專利名稱：微型人體體液生理參數(shù)測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造屬醫(yī)療測(cè)試儀器。
目前已有的對(duì)人體體液測(cè)試的技術(shù)與儀器，都是用物理、化學(xué)、顯微鏡等方法進(jìn)行測(cè)試的。其測(cè)試方法復(fù)雜，周期長(zhǎng)。而有些特殊用途的測(cè)試方法還很不理想。例如當(dāng)在手術(shù)臺(tái)上臨時(shí)要給病人補(bǔ)血時(shí)，究竟尚需繼續(xù)輸血還是輸血已夠等問題都不能很好解決。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的是設(shè)計(jì)一種通過(guò)測(cè)定人體體液的電導(dǎo)率來(lái)測(cè)試各種生理參數(shù)的儀器。如人體屎液、唾液、血液等中各種無(wú)機(jī)成份、有機(jī)成份的生理參數(shù)均可測(cè)試，以滿足日益發(fā)展醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的需要。
本申請(qǐng)方案如圖1所示由自信號(hào)發(fā)生器、電導(dǎo)池、信號(hào)處理、儲(chǔ)存比較、輸出顯示、穩(wěn)壓電源及失壓告警等部件組成，測(cè)試儀由不對(duì)稱無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(亦稱多諧振蕩器)產(chǎn)生不對(duì)稱脈沖信號(hào)，其特點(diǎn)是對(duì)該信號(hào)脈沖進(jìn)行處理，使其脈沖后沿再產(chǎn)生一寬度相同的負(fù)脈沖信號(hào)，經(jīng)整形及電平轉(zhuǎn)移后形成一緊隨自脈沖信號(hào)后的幅值相等、寬度相同的脈沖信號(hào)，再將該二脈沖送加法器合成，把原不對(duì)稱脈沖信號(hào)合成為雙向脈沖信號(hào)，再通過(guò)電極和人體體液組成的電導(dǎo)池后，產(chǎn)生一相應(yīng)的電流，由于雙向脈沖信號(hào)為定值，而電導(dǎo)池的電導(dǎo)因體液參數(shù)的不同而異，使產(chǎn)生的電流隨之發(fā)生相應(yīng)變化，將通過(guò)電導(dǎo)池的電流進(jìn)行變換使與體液生理參數(shù)相互對(duì)應(yīng)，然后測(cè)出某一時(shí)刻的值，送顯示器進(jìn)行顯示。為與上一次測(cè)試值進(jìn)行比較，本測(cè)試儀設(shè)有上次值儲(chǔ)存電路，次日測(cè)試值的比較通過(guò)發(fā)光二極管的顯示來(lái)識(shí)別。


圖1是本方案的框圖;
圖2是本方案電路原理圖;
圖3表示電導(dǎo)池模型;
圖4表示等效電導(dǎo)池模型;
圖5表示電極;
圖6月經(jīng)周期中唾液電導(dǎo)的變化曲線。
參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明本方案結(jié)構(gòu)特征1.脈沖源利用NE555定時(shí)器集成塊構(gòu)成一不對(duì)稱無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作為脈沖源，輸出頻率及占空比可調(diào)的脈沖波f

1.442695/(R1+R2)C1，t1=0.693R1C1;t2＝0.693R2C4，調(diào)節(jié)R1，R2即可方便地改變輸出脈沖的占空比及頻率。
2.滯后同寬脈沖信號(hào)的形成NE555輸出之脈沖波的后沿經(jīng)R1C2并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)延遲后輸入由與非門組成的反相器的輸入端使輸出滯后(相對(duì)于脈沖源輸出的脈沖信號(hào))的同寬反向脈沖波。從電路可清楚地看到任何從高電平變到低電平的輸入信號(hào)都會(huì)使其產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，脈寬t＝1/9R4C2，新脈沖經(jīng)后二級(jí)反相器進(jìn)行整形，輸入雙電源放大器A1以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)移。
