專利名稱：微型人體體液生理參數(shù)測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造屬醫(yī)療測試儀器。
目前已有的對人體體液測試的技術(shù)與儀器，都是用物理、化學(xué)、顯微鏡等方法進行測試的。其測試方法復(fù)雜，周期長。而有些特殊用途的測試方法還很不理想。例如當(dāng)在手術(shù)臺上臨時要給病人補血時，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)計一種通過測定人體體液的電導(dǎo)率來測試各種生理參數(shù)的儀器。如人體尿液、唾液、血液等中各種無機成份、有機成份的生理參數(shù)均可測試，以滿足日益發(fā)展醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的需要。
本申請方案如圖1所示由自信號發(fā)生器、電導(dǎo)池、信號處理、儲存比較、輸出顯示、穩(wěn)壓電源及失壓告警等部件組成，測試儀由不對稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(亦稱多諧振蕩器)產(chǎn)生不對稱脈沖信號，其特點是對該信號脈沖進行處理，使其脈沖后沿再產(chǎn)生一寬度相同的負脈沖信號，經(jīng)整形及電平轉(zhuǎn)移后形成一緊隨自脈沖信號后的幅值相等、寬度相同的脈沖信號，再將該二脈沖送加法器合成，把原不對稱脈沖信號合成為雙向脈沖信號，再通過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，將通過電導(dǎo)池的電流進行變換使與體液生理參數(shù)相互對應(yīng)，然后測出某一時刻的值，送顯示器進行顯示。為與上一次測試值進行比較，本測試儀設(shè)有上次值儲存電路，次日測試值的比較通過發(fā)光二極管的顯示來識別。


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月經(jīng)周期中唾液電導(dǎo)的變化曲線。
參照附圖進一步說明本方案結(jié)構(gòu)特征如圖2所示，本實用新型利用NE555定時器集成塊構(gòu)成一不對稱無穩(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

