专利名称：胃液胆汁反流监测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗电子仪器技术领域，特别是通过光纤探测进行胃液胆汁反流的胃液胆汁反流监测仪。
背景技术：
医学研究发现大部分(95％的BE患者及79％的GERD患者)的食管反流为胃、十二指肠混合反流[1]，十二指肠胃食管反流(DGER)是导致反流性食管炎、Barrett’s食管以及狭窄、溃疡、异型增生甚至食管腺癌的重要致病因素[2]，世界卫生组织(WHO)已将胆汁反流列为一类致癌因素，但在人体内精确定量测定DGER的方法一直欠佳，没有类似的仪器供临床使用。
发明内容
本发明的目的是开发一种可以长时间监测患者胃液中胆汁反流的，以及基于特定波长光探测器的、可以对监测的数据进行采集和处理的胆汁反流监测仪装置。
本发明的技术方案胃液胆汁反流监测仪包括光发射器、光接收器、光纤、探头、模数转换电路、系统控制器、存储器、显示器、通讯控制器、键盘，其特征在于所说的系统控制器(7)的控制输出信号分别连接到光接收器(3)、光发射器(9)、液晶显示器(8)、存储器(5)和通讯控制器(6)；所说的系统控制器(7)的控制输入信号分别与A/D转换电路(4)、键盘18和存储器(5)连接；所说的探头通过光纤(2)与光发射器(9)和光接收器连接；其中所说的探头(1)由光反射器(10)、连接器(11)和光纤头部(12)组成；发射光由光纤头部(12)射出，经反射器(10)反射后，进入光纤(13)传回光接收器(3)；
所说的光发射器(9)由驱动器(15)和第一光发射器(16)及第二光发射器(17)组成；驱动器(15)的控制端连到系统控制器(7)，接受系统控制器(7)的指令后，驱动第一光发射器(16)和第二光发射器(17)交替发光；所说的光接收器(3)由光电传感器(14)和放大器(13)组成；光电传感器(14)直接和光纤(2)的一束相连，放大器(13)的输出连到A/D转换电路(4)；所说的A/D转换电路(4)由一个12位的A/D转换器组成；A/D转换电路(4)的输入端接在光接收器3的放大器(13)的输出端，输出端接在系统控制器(7)的数据输入端；所说的系统控制器(7)是MSP430F147低功耗单片机。
本发明的有益效果本发明的装置可以驱动特定波长的发光器件，利用光纤把光信号导入患者的胃区，光信号通过胃液后，经过胆红素的吸收再返回到本仪器的光信号采集电路，本仪器将对采集到的信号进行处理、储存并可以输入到计算机进行二次处理供医护人员做诊断参考。仪器由光发射器、光接收器、光电转换电路、信号模数转换电路、系统控制器、存储器、显示器和数据通讯接口组成。
1、根据胆红素的吸收波长采用相应波长的光发射器和相应峰值波长的光接收器。
2、光电转换电路、信号模数转换电路实现把光信号变成电信号，并对电信号进行调理，转换成数字信号进行存储。
3、系统控制器是该装置的控制核心，采用单片机来实现，光的发射、接收，数据的转换、存储和传输都有该控制器完成。
4、显示器是该装置的人机交互界面，实现系统的各种功能。
胃液胆汁反流监测仪可以根据需要，实现患者胆汁反流的24小时或48小时的实时监测，精确定量测定DGER，对食管反流类疾病的治疗具有重要的辅助作用，可以为医生提供可靠的诊断依据。
图1监测仪系统结构框图；图2探头结构框图；图3光接收器结构框图；图4光发射器结构框图。
图中1.探头 2.光纤 3.光接收器 4.A/D转换电路 5.存储器6.通讯控制器 7.系统控制器 8.液晶显示器 9.光发射器 10.探头光反射器 11.连接器 12.光纤头部 13.放大器 14.光电传感器15.光发射驱动器 16.第一光发射器 17.第二光发射器 18.键盘。
具体实施例方式
这种胃液胆汁反流监测仪，它包括光发射器、光接收器、光纤、探头、模数转换电路、系统控制器、存储器、显示器、通讯控制器和键盘等。在系统控制器的控制下，可以分时驱动参考光和测试光，并记录、存储数据采集的时间和数据探头1由光反射器10、连接器11和光纤头部12组成，发射光由光纤头部12射出，经反射器10反射后，进入光纤13传回光接收器3。连接器11保证反射器10与光纤界面12之间的距离为2毫米。
