專利名稱：胃功能檢查儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于在醫(yī)學(xué)上通過測(cè)量人體生物胃電信號(hào)來檢查胃功能的一種精密醫(yī)用檢查儀。
胃疾病是一種常見病和多發(fā)病，目前對(duì)胃疾病的診查方法普遍采用胃液分析、鋇餐造影及胃鏡窺視。上述方法會(huì)給病人帶來不同程度的痛苦，并且也有可能給胃進(jìn)一步造成損傷。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，用來補(bǔ)充或取代上述診斷方法的儀器的研究也取得了較大進(jìn)展。例如我國(guó)合肥市新技術(shù)應(yīng)用研究所研制的多道智能胃腸電圖儀(專利公告號(hào)為CN2051495U)就是其中之一。該儀器有五個(gè)以上測(cè)量通道，但由于其電路結(jié)構(gòu)決定其對(duì)大于0.1Hz以上的信號(hào)是以－40分貝／10倍頻速率衰減，而腸電及其它生物電信號(hào)不僅頻率與0.1Hz相當(dāng)接近、幅值也至少處在同一數(shù)量級(jí)以上，故造成這些信號(hào)對(duì)胃電信號(hào)波形仍有相當(dāng)大的干擾。另外，由于對(duì)胃疾的診斷離不開對(duì)胃體、胃竇、胃大彎、胃小彎四個(gè)同時(shí)測(cè)量出的信號(hào)波形的相關(guān)分析，而CN2051495U中未說明為滿足此要求而將四部位的胃電信號(hào)曲線同時(shí)打印在同一時(shí)基的座標(biāo)軸上，從而使相關(guān)分析比較困難。
本實(shí)用新型的目的在于為克服上述不足提供一種能將四通道同時(shí)測(cè)量出的胃電信號(hào)曲線同時(shí)打印在同一時(shí)基的座標(biāo)軸上，并對(duì)其它生物電信號(hào)(如腸電信號(hào)等)有更高抗干擾能力的胃電儀。
本實(shí)用新型的任務(wù)是以如下方式完成的本實(shí)用新型的胃功能檢查儀有一個(gè)測(cè)量頭，它包括四個(gè)聯(lián)胃電極、兩個(gè)聯(lián)手腳電極、屏蔽引線及快速插頭。檢測(cè)時(shí)，將各聯(lián)胃信號(hào)采集電極固定在需檢測(cè)的人體表位置處，生物電信號(hào)(其中包括胃電信號(hào))通過快速插頭轉(zhuǎn)接輸入到有四個(gè)獨(dú)立通道的模擬放大器內(nèi)，每一通道由第一級(jí)差分放大器、第二級(jí)差分放大器、前置放大器、帶通濾波器、低通濾波器及末級(jí)胃電信號(hào)放大器組成。微弱的生物電信號(hào)經(jīng)第一級(jí)差分放大器、第二級(jí)差分放大器放大后，再經(jīng)一級(jí)隔直流的前置放大器，降低了帶通濾波器本級(jí)可能帶來的噪聲干擾。信號(hào)再通過帶通濾波器，使得正常人及一般胃疾人的胃電信號(hào)以該級(jí)較高放大率通過；對(duì)較重胃疾人的胃電信號(hào)以約2－4倍放大率通過；對(duì)于小于2周／分、大于6周／分的信號(hào)，以－40分貝／10倍頻的速率衰減。但對(duì)與6周／分相近腸電等信號(hào)相對(duì)于胃電信號(hào)而言是干擾信號(hào)，只用－40分貝／10倍頻的速率衰減仍顯不夠，有必要經(jīng)過一級(jí)三階以上的低通濾波器，來提高胃電信號(hào)的抗干擾能力。最后經(jīng)末級(jí)胃電信號(hào)放大器放大后，四道輸出的胃電模擬信號(hào)進(jìn)入打印機(jī)構(gòu)中的接口電路，由該電路中的單片機(jī)控制，對(duì)同一時(shí)刻輸入的四道胃電模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，一對(duì)一地儲(chǔ)存。待有足夠數(shù)據(jù)后又通過單片機(jī)控制，由四色打印機(jī)打印。由于單片機(jī)的控制，使得同一時(shí)段的四道模擬信號(hào)同時(shí)復(fù)現(xiàn)在同一時(shí)間基點(diǎn)的座標(biāo)軸上。穩(wěn)壓電源分別為各電路提供恒壓工作電源。
