值b，则内 容物为气体；若接收强度大于液相阈值b并小于固相阈值c，则内容物为液体；若接收强度 大于固相阈值c，则内容物为固体。
[0027] 步骤3、微控制器继续采集肠道压力值，并根据内容物的种类（固体，液体和气体） 调用不同的内容物数量计算公式，结合肠道压力值计算内容物数量。
[0028] 步骤4、若内容物数量大于设定的排便阈值d，微控制器则通过无线通讯模块发送 肠道内容物信息与便意信号给体外控制模块，实现便意感知系统重建。
【附图说明】
[0029] 图1为实施例1设置图。
[0030] 图2为肠道柔性压力传感器示意图。
[0031] 图3为实施例1肠道内容物检测流程图。
【具体实施方式】
[0032] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例I
[0033] 如图1所示，本实施例包括：电机驱动机构1、上层固定机构2、下层固定机构3、中 间摆臂4、肠道柔性压力传感器5、6、7、8、红外发射器9、红外接收器10。
[0034] 本实施例中的肠道柔性压力传感器为4个，具体运用中传感器数量不限于4个，分 别设置于人工肛门括约肌执行机构的中间摆臂4、上下两层固定机构2、3的内壁及上层固 定机构2的上表面，弯曲为半环形状，与肠道紧密贴合。
[0035] 所述的红外发射与接收器为一对，在本实施例中设置在人工肛门括约肌执行机构 上层固定机构2的内壁，发射器与接收器分别设置在径向平面相对位置上。
[0036] 如图2所示，所述的肠道柔性压力传感器为基于TDK-C29液体环境绝对压力传感 器裸片开发的条状可弯曲肠道压力传感器，包括：信号传输线11、传感器端丁基橡胶塞12、 压力传感器裸片13、PCB衬底14、生理盐水15、医用硅胶管16、丁基橡胶塞17,其中：压力传 感器裸片13放置于内径2. 7mm，外径3. 0mm，长度30mm的医用硅胶管16内，管内注入生理 盐水15后对硅胶管两端使用丁基橡胶塞2、7密封，肠道挤压硅胶管通过生理盐水作用于压 力传感器裸片，提取压力信息后由信号传输线11传出。该压力传感器规格为 ，厚度〇. 3_，量程80~120kPa。
[0037] 如图3所示，本实施例中传感器的设置方式运用在人工肛门括约肌执行机构夹持 状态下，中间摆臂径向摆至机构中心位置时，肠道与机构内壁上的压力传感器紧密贴合，肠 道有内容物时，产生径向膨胀，肠道外壁挤压四个压力传感器。当压力随内容物增多而增大 并超过设定阈值时，微控制器控制开启红外发射与接收器，红外发射器发出红外线，穿过肠 道及内容物到达接收器，当肠道内容物为气体时，红外接收强度较强；当肠道内容物为液体 时，红外接收强度较弱；当肠道内容物为固体时，红外接收强度最弱。微控制器实时检测红 外接收器的接收强度从而判断内容物类型（固体、液体和气体），并采集4个肠道压力传感 器的压力值计算内容物的数量，当内容物数量超过设定阈值时，微控制器通过无线通讯模 块向体外控制模块发送肠道内容物信息及便意信号。
[0038] 体外控制模块接收到便意信号，进行蜂鸣提醒患者排便，并显示肠道内容物类型 与数量信息，实现便意感知系统重建。
[0039] 本实施例中的压力传感器、红外发送与接收器设置完成后，对整个人工肛门括约 肌执行机构及传感器需进行医用硅胶薄膜封装，避免系统植入人体时被组织液腐蚀，并保 证机构与人体组织的相容性与安全性。封装完成后，需对传感器进行标定。
[0040] 本实施例的包裹薄膜厚度为0. 5_，采用医用硅橡胶制成，具有良好的耐水性、拉 伸性与生物相容性。
[0041] 本系统用于人工肛门括约肌系统中对肠道内容物信息提取与便意信号的重建，为 患者提供实时的肠道内容物类型与数量信息，并自动判断是否需要排便，实现患者便意感 知系统重建，具有创新性与实用性，具有广泛的应用前景。
【主权项】