光纤2由多芯光纤束组成。光纤的前端头部12连接到探头1，光纤2的尾部分成两束，一束安装在光发射器9的前端，用于把光线导入探头1，另一束安装在光接收器3的前端，用于把经过反射器10反射的光导入光接收器3。
光接收器3由一个峰值波长为465纳米左右的高灵敏度光电传感器14和放大器13组成，由放大器15输出电压信号；光电传感器14直接和光纤2的一束相连，放大器13的输出连到A/D转换电路4；经探头反射回的光作用于光电传感器14，使光电传感器14的输出随着光的强度而变化，这个变化的电信号经过放大器13的放大输出到A/D转换电路4的输入端。
A/D转换电路4由一个12位的A/D转换器组成，能够把0到3.3伏的电压信号转换成000H到FFFH的数字信号。A/D转换电路4的输入端接在光接收器3的放大器13的输出端，输出端接在系统控制器7的数据输入端；在系统控制器7的控制下，每发射一次参考光或测试光都会启动一次A/D转换电路4进行数据转换、数据采集和数据存储。
存储器5由一片4Mbit的FLASH存储器组成；其数据线和控制线直接和系统控制器7相连，在系统控制器7的控制下存入数据或读出数据。
通讯控制器6由一片串口通讯控制器集成电路MAX3221组成，能够把经过24或48小时采集的监测数据传送到计算机中，再利用专用软件进行处理；通讯控制器6采用单工方式，输入端与系统控制器连接，输出端通过标准的9针插座可以和外部计算机连接。
系统控制器7由单片机或任何嵌入式微处理器组成，本方案采用了MSP430F系列CPU实现，本控制器通过外接液晶显示器8，存储器5构成本装置的核心，能够直接控制光发射器9，光接收器3和通讯控制器6，通过键盘18实现对整机的设置、控制和人机交互界面。系统控制器7可以通过键盘18设定采用的时间间隔(4秒、8秒、16秒)；系统控制器7可以通过光发射器9控制发光的时间和频率；系统控制器7可以通过通讯控制器6向计算机传送数据；系统控制器7可以通过A/D转换电路4得到采集的数据，并把数据存储在存储器5中；系统控制器7可以通过液晶显示器8显示当前的工作状态。
液晶显示器8由一个128*64的低压点阵液晶显示器组成，液晶显示器8的控制线和数据总线连接到系统控制器7，在系统控制器7的控制下显示当前的工作状态和设定状态，是胃液胆汁反流监测仪工作人机界面。液晶显示器8可以显示当前的工作状态，也可以显示当前的设定状态。
光发射器9由驱动器15和第一光发射器16、第二光发射器17组成。驱动器15的控制端连到系统控制器7，接受系统控制器7的指令后，驱动第一光发射器16或第二光发射器17发光。在一个工作周期，首先驱动发光单元16，并进行数据采集，然后等待100us再驱动发光单元17，进行数据采集，相同的工作周期重复至少20次，求各次数据的平均值进行存储。驱动器15采用恒流驱动方法，本方案利用了MAX1990电路实现。第一光发射器16、第二光发射器17封装在一起，用同一根光纤2导出所发的光，利用分时驱动方法分别驱动第一光发射器16和第二光发射器17，第一光发射器16用于参考光，第二光发射器17用于测试。
本发明胃液胆汁反流监测仪在使用时，依次经过下述步骤(1)系统上电；(2)工作状态设定系统工作前需要通过键盘18对系统进行必要的设置，如采用周期(可以选择4秒、8秒、16秒等)、工作类型(可以选择传送数据、存储器擦除、数据监测等不同的功能)和当前时间；(3)由系统控制器7发出指令，根据设定好的时间间隔定时交替驱动发光单元16和发光单元17，使其发光；(4)在发光单元电路16或17发光的时间内，由系统控制器7启动光接收器3，使放大器13输出一个与随光信号变化而变化的电压信号；(5)启动A/D转换器4对放大器13输出的电压信号进行A/D转换，对转换的结果进行暂存；(6)在一个数据采集时间间隔，20次采集过程构成一个采集循环，对20次的采集数据取平均数存入存储器5，同时记录当前时间；(7)当工作过程达到48小时，系统控制器7提示监测结束，系统处于等待状态；(8)由键盘18输入使系统控制器7发出传送数据指令，存储器5中的数据可以全部传送到计算机中；(9)在系统停电的状态下，存储器5中的数据不会丢失，只有用擦除命令对存储器5进行擦除才会使存储器为空。
