專利名稱：胃液膽汁反流監測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫療電子儀器技術領域，特別是通過光纖探測進行胃液膽汁反流的胃液膽汁反流監測儀。
背景技術：
醫學研究發現大部分(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]，世界衛生組織(WHO)已將膽汁反流列為一類致癌因素，但在人體內精確定量測定DGER的方法一直欠佳，沒有類似的儀器供臨床使用。
發明內容
本發明的目的是開發一種可以長時間監測患者胃液中膽汁反流的，以及基于特定波長光探測器的、可以對監測的數據進行采集和處理的膽汁反流監測儀裝置。
本發明的技術方案胃液膽汁反流監測儀包括光發射器、光接收器、光纖、探頭、模數轉換電路、系統控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器、鍵盤，其特征在于所說的系統控制器(7)的控制輸出信號分別連接到光接收器(3)、光發射器(9)、液晶顯示器(8)、存儲器(5)和通訊控制器(6)；所說的系統控制器(7)的控制輸入信號分別與A/D轉換電路(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；發射光由光纖頭部(12)射出，經反射器(10)反射后，進入光纖(13)傳回光接收器(3)；
所說的光發射器(9)由驅動器(15)和第一光發射器(16)及第二光發射器(17)組成；驅動器(15)的控制端連到系統控制器(7)，接受系統控制器(7)的指令后，驅動第一光發射器(16)和第二光發射器(17)交替發光；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轉換電路(4)；所說的A/D轉換電路(4)由一個12位的A/D轉換器組成；A/D轉換電路(4)的輸入端接在光接收器3的放大器(13)的輸出端，輸出端接在系統控制器(7)的數據輸入端；所說的系統控制器(7)是MSP430F147低功耗單片機。
本發明的有益效果本發明的裝置可以驅動特定波長的發光器件，利用光纖把光信號導入患者的胃區，光信號通過胃液后，經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行處理、儲存并可以輸入到計算機進行二次處理供醫護人員做診斷參考。儀器由光發射器、光接收器、光電轉換電路、信號模數轉換電路、系統控制器、存儲器、顯示器和數據通訊接口組成。
1、根據膽紅素的吸收波長采用相應波長的光發射器和相應峰值波長的光接收器。
2、光電轉換電路、信號模數轉換電路實現把光信號變成電信號，并對電信號進行調理，轉換成數字信號進行存儲。
3、系統控制器是該裝置的控制核心，采用單片機來實現，光的發射、接收，數據的轉換、存儲和傳輸都有該控制器完成。
4、顯示器是該裝置的人機交互界面，實現系統的各種功能。
胃液膽汁反流監測儀可以根據需要，實現患者膽汁反流的24小時或48小時的實時監測，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，可以為醫生提供可靠的診斷依據。
圖1監測儀系統結構框圖；圖2探頭結構框圖；圖3光接收器結構框圖；圖4光發射器結構框圖。
圖中1.探頭 2.光纖 3.光接收器 4.A/D轉換電路 5.存儲器6.通訊控制器 7.系統控制器 8.液晶顯示器 9.光發射器 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.光發射驅動器 16.第一光發射器 17.第二光發射器 18.鍵盤。
具體實施例方式
這種胃液膽汁反流監測儀，它包括光發射器、光接收器、光纖、探頭、模數轉換電路、系統控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器和鍵盤等。在系統控制器的控制下，可以分時驅動參考光和測試光，并記錄、存儲數據采集的時間和數據探頭1由光反射器10、連接器11和光纖頭部12組成，發射光由光纖頭部12射出，經反射器10反射后，進入光纖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，一束安裝在光發射器9的前端，用于把光線導入探頭1，另一束安裝在光接收器3的前端，用于把經過反射器10反射的光導入光接收器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轉換電路4；經探頭反射回的光作用于光電傳感器14，使光電傳感器14的輸出隨著光的強度而變化，這個變化的電信號經過放大器13的放大輸出到A/D轉換電路4的輸入端。
A/D轉換電路4由一個12位的A/D轉換器組成，能夠把0到3.3伏的電壓信號轉換成000H到FFFH的數字信號。A/D轉換電路4的輸入端接在光接收器3的放大器13的輸出端，輸出端接在系統控制器7的數據輸入端；在系統控制器7的控制下，每發射一次參考光或測試光都會啟動一次A/D轉換電路4進行數據轉換、數據采集和數據存儲。
存儲器5由一片4Mbit的FLASH存儲器組成；其數據線和控制線直接和系統控制器7相連，在系統控制器7的控制下存入數據或讀出數據。
通訊控制器6由一片串口通訊控制器集成電路MAX3221組成，能夠把經過24或48小時采集的監測數據傳送到計算機中，再利用專用軟件進行處理；通訊控制器6采用單工方式，輸入端與系統控制器連接，輸出端通過標準的9針插座可以和外部計算機連接。
系統控制器7由單片機或任何嵌入式微處理器組成，本方案采用了MSP430F系列CPU實現，本控制器通過外接液晶顯示器8，存儲器5構成本裝置的核心，能夠直接控制光發射器9，光接收器3和通訊控制器6，通過鍵盤18實現對整機的設置、控制和人機交互界面。系統控制器7可以通過鍵盤18設定采用的時間間隔(4秒、8秒、16秒)；系統控制器7可以通過光發射器9控制發光的時間和頻率；系統控制器7可以通過通訊控制器6向計算機傳送數據；系統控制器7可以通過A/D轉換電路4得到采集的數據，并把數據存儲在存儲器5中；系統控制器7可以通過液晶顯示器8顯示當前的工作狀態。
