專利名稱：胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種雙通道上消化道pH值監(jiān)測儀，特別是指一種胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀。
在臨床醫(yī)學上，進行上消化道(胃、食道)的病理和藥物療效研究都需要對胃、食道的pH值進行長時間的監(jiān)測。目前國內(nèi)外市場上有玻璃電極和銻電極的產(chǎn)品。國內(nèi)市場上目前主要是國外公司的儀器。這種儀表采用的傳感器是銻電極。參比電極采用的是氯化銀固態(tài)外參比電極。早期還有采用微型玻璃電極?，F(xiàn)有技術(shù)中的缺點是使用壽命短，且價格昂貴，另外它的輸出阻抗高，易受外屆干擾，對檢測電路要求高。
本發(fā)明的目的在于，提供一種胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀，其具有響應快、靈敏度高、輸出阻抗低、抗干擾能力強、測量電路簡易與集成電路工藝兼容，可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。
本發(fā)明一種胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀，其特征在于，其中包括兩個氫離子敏場效應管傳感器，該兩個氫離子敏場效應管傳感器與模擬開關(guān)連接；一嵌入式微控制器，該嵌入式微控制器通過RS232接口與一計算機連接，該嵌入式微控制器又分別接至模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、外存儲器、液晶顯示器以及一鍵盤；該模擬開關(guān)與A/D轉(zhuǎn)換器之間接有一級前級放大。
為進一步說明本發(fā)明的特征和目的，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做一詳細描述，其中

圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
請參閱圖1，一種胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀，其中包括兩個氫離子敏場效應管(H+-ISFET)傳感器1、2，該兩個氫離子敏場效應管傳感器1、2與模擬開關(guān)連接；一嵌入式微控制器，該嵌入式微控制器通過RS232接口與一計算機連接，該嵌入式微控制器又分別接至模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、外存儲器、液晶顯示器以及一鍵盤；該模擬開關(guān)與A/D轉(zhuǎn)換器之間接有一級前級放大。
本發(fā)明采用氫離子敏場效應管(H+-ISFET)，這是一種半導體傳感器。參比電極和半導體芯片封裝在一個φ2的胃導管中。一個胃導管中嵌裝二個以上H+-ISFET?？梢酝瑫r監(jiān)測胃和食道的pH值變化。H+-ISFET具有響應快、靈敏度高、輸出阻抗低、抗干擾能力強、測量電路簡易與集成電路工藝兼容，可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。我們經(jīng)過多年開發(fā)，研制出幾代監(jiān)測儀，最終研制出這種新型的雙通道上消化道pH傳感器具有小型輕便、低功耗、高穩(wěn)定高可靠、操作簡便、成本低廉(只有銻電極和儀表價格的十分之一)的優(yōu)點，特別適合于我國醫(yī)療儀器的要求。
采用的傳感器是由二支H+-ISFET和一個銀/氯化銀(Ag/AgCl)參比電極復合在φ2-φ2.5 mm的胃導管內(nèi)的雙通道上消化道pH值傳感器可以同時監(jiān)測胃和食道的pH值。儀表低功耗、輕便。
本發(fā)明胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀，是由三部分組成。第一部分是二支上消化道pH值傳感器，共用一個Ag/AgCl參比電極，通過接口與儀表連接。第三部分是一個RS232串行接口。在傳輸數(shù)據(jù)時與計算機連接。中間部分是便攜式儀表。
儀表微控制器采用MCS-51TM嵌入式8位微控制器，二個傳感器共用一個前級電路一個參比電極一個A/D轉(zhuǎn)換器。前級電路是一種特殊恒壓恒流電路，保證傳感器的Ids(漏源電流)恒定在50μA。
微控制器控制模擬開關(guān)，用切換電源方式使前級電路分時對二支傳感器的源漏電極提供50μA的電流，傳感器分時測量(約100毫秒)，通過A/D變換和微控制器運算，將測量的電壓值和pH值存儲在外存儲器(EEROM)。
本發(fā)明的工作過程為傳感器通過插頭與雙通道24小時監(jiān)測儀連接，兩支傳感器是通過模擬開關(guān)與前級電路和A/D轉(zhuǎn)換器連接，由該微控制器通過切換電源方法輪流分時控制模擬開關(guān)，使前級電路和A/D轉(zhuǎn)換器輪流分時為傳感器服務。傳感器經(jīng)過前級電路和A/D轉(zhuǎn)換器的變換，監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過微控制器的pH值運算變成pH值在外存儲器存儲。微控制器同時控制各功能鍵和LCD顯示器，具有實現(xiàn)良好的人機對話環(huán)境和清晰的實時數(shù)字界面。
pH值的計算儀表測量前采用pH 4.00和6.86兩種標準緩沖液標定。儀器采用對分查找的算法，在標定后確定測量范圍最大和最小兩個端點pH值對應的電壓值。測量時則按“對分—比較—重新設置端點”的簡單步驟查找電壓值對應的pH值。對分運算可用微控制器的“右移一位”實現(xiàn)。此方法不僅無需浮點運算，在簡單的單片機上實現(xiàn)pH值快速計算。
減少傳感器時漂H+-ISFET是利用電化學原理進行pH值測量，它同樣有化學傳感器的時漂的弱點。儀表對傳感器特殊供電方式，不測量時由微控制器控制關(guān)閉傳感器電源，每路測量時間約100毫秒。
多通道測量的實現(xiàn)為了記錄上消化道不同位置二個以上pH值。通過微控制器控制一個模擬開關(guān)，切換電源電流實現(xiàn)兩路以上pH值的檢測。這樣兩個H+-ISFET可以共用一個參比電極、一個前級電路、一個A/D通道。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有響應快、靈敏度高、輸出阻抗低、抗干擾能力強、測量電路簡易與集成電路工藝兼容，可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀，其特征在于，其中包括兩個氫離子敏場效應管傳感器，該兩個氫離子敏場效應管傳感器與模擬開關(guān)連接；一嵌入式微控制器，該嵌入式微控制器通過RS232接口與一計算機連接，該嵌入式微控制器又分別接至模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、外存儲器、液晶顯示器以及一鍵盤；該模擬開關(guān)與A/D轉(zhuǎn)換器之間接有一級前級放大。
全文摘要
本發(fā)明一種胃、食管pH傳感器及雙通道24小時監(jiān)測儀,其中包括:兩個氫離子敏場效應管傳感器,該兩個氫離子敏場效應管傳感器與模擬開關(guān)連接;一嵌入式微控制器,該嵌入式微控制器通過RS232接口與一計算機連接,該嵌入式微控制器又分別接至模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、外存儲器、液晶顯示器以及一鍵盤;該模擬開關(guān)與A/D轉(zhuǎn)換器之間接有一級前級放大;具有響應快、靈敏度高、輸出阻抗低、抗干擾能力強、測量電路簡易可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。
文檔編號G01N33/84GK1299058SQ9912540
公開日2001年6月13日 申請日期1999年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者韓涇鴻, 李向明 申請人:中國科學院電子學研究所