3.采用雙向脈沖技術(shù)及雙向脈沖信號(hào)的合成由于被測(cè)體液與電極組成的電導(dǎo)池模型的等效電路為一電阻和電容的并、串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因電容的存在，使充放電過(guò)程中產(chǎn)生極化現(xiàn)象會(huì)引起測(cè)試誤差。為了達(dá)到適合在體測(cè)量且電路簡(jiǎn)單、價(jià)廉、小型化條件下消除電容影響，克服輸出電平的基線漂移等不良因素而產(chǎn)生的測(cè)試誤差，本方案采用了雙向脈沖技術(shù)，不難證明當(dāng)正負(fù)脈沖脈寬差在1%以內(nèi)，脈寬T足夠窄，電容充電值小于脈沖電壓幅值的1%，則其誤差在0.02%以內(nèi)，電容CX及CP的干擾就可以排除，對(duì)上述要求在脈沖技術(shù)中是不難達(dá)到的。雙脈沖信號(hào)的合成由NE555產(chǎn)生脈沖波及處理后的滯后同寬脈沖信號(hào)輸入加法器A2進(jìn)行迭加并整形后輸出正負(fù)對(duì)稱雙向脈沖信號(hào)，A2為雙電源運(yùn)放，其作用1.將二輸入脈沖信號(hào)迭加;2.電平轉(zhuǎn)移作用，A2輸出的信號(hào)為一對(duì)稱正負(fù)電壓雙向脈沖波。
4.電導(dǎo)池被測(cè)體液和電極構(gòu)成電導(dǎo)池。電極結(jié)構(gòu)如圖5所示，采用盒式結(jié)構(gòu)，盒座為用于牙科材料的有機(jī)玻璃制作，由兩不銹鋼針通入盒座，盒座有一面開有凹槽，使兩不銹鋼針端部在此槽中露出形成雙電極，使加有信號(hào)的電極浸入被測(cè)體液后感受其電導(dǎo)的變化。為用于人體測(cè)試，電極做成小型、并易于清洗。電導(dǎo)池的模型如圖3所示，圖中符號(hào)含義Cc為導(dǎo)線電容;Cd為雙電層內(nèi)容;Rc為導(dǎo)線電阻;Rx為溶液電阻;Zf為感應(yīng)阻抗;Ci為分布電容。其中CC，Ci與溶液性質(zhì)、介電常數(shù)、電極材料、面積、距離導(dǎo)線的材料，屏蔽狀況等有關(guān)。忽略微小的導(dǎo)線阻抗，可簡(jiǎn)化為圖4所示的等效電導(dǎo)池模型。其中Cx、Cp分別為綜合并、串聯(lián)電容。從等效模型可知，由于電容的存在，使脈沖加入瞬間會(huì)產(chǎn)生電流尖峰值，但其影響僅限于加入瞬間，在反向脈沖的末期，這個(gè)尖峰電流的影響早可忽略不計(jì)，不難算出在反向脈沖末期通過(guò)電導(dǎo)池的電流與體液電導(dǎo)成正比。
5.采用采樣保持技術(shù)為了將測(cè)得的負(fù)脈沖末期與電導(dǎo)池電導(dǎo)對(duì)應(yīng)的電流值得到正確顯示，需將該電流值變換成電壓值并必須在脈沖間隔時(shí)間內(nèi)其值保持不變，直至下次測(cè)量時(shí)再改變顯示值。為此，電路通過(guò)A2輸出的雙脈沖信號(hào)經(jīng)電導(dǎo)池得到的電流值通過(guò)運(yùn)放A3變換為電壓值后輸入采樣保持器LF398信號(hào)輸入端，來(lái)自反相器的脈沖信號(hào)經(jīng)A4輸出至R19、C3串聯(lián)電路進(jìn)行積分后接入A3當(dāng)UC3上升至A3的開啟閥值電壓時(shí)，A3輸出端輸出一正脈沖，該脈沖送采樣保持器采樣信號(hào)輸入端使對(duì)信號(hào)輸入端接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)隨負(fù)脈沖信號(hào)的消失而同步消失，進(jìn)入保持期，直至下一采樣脈沖產(chǎn)生。這里，采樣信號(hào)正確地在需要進(jìn)行測(cè)試時(shí)出現(xiàn)，對(duì)于本儀器的正確性有著重要的作用，電路中R31為調(diào)零電阻，使無(wú)測(cè)試電流輸入時(shí)，顯示零值。