本實(shí)用新型通過以下實(shí)施例與附圖作進(jìn)一步詳細(xì)說明


圖1為本實(shí)用新型原理方框圖；圖2為聯(lián)胃信號(hào)采集電極的結(jié)構(gòu)圖；圖3為聯(lián)手腳電極的結(jié)構(gòu)圖；圖4為測(cè)量頭結(jié)構(gòu)圖；圖5為每道模擬放大器的電路原理圖；圖6為信號(hào)處理電路的原理框圖；圖7為打印出的健康人和有胃疾人的胃電信號(hào)曲線圖。
參照
圖1，本實(shí)用新型的胃功能檢查儀由測(cè)量頭(1)、四通道高輸入阻抗低噪聲模擬放大器(2)、打印機(jī)構(gòu)(3)和穩(wěn)壓電源(4)組成。參照?qǐng)D4，測(cè)量頭包括兩個(gè)帶有鍍特種金屬層電極的鉗形聯(lián)手腳電極(24)、四個(gè)帶有鍍特種金屬層電極的聯(lián)胃電極(23)、多芯快速插頭(25)及屏蔽引線(26)。四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的聯(lián)胃電極，分別按序貼于胃體、胃竇、胃大彎、胃小彎處，測(cè)量其胃電信號(hào)。每個(gè)聯(lián)胃電極都是由鍍特種金屬層(如銀、金、鎳、錫、銠、鈀等)板極(13)、塑料骨架(14)、帶有屏蔽層的連接導(dǎo)線(15)及沾有濃鹽水的棉花球或?qū)щ姼?16)組成。參照?qǐng)D3，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的聯(lián)手腳電極都是由沾有濃鹽水的棉花球或?qū)щ姼?17)、鍍特種金屬層的電極(18)、內(nèi)藏導(dǎo)線(19)、導(dǎo)線連接插口(20)、絕緣塑料夾柄(21)及轉(zhuǎn)軸(22)組成。
檢測(cè)時(shí)，將四個(gè)聯(lián)胃電極的塑料貼片分別按序貼于胃體、胃竇、胃大彎、胃小彎處。兩個(gè)聯(lián)手腳電極的鉗形夾子，分別夾于手腕(代表零)及腳腕(代表地)處。測(cè)得的生物電信號(hào)(其中包括胃電信號(hào))通過快速插頭(25)轉(zhuǎn)接輸入到四道結(jié)構(gòu)與參數(shù)相同的各自的模擬放大器(2)內(nèi)。微弱的生物電信號(hào)經(jīng)過高輸入阻抗低噪聲的第一級(jí)差分放大器(5)，又經(jīng)過高共模抑制比的第二級(jí)差分放大器(6)放大。由于體表電極與體表接觸時(shí)可能產(chǎn)生較高電平的差模靜態(tài)電位，有可能使這兩級(jí)差分放大過早飽和而阻塞有用的生物電信號(hào)通過，故這兩級(jí)的總放大率不能超過10－20倍。在此條件下胃生物電信號(hào)即使放大后也仍然較弱，為降低帶通濾波器(8)本級(jí)可能帶來的噪聲干擾，中間需加入一級(jí)隔直流的前置放大器(7)，其放大率宜為約2－10倍。由于帶通濾波器(8)選擇的參數(shù)中心頻率為3－3.2周／分，帶寬約±0.5－±0.6周／分，使得正常人及一般胃疾人的胃電信號(hào)(頻率約在2.8－3.2周／分)以該級(jí)較高的放大率(5倍左右)通過；而對(duì)于較重胃疾人，如萎縮性胃炎，胃潰瘍等的胃電信號(hào)以約2－4倍的放大率通過。對(duì)于小于2周／分、大于6周／分的信號(hào)，本級(jí)則以－40分貝／10倍頻的速率衰減。
腸、肺等臟器的生物電信號(hào)頻率約在9－11周／分，不僅與6周／分相近，其幅值也超過胃電電平。CN2051495U中對(duì)6周／分以上的信號(hào)以－40分貝／10倍頻速率衰減已顯得不夠用。為進(jìn)一步提高對(duì)這類生物電信號(hào)的干擾衰減，本實(shí)用新型在帶通濾波器(8)后又加了一級(jí)三階以上的低通濾波器(9)，其轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)選在8周／分左右，使之在帶通－40分貝／10倍頻速率衰減的基礎(chǔ)上，增加到對(duì)8周／分以上的干擾信號(hào)能以超過－100分貝／10倍頻的速率衰減。使得腸、肺等干擾生物電信號(hào)相對(duì)于正常胃電放大率來講至少衰減一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，從而提高了胃電信號(hào)的抗干擾能力。經(jīng)過有源濾波后得到的幅值仍較弱的胃電信號(hào)，再經(jīng)末級(jí)胃電信號(hào)放大器(10)放大，去推動(dòng)打印機(jī)構(gòu)(3)工作。
