专利名称：胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪的制作方法
技术领域：
本发明提供一种双通道上消化道pH值监测仪，特别是指一种胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪。
在临床医学上，进行上消化道(胃、食道)的病理和药物疗效研究都需要对胃、食道的pH值进行长时间的监测。目前国内外市场上有玻璃电极和锑电极的产品。国内市场上目前主要是国外公司的仪器。这种仪表采用的传感器是锑电极。参比电极采用的是氯化银固态外参比电极。早期还有采用微型玻璃电极。现有技术中的缺点是使用寿命短，且价格昂贵，另外它的输出阻抗高，易受外届干扰，对检测电路要求高。
本发明的目的在于，提供一种胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪，其具有响应快、灵敏度高、输出阻抗低、抗干扰能力强、测量电路简易与集成电路工艺兼容，可大批量生产等优点。
本发明一种胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪，其特征在于，其中包括两个氢离子敏场效应管传感器，该两个氢离子敏场效应管传感器与模拟开关连接；一嵌入式微控制器，该嵌入式微控制器通过RS232接口与一计算机连接，该嵌入式微控制器又分别接至模拟开关、A/D转换器、外存储器、液晶显示器以及一键盘；该模拟开关与A/D转换器之间接有一级前级放大。
为进一步说明本发明的特征和目的，以下结合附图和实施例对本发明做一详细描述，其中
图1是本发明的电路原理图。
请参阅图1，一种胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪，其中包括两个氢离子敏场效应管(H+-ISFET)传感器1、2，该两个氢离子敏场效应管传感器1、2与模拟开关连接；一嵌入式微控制器，该嵌入式微控制器通过RS232接口与一计算机连接，该嵌入式微控制器又分别接至模拟开关、A/D转换器、外存储器、液晶显示器以及一键盘；该模拟开关与A/D转换器之间接有一级前级放大。
本发明采用氢离子敏场效应管(H+-ISFET)，这是一种半导体传感器。参比电极和半导体芯片封装在一个φ2的胃导管中。一个胃导管中嵌装二个以上H+-ISFET。可以同时监测胃和食道的pH值变化。H+-ISFET具有响应快、灵敏度高、输出阻抗低、抗干扰能力强、测量电路简易与集成电路工艺兼容，可大批量生产等优点。我们经过多年开发，研制出几代监测仪，最终研制出这种新型的双通道上消化道pH传感器具有小型轻便、低功耗、高稳定高可靠、操作简便、成本低廉(只有锑电极和仪表价格的十分之一)的优点，特别适合于我国医疗仪器的要求。
采用的传感器是由二支H+-ISFET和一个银/氯化银(Ag/AgCl)参比电极复合在φ2-φ2.5 mm的胃导管内的双通道上消化道pH值传感器可以同时监测胃和食道的pH值。仪表低功耗、轻便。
本发明胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪，是由三部分组成。第一部分是二支上消化道pH值传感器，共用一个Ag/AgCl参比电极，通过接口与仪表连接。第三部分是一个RS232串行接口。在传输数据时与计算机连接。中间部分是便携式仪表。
仪表微控制器采用MCS-51TM嵌入式8位微控制器，二个传感器共用一个前级电路一个参比电极一个A/D转换器。前级电路是一种特殊恒压恒流电路，保证传感器的Ids(漏源电流)恒定在50μA。
微控制器控制模拟开关，用切换电源方式使前级电路分时对二支传感器的源漏电极提供50μA的电流，传感器分时测量(约100毫秒)，通过A/D变换和微控制器运算，将测量的电压值和pH值存储在外存储器(EEROM)。
本发明的工作过程为传感器通过插头与双通道24小时监测仪连接，两支传感器是通过模拟开关与前级电路和A/D转换器连接，由该微控制器通过切换电源方法轮流分时控制模拟开关，使前级电路和A/D转换器轮流分时为传感器服务。传感器经过前级电路和A/D转换器的变换，监测数据经过微控制器的pH值运算变成pH值在外存储器存储。微控制器同时控制各功能键和LCD显示器，具有实现良好的人机对话环境和清晰的实时数字界面。
pH值的计算仪表测量前采用pH 4.00和6.86两种标准缓冲液标定。仪器采用对分查找的算法，在标定后确定测量范围最大和最小两个端点pH值对应的电压值。测量时则按“对分—比较—重新设置端点”的简单步骤查找电压值对应的pH值。对分运算可用微控制器的“右移一位”实现。此方法不仅无需浮点运算，在简单的单片机上实现pH值快速计算。
减少传感器时漂H+-ISFET是利用电化学原理进行pH值测量，它同样有化学传感器的时漂的弱点。仪表对传感器特殊供电方式，不测量时由微控制器控制关闭传感器电源，每路测量时间约100毫秒。
多通道测量的实现为了记录上消化道不同位置二个以上pH值。通过微控制器控制一个模拟开关，切换电源电流实现两路以上pH值的检测。这样两个H+-ISFET可以共用一个参比电极、一个前级电路、一个A/D通道。
本发明与现有技术相比具有响应快、灵敏度高、输出阻抗低、抗干扰能力强、测量电路简易与集成电路工艺兼容，可大批量生产等优点。
权利要求
1.一种胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪，其特征在于，其中包括两个氢离子敏场效应管传感器，该两个氢离子敏场效应管传感器与模拟开关连接；一嵌入式微控制器，该嵌入式微控制器通过RS232接口与一计算机连接，该嵌入式微控制器又分别接至模拟开关、A/D转换器、外存储器、液晶显示器以及一键盘；该模拟开关与A/D转换器之间接有一级前级放大。
全文摘要
本发明一种胃、食管pH传感器及双通道24小时监测仪,其中包括:两个氢离子敏场效应管传感器,该两个氢离子敏场效应管传感器与模拟开关连接;一嵌入式微控制器,该嵌入式微控制器通过RS232接口与一计算机连接,该嵌入式微控制器又分别接至模拟开关、A/D转换器、外存储器、液晶显示器以及一键盘;该模拟开关与A/D转换器之间接有一级前级放大;具有响应快、灵敏度高、输出阻抗低、抗干扰能力强、测量电路简易可大批量生产等优点。
文档编号G01N33/84GK1299058SQ9912540
公开日2001年6月13日 申请日期1999年12月6日 优先权日1999年12月6日
发明者韩泾鸿, 李向明 申请人:中国科学院电子学研究所