6.顯示本測(cè)試儀為數(shù)字液晶顯示，采樣保持器輸出的信號(hào)送CC7106集成塊直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示。
7.儲(chǔ)存電路用簡(jiǎn)單的手控調(diào)節(jié)R10使U′＝Ui，此時(shí)D3、D4二只LED均不發(fā)光，這樣就把當(dāng)天測(cè)試值儲(chǔ)存起來(lái)，第二次測(cè)量時(shí)根據(jù)LED的狀態(tài)即可直觀地判斷出與昨日值的差異。
8.電壓報(bào)警由于電路中電子元件對(duì)電壓有一定要求，低于規(guī)定值時(shí)電路將產(chǎn)生畸變，故電源設(shè)置報(bào)警功能。
利用本測(cè)試儀器做了一些實(shí)用性試驗(yàn)研究1.醫(yī)學(xué)中的實(shí)驗(yàn)1988年9月9日至9月30日，我們?cè)谀暇┸妳^(qū)解放軍117醫(yī)院對(duì)300多個(gè)病人的屎液進(jìn)行了電導(dǎo)率的測(cè)試。本實(shí)驗(yàn)所取的屎液都是晨屎，對(duì)每個(gè)樣本我們都采用了如下的稀釋法∶屎液∶去離子水＝1ml∶8ml。每次測(cè)量后容器及電極都用去離子水沖洗干凈。
在所有的300個(gè)樣本中，有28個(gè)是正常體檢者的，這做為標(biāo)準(zhǔn)屎液用于比較。另外住院病人中有75例如骨科、五官科等科的病人，他們的屎液成份一般也不受疾病的影響，可看作正常。這樣，一共有兩組正常的屎液電導(dǎo)率值即體檢正常值和病人中的正常值。他們的屎液電導(dǎo)率測(cè)量值如下正常檢查者28人。電導(dǎo)率范圍為0.710～2.346mv/cm，K＝1.574mv/cm，S＝0.4079mv/cm。病人中的正常值75例。電導(dǎo)率范圍為0.783～2.029mv/cm，K＝1.3238mv/cm，S＝0.3227mv/cm。
根據(jù)正常屎液電導(dǎo)值范圍，我們?nèi)?.000mv/cm為正常值的下限，2.000mv/cm為上限。超出這個(gè)限度，就為太低或太高，為不正常值。觀察所有的病例，我們發(fā)現(xiàn)偏高的樣本有7例，如表1所示。
電導(dǎo)率偏低的病例共有69例，其中比較明顯的有11例腎病、6例血屎、7例肝病、5例膽囊病。其結(jié)果分別列于表2、表3、表4、表5。
2.自然避孕中的實(shí)驗(yàn)我們物色了一位女大學(xué)生，進(jìn)行了1個(gè)多月的口腔唾液的在體測(cè)量，測(cè)量的婦女月經(jīng)周期中唾液電導(dǎo)率的變化如圖6所示。
上述曲線是從月經(jīng)開始的第3天進(jìn)行測(cè)量的。第9天出現(xiàn)明顯的高峰。依據(jù)生理排卵規(guī)律推算，該受試者的排卵期約在第14天或15天進(jìn)行。由此再對(duì)照此曲線圖，可知該女青年在排卵前的第5天至第6天，其唾液中的電導(dǎo)率有一個(gè)明顯的峰值出現(xiàn)。
由此可以初步認(rèn)為利用測(cè)試育令女青年口腔中唾液電導(dǎo)率的方法，可能找出一條方便的自然避孕的方法，來(lái)代替給廣大育令婦女帶來(lái)病痛和后遺癥的藥物避孕法。為世界范圍內(nèi)的計(jì)劃生育開辟出一條嶄新的道路。
3.研究口腔唾液成份的實(shí)驗(yàn)我們選擇了平均年令在22歲的五名健康大學(xué)生(男2人、女3人)來(lái)測(cè)定他們口腔中唾液成份在進(jìn)食前后的變化情況，對(duì)早、中、晚三餐的飯前約10分鐘進(jìn)行測(cè)量，飯后則約10分鐘進(jìn)行測(cè)量。其5人的平均數(shù)據(jù)如表6所示，可以看出，飯后的唾液電阻率比飯前有顯著的增加，這明顯地表明進(jìn)食前后，唾液中無(wú)機(jī)離子成份由多變少，有機(jī)成份由少變多的變化狀態(tài)。
