成的調(diào)零電路可將傳感器和放大器中的零點偏移除去；IC5是跟隨器用以提高輸入阻抗減少輸出阻抗，R24可調(diào)整IC5的零點偏移。
液位傳感器的放大器電路由儀用放大器IC2、調(diào)零電路D2和跟隨器IC3組成，液位傳感器輸出D-IN+、D-IN-直接接入儀用放大器，與力傳感器具有相同的電路，電容C2濾除信號中的高頻雜波，R8和R7在信號未加入時給放大器提供一個直流通路，以免損壞IC2，R5和R6為輸入限流電阻。R11決定儀用放大器IC2的放大倍數(shù)，被放大的信號從IC2的6腳輸出。D2、R2構(gòu)成了一個精密基準(zhǔn)電源，這個電源通過R9、R4、R3構(gòu)成的調(diào)零電路可將傳感器和放大器中的零點偏移除去；IC3是跟隨器用以提高輸入阻抗減少輸出阻抗，R1調(diào)整IC3的零點偏移。
如圖7所示為穩(wěn)壓電源電路。D7為二極管全橋整流電路；C22、C23濾波電容，濾除電源中的高頻分量；IC11和IC12組成兩級穩(wěn)壓電路，R4、R5、R2、R3為取樣電阻，使輸出電壓為+10V；C24、C25為濾波電容，該輸出電壓作為力傳感器和液位傳感器的電源電壓。D5為二極管全橋整流電路，C18、C19、C20、C21為濾波電容；IC9為穩(wěn)壓器件，其輸出+5V作為A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī)控制電路部分的電源。D1、D2、D3、D4構(gòu)成全橋整流電路，C6、C7、C8、C9、C10、C11、C14、C15、C12、C13、C16、C17為濾波電容；IC1、IC2分別為正、負(fù)15V穩(wěn)壓器，輸出+15V和-15V電壓作為放大器電路的電源。
如圖8所示為數(shù)字顯示電路。體積、重量、密度顯示具有相同的電路。IC2為數(shù)碼顯示驅(qū)動譯碼芯片，R9～R16為八段LED限流電阻，IC6為位選通反相器，動態(tài)掃描顯示4只數(shù)碼管。
如圖9所示為A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī)控制電路。IC1為11個模擬通道的12bit串行接口A/D轉(zhuǎn)換芯片，YS端接入力傳感器放大后的信號、LS端接入液位傳感器放大后的信號；IC10為上電復(fù)位及串行接口存儲器芯片，S1被按下可手動復(fù)位，R9、R10為電平上拉電阻；晶體震蕩器X1與電容C1、C2給單片機(jī)IC9提供時鐘脈沖；P1連接顯示電路，P2連接按鍵，R7、R8為上拉電阻；IC2為RS232接口芯片，C4、C5、C6、C7為芯片內(nèi)部所要求的濾波、倍壓、負(fù)極性電壓轉(zhuǎn)換電容。
權(quán)利要求
1.液壓感應(yīng)體積密度儀，其特征在于機(jī)箱(9)上裝設(shè)了多個托盤(5)、(11)、(12)和相應(yīng)的測量器(3)以及裝于機(jī)箱(9)內(nèi)的電子元器件，電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器(1)和力傳感器(6)、(10)、(7)，兩組相同的放大器電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換通過串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)連接，單片機(jī)與串行通訊接口和數(shù)字顯示電路連接，各級電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。
2.按照權(quán)利要求1所述液壓感應(yīng)體積密度儀，其特征在于測量器(3)內(nèi)裝設(shè)液位傳感器(1)、標(biāo)尺(2)、被測物和液體，測量器放置于相匹配的托盤(5)、(11)、(12)上，托盤下設(shè)配套的力傳感器(6)、(10)、(7)，力傳感器固定在機(jī)箱上，機(jī)箱外設(shè)支撐架(15)、可旋轉(zhuǎn)橫梁(14)和液位傳感器導(dǎo)線(13)。
3.按照權(quán)利要求1所述液壓感應(yīng)體積密度儀，其特征在于放大器電路由儀用放大器和跟隨器組成。
4.按照權(quán)利要求1所述液壓感應(yīng)體積密度儀，其特征在于單片機(jī)控制電路由A/D轉(zhuǎn)換器、串行接口存儲芯片、晶體震蕩器、接口芯片以及芯片內(nèi)部的濾波、倍壓和負(fù)極電壓轉(zhuǎn)換電路組成。
5.按照權(quán)利要求1所述液壓感應(yīng)體積密度儀，其特征在于數(shù)字顯示電路由數(shù)碼顯示驅(qū)動譯碼芯片，選通反相器和動態(tài)掃描顯示數(shù)碼管組成。
6.按照權(quán)利要求1所述液壓感應(yīng)體積密度儀，其特征在于穩(wěn)壓電路由全橋電路、濾波和穩(wěn)壓器組成。
7.按照權(quán)利要求1～6所述液壓感應(yīng)體積密度儀的測試方法，其特征在于(1)根據(jù)被測物的重量和體積大小，目測選定合適的測量器；(2)在測量器中加入適量液體，使被測物放入后能被完全淹沒；(3)接上電源并合上電源開關(guān)；(4)待系統(tǒng)指示的液位和重量值穩(wěn)定，按下“清零”鍵使體積、重量、密度顯示均為“0000”；(5)放入被測物體，按下“測試”鍵，待液面穩(wěn)定，當(dāng)體積、重量顯示穩(wěn)定，讀出密度值。
8.按照權(quán)利要求1～7所述液壓感應(yīng)體積密度儀的用途，其特征在于該密度儀主要用于人和動物尸體的器官檢測。
全文摘要
一種液壓感應(yīng)體積密度儀及其測試方法和用途，其特點是該體積密度儀由機(jī)箱(9)上裝設(shè)多個托盤(5)、(11)、(12)和相應(yīng)的測量器(3)以及裝于機(jī)箱內(nèi)的電子元器件。電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器(1)和力傳感器(6)、(10)、(7)，傳感器信號輸入放大器電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換由串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)連接，單片機(jī)與串行通訊接口和數(shù)字顯示電路連接，各級電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。它具有快捷、準(zhǔn)確、可靠地檢測人和動物尸體內(nèi)的器官，及形態(tài)不規(guī)則、難以準(zhǔn)確測量物體的體積密度，為生理解剖學(xué)、病理解剖學(xué)、法醫(yī)病理學(xué)和體質(zhì)人類學(xué)方面提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N9/02GK1456875SQ0313517
公開日2003年11月19日 申請日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者于曉軍, 樊瑜波, 徐小虎, 李晉川, 郭慶 申請人:汕頭大學(xué), 四川大學(xué)