权利要求
1.一种胃液胆汁反流监测仪，它包括光发射器、光接收器、光纤、探头、模数转换电路、系统控制器、存储器、显示器、通讯控制器、键盘，其特征在于所说的系统控制器(7)的控制输出信号分别连接到光接收器(3)、光发射器(9)、液晶显示器(8)、存储器(5)和通讯控制器(6)；所说的系统控制器(7)的控制输入信号分别与A/D转换电路(4)、键盘18和存储器(5)连接；所说的探头通过光纤(2)与光发射器(9)和光接收器连接；其中所说的探头(1)由光反射器(10)、连接器(11)和光纤头部(12)组成；发射光由光纤头部(12)射出，经反射器(10)反射后，进入光纤(13)传回光接收器(3)；所说的光发射器(9)由驱动器(15)和第一光发射器(16)及第二光发射器(17)组成；驱动器(15)的控制端连到系统控制器(7)，接受系统控制器(7)的指令后，驱动第一光发射器(16)和第二光发射器(17)交替发光；所说的光接收器(3)由光电传感器(14)和放大器(13)组成；光电传感器(14)直接和光纤(2)的一束相连，放大器(13)的输出连到A/D转换电路(4)；所说的A/D转换电路(4)由一个12位的A/D转换器组成；A/D转换电路(4)的输入端接在光接收器3的放大器(13)的输出端，输出端接在系统控制器(7)的数据输入端；所说的系统控制器(7)是MSP430F147低功耗单片机。
2.根据权利要求1所述的胃液胆汁反流监测仪，其特征在于所说的系统控制器(7)可以通过键盘(18)设定采用的时间间隔(4秒、8秒、16秒)；系统控制器(7)可以通过光发射器(9)控制发光的时间和频率；系统控制器(7)可以通过通讯控制器(6)向计算机传送数据；系统控制器(7)可以通过A/D转换电路(4)得到采集的数据，并把数据存储在存储器(5)中；系统控制器(7)可以通过液晶显示器(8)显示当前的工作状态。
3.根据权利要求1所述的胃液胆汁反流监测仪，其特征在于所说的探头其连接器(11)保证反射器(10)与光纤界面(12)之间的距离为2毫米。
4.根据权利要求1所述的胃液胆汁反流监测仪，其特征在于所说的光纤(2)的前端头部(12)连接到探头(1)，光纤(2)的尾部分成两束，一束安装在光发射器9的前端，用于把光线导入探头(1)，另一束安装在光接收器(3)的前端，用于把经过反射器(10)反射的光导入光接收器(3)。
5.根据权利要求1所述的胃液胆汁反流监测仪，其特征在于所说的光发射器在一个工作周期，首先驱动第一光发射器(16)，并进行数据采集，然后等待100us再驱动第二光发射器(17)，进行数据采集，相同的工作周期重复至少20次，求各次数据的平均值进行存储。
6.根据权利要求1所述的胃液胆汁反流监测仪，其特征在于所说的通讯控制器(6)由一片串口通讯控制器集成电路MAX3221组成；通讯控制器(6)采用单工方式，输入端与系统控制器连接，输出端通过标准的9针插座可以和外部计算机连接。
全文摘要
本发明涉及一种胃液胆汁反流监测仪，特别是具有光纤探测的胃液胆汁反流监测的数据采集、数据处理和系统控制技术，可以用于消化道胃液胆汁浓度、胆汁反流时间、胆汁反流强度的测量和记录，对于胆汁反流相关疾病的治疗具有辅助作用，属于医疗和电子仪器技术领域。本发明的胃液胆汁反流监测仪包括光发射器、光接收器、光纤、探头、模数转换电路、系统控制器、存储器、显示器、通讯控制器、键盘等主要部分，构成了一个系统装置，可以定量的精确测定人体内48小时的胆汁反流情况，对食管反流类疾病的治疗具有重要的辅助作用，可以为医生提供可靠的诊断依据。
文档编号A61B5/00GK1919136SQ200610015709
公开日2007年2月28日 申请日期2006年9月20日 优先权日2006年9月20日
发明者王邦茂, 孙钟林, 耿卫东, 郑忠青, 王玉明, 代永平, 张庆瑜 申请人:天津医科大学总医院, 南开大学