從上述實(shí)驗(yàn)研究可以表明本測(cè)試儀器，不必用試紙和顯微鏡，不致傷、不致毒、不致病即可迅速得出測(cè)試結(jié)果，并且具有多功能效用，能測(cè)定人體屎液、唾液、血液等體液中各種生理參數(shù)。能在醫(yī)學(xué)中做為疾病的普查手段，能對(duì)某些疾病如腎病、肝病、膽囊病等進(jìn)行早期診斷，能做為育令婦女的自然避孕的有效工具，能對(duì)人體體液中的各種成份進(jìn)行研究，能測(cè)量血流量，做為手術(shù)病人輸血時(shí)的精確簡(jiǎn)易控制依據(jù)，能測(cè)量血紅蛋白含量，監(jiān)測(cè)病人的氣體代謝狀況等等。是各類醫(yī)療部門、家庭、醫(yī)學(xué)院校、研究機(jī)構(gòu)都可使用的輕便測(cè)試儀器。
上述附表如下所列表1



權(quán)利要求
1.一種人體體液參數(shù)測(cè)試儀，其特征是由自信號(hào)發(fā)生器、電導(dǎo)池、信號(hào)處理、儲(chǔ)存比較、輸出顯示、穩(wěn)壓電源及失壓告警等部件組成，從脈沖源NE555輸出脈沖波，其后沿經(jīng)R4C2并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)延遲后輸入由與非門組成的反相器的輸入端，以輸出滯后的同寬反向脈沖波，再把脈沖波及反向脈沖波輸入加法器A2進(jìn)行迭加并整形后輸出對(duì)稱正負(fù)電壓雙向脈沖波至電導(dǎo)池得到電流值，通過(guò)運(yùn)放A3變換為電壓值輸入采樣保持器LF398的信號(hào)輸入端，而來(lái)自反相器的脈沖信號(hào)經(jīng)A4輸出至R19C3串聯(lián)電路進(jìn)行積分后接入A9當(dāng)UC3上升至A3的開啟閥值電壓時(shí)，從A3輸出一正脈沖至采樣保持器采樣信號(hào)輸入端使對(duì)信號(hào)輸入端接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)隨負(fù)脈沖信號(hào)的消失而同步消失進(jìn)入保持期，直至下一采樣脈沖的產(chǎn)生，從采樣保持器輸出的信號(hào)送CC7016集成塊直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示。
2.按權(quán)利要求1所述的測(cè)試儀，其特征是電導(dǎo)池由被測(cè)體液與電極構(gòu)成，電極為盒式結(jié)構(gòu)，盒座為用于牙科的有機(jī)玻璃材料制成，兩不銹鋼針通入盒座，盒座的一面開有凹槽，使兩不銹鋼針端部在槽中露出，形成雙電極。
3.按權(quán)利要求1所述測(cè)試儀，其特征是有儲(chǔ)存電路，當(dāng)日測(cè)試值與次日測(cè)試值通過(guò)發(fā)光二極管顯示比較。
全文摘要
一種微型人體體液測(cè)試儀，通過(guò)測(cè)定人體體液的電導(dǎo)率可連續(xù)穩(wěn)定地測(cè)試出各種生理參數(shù)，如人體屎液、唾液、血液中各種無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分均可測(cè)試具有不致傷、不致毒、不致病的特點(diǎn)，作為疾病普查儀器，能對(duì)腎病、肝病、膽囊病等疾病進(jìn)行早期診斷。并能為育齡婦女作自然避孕的有效工具。本儀器體積小、使用可靠方便，各類醫(yī)療單位、醫(yī)學(xué)院校、研究機(jī)構(gòu)均可應(yīng)用，特別適用于家庭健康保健的輕便測(cè)試儀器。
文檔編號(hào)A61B5/00GK1043437SQ8810892
公開日1990年7月4日 申請(qǐng)日期1988年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月22日
發(fā)明者王鐘瑞, 張?jiān)?, 王希敏 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)