专利名称：微型人体体液生理参数测试仪的制作方法
技术领域：
本发明创造属医疗测试仪器。
目前已有的对人体体液测试的技术与仪器，都是用物理、化学、显微镜等方法进行测试的。其测试方法复杂，周期长。而有些特殊用途的测试方法还很不理想。例如当在手术台上临时要给病人补血时，究竟尚需继续输血还是输血已够等问题都不能很好解决。
本发明创造的目的是设计一种通过测定人体体液的电导率来测试各种生理参数的仪器。如人体屎液、唾液、血液等中各种无机成份、有机成份的生理参数均可测试，以满足日益发展医学诊断技术的需要。
本申请方案如图1所示由自信号发生器、电导池、信号处理、储存比较、输出显示、稳压电源及失压告警等部件组成，测试仪由不对称无稳态触发器(亦称多谐振荡器)产生不对称脉冲信号，其特点是对该信号脉冲进行处理，使其脉冲后沿再产生一宽度相同的负脉冲信号，经整形及电平转移后形成一紧随自脉冲信号后的幅值相等、宽度相同的脉冲信号，再将该二脉冲送加法器合成，把原不对称脉冲信号合成为双向脉冲信号，再通过电极和人体体液组成的电导池后，产生一相应的电流，由于双向脉冲信号为定值，而电导池的电导因体液参数的不同而异，使产生的电流随之发生相应变化，将通过电导池的电流进行变换使与体液生理参数相互对应，然后测出某一时刻的值，送显示器进行显示。为与上一次测试值进行比较，本测试仪设有上次值储存电路，次日测试值的比较通过发光二极管的显示来识别。
图1是本方案的框图;
图2是本方案电路原理图;
图3表示电导池模型;
图4表示等效电导池模型;
图5表示电极;
图6月经周期中唾液电导的变化曲线。
参照附图进一步说明本方案结构特征1.脉冲源利用NE555定时器集成块构成一不对称无稳态触发器作为脉冲源，输出频率及占空比可调的脉冲波f
1.442695/(R1+R2)C1，t1=0.693R1C1;t2＝0.693R2C4，调节R1，R2即可方便地改变输出脉冲的占空比及频率。
2.滞后同宽脉冲信号的形成NE555输出之脉冲波的后沿经R1C2并联网络延迟后输入由与非门组成的反相器的输入端使输出滞后(相对于脉冲源输出的脉冲信号)的同宽反向脉冲波。从电路可清楚地看到任何从高电平变到低电平的输入信号都会使其产生一个脉冲信号，脉宽t＝1/9R4C2，新脉冲经后二级反相器进行整形，输入双电源放大器A1以实现电平转移。
3.采用双向脉冲技术及双向脉冲信号的合成由于被测体液与电极组成的电导池模型的等效电路为一电阻和电容的并、串联网络，因电容的存在，使充放电过程中产生极化现象会引起测试误差。为了达到适合在体测量且电路简单、价廉、小型化条件下消除电容影响，克服输出电平的基线漂移等不良因素而产生的测试误差，本方案采用了双向脉冲技术，不难证明当正负脉冲脉宽差在1%以内，脉宽T足够窄，电容充电值小于脉冲电压幅值的1%，则其误差在0.02%以内，电容CX及CP的干扰就可以排除，对上述要求在脉冲技术中是不难达到的。双脉冲信号的合成由NE555产生脉冲波及处理后的滞后同宽脉冲信号输入加法器A2进行迭加并整形后输出正负对称双向脉冲信号，A2为双电源运放，其作用1.将二输入脉冲信号迭加;2.电平转移作用，A2输出的信号为一对称正负电压双向脉冲波。
4.电导池被测体液和电极构成电导池。电极结构如图5所示，采用盒式结构，盒座为用于牙科材料的有机玻璃制作，由两不锈钢针通入盒座，盒座有一面开有凹槽，使两不锈钢针端部在此槽中露出形成双电极，使加有信号的电极浸入被测体液后感受其电导的变化。为用于人体测试，电极做成小型、并易于清洗。电导池的模型如图3所示，图中符号含义Cc为导线电容;Cd为双电层内容;Rc为导线电阻;Rx为溶液电阻;Zf为感应阻抗;Ci为分布电容。其中CC，Ci与溶液性质、介电常数、电极材料、面积、距离导线的材料，屏蔽状况等有关。忽略微小的导线阻抗，可简化为图4所示的等效电导池模型。其中Cx、Cp分别为综合并、串联电容。从等效模型可知，由于电容的存在，使脉冲加入瞬间会产生电流尖峰值，但其影响仅限于加入瞬间，在反向脉冲的末期，这个尖峰电流的影响早可忽略不计，不难算出在反向脉冲末期通过电导池的电流与体液电导成正比。
5.采用采样保持技术为了将测得的负脉冲末期与电导池电导对应的电流值得到正确显示，需将该电流值变换成电压值并必须在脉冲间隔时间内其值保持不变，直至下次测量时再改变显示值。为此，电路通过A2输出的双脉冲信号经电导池得到的电流值通过运放A3变换为电压值后输入采样保持器LF398信号输入端，来自反相器的脉冲信号经A4输出至R19、C3串联电路进行积分后接入A3当UC3上升至A3的开启阀值电压时，A3输出端输出一正脉冲，该脉冲送采样保持器采样信号输入端使对信号输入端接收到的信号进行采样，采样信号随负脉冲信号的消失而同步消失，进入保持期，直至下一采样脉冲产生。这里，采样信号正确地在需要进行测试时出现，对于本仪器的正确性有着重要的作用，电路中R31为调零电阻，使无测试电流输入时，显示零值。
6.显示本测试仪为数字液晶显示，采样保持器输出的信号送CC7106集成块直接驱动液晶显示。