1. 一种基于柔性压力传感器与红外探测的肠道内容物检测系统，其特征在于，包括： 人工肛门括约肌执行机构、若干用于采集肠道压力的柔性压力传感器、红外发射与接收器、 压力信息处理模块和微控制器，其中：柔性压力传感器置于人工肛门括约肌执行机构内壁 并与肠道表面紧密贴合，提取肠道压力并由压力信息处理模块进行处理并将肠道压力信息 传送至微控制器，微控制器在收到肠道压力信息后经判断并向红外发射与接收器输出启动 指令，并接受来自红外发射与接收器的红外信号传输强度信息，从而判断内容物类型信息， 微控制器同时从肠道压力信息中计算出的肠道内容物数量，并与内容物类型信息一并发送 至体外，从而实现便意感知系统重建。2. 根据权利要求1所述的肠道内容物检测系统，其特征是，所述的人工肛门括约肌执 行机构包括：上、下两层的固定机构、中间摆臂和电机驱动机构，其中：固定机构套置于肠 道外壁实现定位，中间摆臂与电机驱动机构相连并在径向平面内自由摆动，实现对肠道牵 引与夹持。3. 根据权利要求2所述的肠道内容物检测系统，其特征是，所述的电机驱动机构包括 微型电机与紧凑型微型减速箱，减速箱齿轮最后一级与中间摆臂连接，驱动摆臂转动。4. 根据权利要求2所述的肠道内容物检测系统，其特征是，所述的柔性压力传感器共 三个且分别嵌入中间摆臂与上下两层固定机构的内壁中以及上层环状机构的上表面。5. 根据权利要求1或4所述的肠道内容物检测系统，其特征是，所述的柔性压力传感器 是内置耐水性电桥式压力传感器裸片的条状可弯曲肠道压力传感器，其中：压力传感器裸 片设置于医用硅胶管内，充入生理盐水后于硅胶管两端使用丁基橡胶塞密封。6. 根据权利要求1所述的肠道内容物检测系统，其特征是，所述的红外发射与接收器 中的红外发射器发出红外信号后由在肠道另一侧的红外接收器接收，红外发射器和红外接 收器分别设置于人工肛门括约肌机构内壁相对位置上。7. 根据权利要求1所述的肠道内容物检测系统，其特征是，所述的压力信号处理模块 包括：信号传输电路、精密放大电路和模数转换电路，其中：信号传输电路将内置于硅胶管 内的压力传感器裸片采集的肠道压力传出给精密放大电路，精密放大电路将信号传输电路 输出的微弱差分信号放大至模数转换电路的输入电压范围，模数转换电路将模拟电压信号 转换为肠道压力信息。8. -种根据上述任一权利要求所述系统的检测方法，包括以下步骤： 步骤1、肠道有内容物时，产生径向膨胀，肠道外壁挤压嵌入人工肛门括约肌机构内壁 的压力传感器，当压力随内容物增多而增大并超过设定的压力阈值时微控制器控制开启红 外发射与接收器； 步骤2、红外发射器发出红外线，穿过肠道及内容物后被位于肠道另一侧的红外接收器 接收并转换为接收强度信号传送至微控制器；当接收强度小于设定的液相阈值，则内容物 为气体；当接收强度大于液相阈值并小于固相阈值，则内容物为液体；当接收强度大于固 相阈值，则内容物为固体； 步骤3、微控制器继续采集肠道压力值，并根据内容物的种类调用不同的内容物数量计 算公式，结合肠道压力值计算内容物数量； 步骤4、当内容物数量大于设定的排便阈值，微控制器则通过无线通讯模块发送肠道内 容物信息与便意信号给体外控制模块，实现便意感知系统重建。
【专利摘要】一种基于柔性压力传感器与红外探测的肠道内容物检测系统及方法，包括：人工肛门括约肌执行机构、若干用于采集肠道压力的柔性压力传感器、红外发射与接收器、压力信息处理模块和微控制器，其中：柔性压力传感器置于人工肛门括约肌执行机构内壁并与肠道表面紧密贴合，提取肠道压力并由压力信息处理模块进行处理并将肠道压力信息传送至微控制器，微控制器在收到肠道压力信息后经判断并向红外发射与接收器输出启动指令，并接受来自红外发射与接收器的红外信号传输强度信息，从而判断内容物类型信息，微控制器同时从肠道压力信息中计算出的肠道内容物数量，并与内容物类型信息一并发送至体外，从而实现便意感知系统重建。
【IPC分类】A61B5/00
【公开号】CN105030194
【申请号】CN201510198929
【发明人】靳文天, 颜国正, 姜萍萍, 吴浩, 李晓阳, 王志武, 刘大生
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月22日