0.693R2C1，調(diào)節(jié)R1，R2即可方便地改變輸出脈沖的占空比及頻率。從NE555輸出之脈沖波的后沿經(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使輸出滯后(相對于脈沖源輸出的脈沖信號)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都會使其產(chǎn)生一個脈沖信號，脈寬t＝1／9R4C2，新脈沖經(jīng)后二級反相器進行整形，輸入雙電源放大器A1以實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)移。由于被測體液與電極組成的電導(dǎo)池模型的等效電路，如圖4所示為一電阻和電容的并、串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因電容的存在，使充放電過程中產(chǎn)生極化現(xiàn)象會引起測試誤差。為了達到適合在體測量且電路簡單、價廉、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)生的測試誤差，本方案采用了雙向脈沖技術(shù)，不難證明當(dāng)正負脈沖脈寬差在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，對上述要求在脈沖技術(shù)中是不難達到的。雙脈沖信號的合成方法，是由NE555產(chǎn)生的脈沖波及處理后的滯后同寬脈沖信號輸入加法器A2進行迭加并整形后，即可輸出正負對稱的雙向脈沖信號。A2為雙電源運放，其作用為，1.將二輸入脈沖信號迭加；2.電平轉(zhuǎn)移作用，A2輸出的信號為一對稱正負電壓雙向脈沖波。由被測體液和電極構(gòu)成電導(dǎo)池。電極結(jié)構(gòu)采用盒式結(jié)構(gòu)，盒座為用于牙科材料的有機玻璃制作，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，使加有信號的電極浸入被測體液后感受其電導(dǎo)的變化。為用于人體測試，電極做成小型、并易于清洗。電導(dǎo)池的模形如圖3所示，圖中符號含義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，這個尖峰電流的影響早可忽略不計，不難算出在反向脈沖末期通過電導(dǎo)池的電流與體液電導(dǎo)成正比。本方案為了將測得的負脈沖末期與電導(dǎo)池電導(dǎo)對應(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間內(nèi)其值保持不變，直至下次測量時再改變顯示值。為此，電路通過A2輸出的雙脈沖信號經(jīng)電導(dǎo)池得到的電流值通過運放A3變換為電壓值后輸入采樣保持器LF398信號輸入端，來自反相器的脈沖信號經(jīng)A4輸出至R19、C3串聯(lián)電路進行積分后接入A5當(dāng)UC3上升至A5的開啟閥值電壓時，A5輸出端輸出一正脈沖，該脈沖送采樣保持器采樣信號輸入端使對信號輸入端接收到的信號進行采樣，采樣信號隨負脈沖信號的消失而同步消失，進入保持期，直至下一采樣脈沖產(chǎn)生。這里，采樣信號正確地在需要進行測試時出現(xiàn)，對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，使無測試電流輸入時，顯示零值。本測試儀的顯示裝置為數(shù)字液晶顯示，由采樣保持器輸出的信號送至CC7106集成塊，可直接驅(qū)動液晶顯示。通過手控調(diào)節(jié)R10使U′＝Ui，此時D3、D4二只LED均不發(fā)光，這樣就可把當(dāng)天測試值儲存起來，第二次測量時根據(jù)LED的狀態(tài)即可直觀地判斷出與昨日值的差異。由于電路中電子元件對電壓有一定要求，低于規(guī)定值時電路將產(chǎn)生畸變，故電源設(shè)置具有報警功能。
利用本測試儀器做了一些實用性試驗研究，取得了明顯效果，其結(jié)果如下1.醫(yī)學(xué)中的實驗1988年9月9日至9月30日，我們在南京軍區(qū)解放軍117醫(yī)院對300多個病人的尿液進行了電導(dǎo)率的測試。本實驗所取的尿液都是晨尿，對每個樣本我們都采用了如下的稀釋法尿液去離子水＝1me8me。每次測量后容器及電極都用去離子水沖洗干凈。
在所有的300個樣本中，有28個是正常體檢者的，這做為標(biāo)準(zhǔn)尿液用于比較。另外住院病人中有75例如骨科、五官科等科的病人，他們的尿液成份一般也不受疾病的影響，可看作正常。這樣，一共有兩組正常的尿液電導(dǎo)率值即體檢正常值和病人中的正常值。他們的尿液電導(dǎo)率測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)正常尿液電導(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例血尿、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.自然避孕中的實驗我們物色了一位女大學(xué)生，進行了1個多月的口腔唾液的在體測量，測量的婦女月經(jīng)周期中唾液電導(dǎo)率的變化如圖7所示。
上述曲線是從月經(jīng)開始的第3天進行測量的。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天進行。由此再對照此曲線圖，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)率有一個明顯的峰值出現(xiàn)。
由此可以初步認為利用測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，來代替給廣大育令婦女帶來病痛和后遺癥的藥物避孕法。為世界范圍內(nèi)的計劃生育開辟出一條嶄新的道路。
3.研究口腔唾液成份的實驗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)來測定他們口腔中唾液成份在進食前后的變化情況，對早、中、晚三餐的飯前約10分鐘進行測量，飯后則約10分鐘進行測量。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，這明顯地表明進食前后，唾液中無機離子成份由多變少，有機成份由少變多的變化狀態(tài)。
從上述實驗研究可以表明本測試儀器，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試結(jié)果，并且具有多功能效用，能測定人體尿液、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，能對某些疾病如腎病、肝病、膽囊病等進行早期診斷，能做為育令婦女的自然避孕的有效工具，能對人體體液中的各種成份進行研究，能測量血流量，做為手術(shù)病人輸血時的精確簡易控制依據(jù)，能測量血紅蛋白含量，監(jiān)測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、研究機構(gòu)都可使用的輕便測試儀器。


表6
權(quán)利要求1.一種人體體液參數(shù)測試儀，其特征是由自信號發(fā)生器、電導(dǎo)池、信號處理、儲存比較、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進行迭加并整形后輸出對稱正負電壓雙向脈沖波至電導(dǎo)池得到電流值，通過運放A3變換為電壓值輸入采樣保持器LF398的信號輸入端，而來自反相器的脈沖信號經(jīng)A4輸出至R19C3串聯(lián)電路進行積分后接入A9當(dāng)UC3上升至A9的開啟閥值電壓時，從A3輸出一正脈沖至采樣保持器采樣信號輸入端使對信號輸入端接收到的信號進行采樣，采樣信號隨負脈沖信號的消失而同步消失進入保持期，直至下一采樣脈沖的產(chǎn)生，從采樣保持器輸出的信號送CC7016集成塊直接驅(qū)動液晶顯示。
2.按權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征是電導(dǎo)池由被測體液與電極構(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所述測試儀，其特征是有儲存電路，當(dāng)日測試值與次日測試值通過發(fā)光二極管顯示比較。
專利摘要一種微型人體體液測試儀，通過測定人體體液的電導(dǎo)率可連續(xù)穩(wěn)定地測試出各種生理參數(shù)，如人體屎液、唾液、血液中各種無機成分和有機成分均可測試具有不致傷、不致毒、不致病的特點，作為疾病普查儀器，能對腎病、肝病、膽囊病等疾病進行早期診斷。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)院佼、研究機構(gòu)均可應(yīng)用，特別適用于家庭健康保健的輕便測試儀器。
文檔編號A61B5/00GK2052263SQ8821650
公開日1990年2月7日 申請日期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, 張元 , 王希敏 申請人:浙江大學(xué)