7.储存电路用简单的手控调节R10使U′＝Ui，此时D3、D4二只LED均不发光，这样就把当天测试值储存起来，第二次测量时根据LED的状态即可直观地判断出与昨日值的差异。
8.电压报警由于电路中电子元件对电压有一定要求，低于规定值时电路将产生畸变，故电源设置报警功能。
利用本测试仪器做了一些实用性试验研究1.医学中的实验1988年9月9日至9月30日，我们在南京军区解放军117医院对300多个病人的屎液进行了电导率的测试。本实验所取的屎液都是晨屎，对每个样本我们都采用了如下的稀释法∶屎液∶去离子水＝1ml∶8ml。每次测量后容器及电极都用去离子水冲洗干净。
在所有的300个样本中，有28个是正常体检者的，这做为标准屎液用于比较。另外住院病人中有75例如骨科、五官科等科的病人，他们的屎液成份一般也不受疾病的影响，可看作正常。这样，一共有两组正常的屎液电导率值即体检正常值和病人中的正常值。他们的屎液电导率测量值如下正常检查者28人。电导率范围为0.710～2.346mv/cm，K＝1.574mv/cm，S＝0.4079mv/cm。病人中的正常值75例。电导率范围为0.783～2.029mv/cm，K＝1.3238mv/cm，S＝0.3227mv/cm。
根据正常屎液电导值范围，我们取1.000mv/cm为正常值的下限，2.000mv/cm为上限。超出这个限度，就为太低或太高，为不正常值。观察所有的病例，我们发现偏高的样本有7例，如表1所示。
电导率偏低的病例共有69例，其中比较明显的有11例肾病、6例血屎、7例肝病、5例胆囊病。其结果分别列于表2、表3、表4、表5。
2.自然避孕中的实验我们物色了一位女大学生，进行了1个多月的口腔唾液的在体测量，测量的妇女月经周期中唾液电导率的变化如图6所示。
上述曲线是从月经开始的第3天进行测量的。第9天出现明显的高峰。依据生理排卵规律推算，该受试者的排卵期约在第14天或15天进行。由此再对照此曲线图，可知该女青年在排卵前的第5天至第6天，其唾液中的电导率有一个明显的峰值出现。
由此可以初步认为利用测试育令女青年口腔中唾液电导率的方法，可能找出一条方便的自然避孕的方法，来代替给广大育令妇女带来病痛和后遗症的药物避孕法。为世界范围内的计划生育开辟出一条崭新的道路。
3.研究口腔唾液成份的实验我们选择了平均年令在22岁的五名健康大学生(男2人、女3人)来测定他们口腔中唾液成份在进食前后的变化情况，对早、中、晚三餐的饭前约10分钟进行测量，饭后则约10分钟进行测量。其5人的平均数据如表6所示，可以看出，饭后的唾液电阻率比饭前有显著的增加，这明显地表明进食前后，唾液中无机离子成份由多变少，有机成份由少变多的变化状态。
从上述实验研究可以表明本测试仪器，不必用试纸和显微镜，不致伤、不致毒、不致病即可迅速得出测试结果，并且具有多功能效用，能测定人体屎液、唾液、血液等体液中各种生理参数。能在医学中做为疾病的普查手段，能对某些疾病如肾病、肝病、胆囊病等进行早期诊断，能做为育令妇女的自然避孕的有效工具，能对人体体液中的各种成份进行研究，能测量血流量，做为手术病人输血时的精确简易控制依据，能测量血红蛋白含量，监测病人的气体代谢状况等等。是各类医疗部门、家庭、医学院校、研究机构都可使用的轻便测试仪器。
上述附表如下所列表1
权利要求
1.一种人体体液参数测试仪，其特征是由自信号发生器、电导池、信号处理、储存比较、输出显示、稳压电源及失压告警等部件组成，从脉冲源NE555输出脉冲波，其后沿经R4C2并联网络延迟后输入由与非门组成的反相器的输入端，以输出滞后的同宽反向脉冲波，再把脉冲波及反向脉冲波输入加法器A2进行迭加并整形后输出对称正负电压双向脉冲波至电导池得到电流值，通过运放A3变换为电压值输入采样保持器LF398的信号输入端，而来自反相器的脉冲信号经A4输出至R19C3串联电路进行积分后接入A9当UC3上升至A3的开启阀值电压时，从A3输出一正脉冲至采样保持器采样信号输入端使对信号输入端接收到的信号进行采样，采样信号随负脉冲信号的消失而同步消失进入保持期，直至下一采样脉冲的产生，从采样保持器输出的信号送CC7016集成块直接驱动液晶显示。
2.按权利要求1所述的测试仪，其特征是电导池由被测体液与电极构成，电极为盒式结构，盒座为用于牙科的有机玻璃材料制成，两不锈钢针通入盒座，盒座的一面开有凹槽，使两不锈钢针端部在槽中露出，形成双电极。
3.按权利要求1所述测试仪，其特征是有储存电路，当日测试值与次日测试值通过发光二极管显示比较。
全文摘要
一种微型人体体液测试仪，通过测定人体体液的电导率可连续稳定地测试出各种生理参数，如人体屎液、唾液、血液中各种无机成分和有机成分均可测试具有不致伤、不致毒、不致病的特点，作为疾病普查仪器，能对肾病、肝病、胆囊病等疾病进行早期诊断。并能为育龄妇女作自然避孕的有效工具。本仪器体积小、使用可靠方便，各类医疗单位、医学院校、研究机构均可应用，特别适用于家庭健康保健的轻便测试仪器。
文档编号A61B5/00GK1043437SQ8810892
公开日1990年7月4日 申请日期1988年12月22日 优先权日1988年12月22日
发明者王钟瑞, 张元 , 王希敏 申请人:浙江大学