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的控制線和數據總線連接到系統控制器7，在系統控制器7的控制下顯示當前的工作狀態和設定狀態，是胃液膽汁反流監測儀工作人機界面。液晶顯示器8可以顯示當前的工作狀態，也可以顯示當前的設定狀態。
光發射器9由驅動器15和第一光發射器16、第二光發射器17組成。驅動器15的控制端連到系統控制器7，接受系統控制器7的指令后，驅動第一光發射器16或第二光發射器17發光。在一個工作周期，首先驅動發光單元16，并進行數據采集，然后等待100us再驅動發光單元17，進行數據采集，相同的工作周期重復至少20次，求各次數據的平均值進行存儲。驅動器15采用恒流驅動方法，本方案利用了MAX1990電路實現。第一光發射器16、第二光發射器17封裝在一起，用同一根光纖2導出所發的光，利用分時驅動方法分別驅動第一光發射器16和第二光發射器17，第一光發射器16用于參考光，第二光發射器17用于測試。
本發明胃液膽汁反流監測儀在使用時，依次經過下述步驟(1)系統上電；(2)工作狀態設定系統工作前需要通過鍵盤18對系統進行必要的設置，如采用周期(可以選擇4秒、8秒、16秒等)、工作類型(可以選擇傳送數據、存儲器擦除、數據監測等不同的功能)和當前時間；(3)由系統控制器7發出指令，根據設定好的時間間隔定時交替驅動發光單元16和發光單元17，使其發光；(4)在發光單元電路16或17發光的時間內，由系統控制器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轉換器4對放大器13輸出的電壓信號進行A/D轉換，對轉換的結果進行暫存；(6)在一個數據采集時間間隔，20次采集過程構成一個采集循環，對20次的采集數據取平均數存入存儲器5，同時記錄當前時間；(7)當工作過程達到48小時，系統控制器7提示監測結束，系統處于等待狀態；(8)由鍵盤18輸入使系統控制器7發出傳送數據指令，存儲器5中的數據可以全部傳送到計算機中；(9)在系統停電的狀態下，存儲器5中的數據不會丟失，只有用擦除命令對存儲器5進行擦除才會使存儲器為空。
權利要求
1.一種胃液膽汁反流監測儀，它包括光發射器、光接收器、光纖、探頭、模數轉換電路、系統控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器、鍵盤，其特征在于所說的系統控制器(7)的控制輸出信號分別連接到光接收器(3)、光發射器(9)、液晶顯示器(8)、存儲器(5)和通訊控制器(6)；所說的系統控制器(7)的控制輸入信號分別與A/D轉換電路(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；發射光由光纖頭部(12)射出，經反射器(10)反射后，進入光纖(13)傳回光接收器(3)；所說的光發射器(9)由驅動器(15)和第一光發射器(16)及第二光發射器(17)組成；驅動器(15)的控制端連到系統控制器(7)，接受系統控制器(7)的指令后，驅動第一光發射器(16)和第二光發射器(17)交替發光；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轉換電路(4)；所說的A/D轉換電路(4)由一個12位的A/D轉換器組成；A/D轉換電路(4)的輸入端接在光接收器3的放大器(13)的輸出端，輸出端接在系統控制器(7)的數據輸入端；所說的系統控制器(7)是MSP430F147低功耗單片機。
2.根據權利要求1所述的胃液膽汁反流監測儀，其特征在于所說的系統控制器(7)可以通過鍵盤(18)設定采用的時間間隔(4秒、8秒、16秒)；系統控制器(7)可以通過光發射器(9)控制發光的時間和頻率；系統控制器(7)可以通過通訊控制器(6)向計算機傳送數據；系統控制器(7)可以通過A/D轉換電路(4)得到采集的數據，并把數據存儲在存儲器(5)中；系統控制器(7)可以通過液晶顯示器(8)顯示當前的工作狀態。
3.根據權利要求1所述的胃液膽汁反流監測儀，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.根據權利要求1所述的胃液膽汁反流監測儀，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，一束安裝在光發射器9的前端，用于把光線導入探頭(1)，另一束安裝在光接收器(3)的前端，用于把經過反射器(10)反射的光導入光接收器(3)。
5.根據權利要求1所述的胃液膽汁反流監測儀，其特征在于所說的光發射器在一個工作周期，首先驅動第一光發射器(16)，并進行數據采集，然后等待100us再驅動第二光發射器(17)，進行數據采集，相同的工作周期重復至少20次，求各次數據的平均值進行存儲。
6.根據權利要求1所述的胃液膽汁反流監測儀，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，輸入端與系統控制器連接，輸出端通過標準的9針插座可以和外部計算機連接。
全文摘要
本發明涉及一種胃液膽汁反流監測儀，特別是具有光纖探測的胃液膽汁反流監測的數據采集、數據處理和系統控制技術，可以用于消化道胃液膽汁濃度、膽汁反流時間、膽汁反流強度的測量和記錄，對于膽汁反流相關疾病的治療具有輔助作用，屬于醫療和電子儀器技術領域。本發明的胃液膽汁反流監測儀包括光發射器、光接收器、光纖、探頭、模數轉換電路、系統控制器、存儲器、顯示器、通訊控制器、鍵盤等主要部分，構成了一個系統裝置，可以定量的精確測定人體內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，可以為醫生提供可靠的診斷依據。
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 優先權日2006年9月20日
發明者王邦茂, 孫鐘林, 耿衛東, 鄭忠青, 王玉明, 代永平, 張慶瑜 申請人:天津醫科大學總醫院, 南開大學