打印機(jī)構(gòu)(3)由多路開關(guān)(31)、A／D轉(zhuǎn)換器(32)、存儲(chǔ)器(33)、單片機(jī)(34)等及固化了的專家診斷程序和相應(yīng)的打印軟件程序EPROM所組成的接口電路(11)和四色打印機(jī)(12)組成。參照?qǐng)D6，由四道輸出的胃電模擬信號(hào)通過IN1至IN4引線和多路開關(guān)(31)及A／D轉(zhuǎn)換器(32)后，變成二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)(34)按照EPROM輸入的指令將這些二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)以一定方式輸入內(nèi)存儲(chǔ)器(33)中。待A／D轉(zhuǎn)換器(32)采集的數(shù)據(jù)足夠后，按照EPROM中的存儲(chǔ)指令，單片機(jī)分道地將已存入存儲(chǔ)器(33)的胃電信號(hào)取出送入四色打印機(jī)(12)進(jìn)行打印，并要求每道從第一個(gè)采集的起始數(shù)據(jù)以同一打印時(shí)間起始點(diǎn)打印，從而使同一時(shí)段內(nèi)的四道模擬信號(hào)以同一時(shí)間座標(biāo)基點(diǎn)復(fù)現(xiàn)在打印紙上。
參照?qǐng)D5，第一級(jí)高輸入阻抗低噪聲的差分放大器(5)由雙運(yùn)放集成塊(27)、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6及電容C1、C2等構(gòu)成。其中R1、R6與R5決定了該級(jí)放大率。R2、R5為本級(jí)對(duì)外的保護(hù)電阻。R3、R4為零位穩(wěn)定電阻。C1、C2用以濾除由電纜進(jìn)入的射頻干擾。
第二級(jí)差分放大器(6)由雙運(yùn)放集成塊(28)的一半，電阻R7、R8、R9、R10等構(gòu)成。四枚電阻阻值相同。前置放大器(7)由集成塊(28)的另一半和電阻R11、R12、R13和電容C3、C4等構(gòu)成。C3為CBB型無感隔直流電容，電容容量為4－10uf。C4為消振電容，R11為穩(wěn)零電阻，R13與R12的比值決定了該級(jí)的放大率。帶通濾波器(8)由集成塊(29)的一半和電阻R14、R15、R16和電容C5、C6等構(gòu)成。其中，C5、C6、R14、R15決定了本級(jí)的中心頻率，R16決定了本級(jí)的帶寬。低通濾波器(9)由集成塊(29)的另一半和電阻R17、R18、R19、R20和電容C7、C8、C9等構(gòu)成。各電阻、電容值都與該級(jí)的截止頻率有關(guān)。此外，R20還起到補(bǔ)償R17至R19的串聯(lián)引起的信號(hào)衰減作用，使該級(jí)總放大率對(duì)于小于截止頻率的信號(hào)放大率保持為1。由隔直電容C10，集成塊(30)的一半等構(gòu)成了末級(jí)胃電信號(hào)放大器(10)。R21、R22、R23等構(gòu)成末級(jí)比例放大用的電阻，電位器W1用于調(diào)整零位電平，電位器W2用于微調(diào)每道放大倍數(shù)。
本實(shí)用新型在使用時(shí)，先用酒精將要放電極的人體表各位置清潔消毒，貼敷上各聯(lián)胃及聯(lián)手腳電極后開機(jī)，并采集胃生物電信號(hào)。數(shù)據(jù)采集充分后，通過打印機(jī)構(gòu)打印出四道胃電信號(hào)曲線及有關(guān)數(shù)據(jù)和專家程序打出的判據(jù)等。
圖7中A組曲線為正常人的胃電信號(hào)曲線；B組曲線為萎縮性胃炎轉(zhuǎn)化成胃癌的病人的胃電信號(hào)曲線。由A組曲線看出，正常人胃電信號(hào)基本為正弦波，頻率在3周／分左右，幅值一般在100至200微伏以內(nèi)。而B組曲線，由于癌變，曲線極不規(guī)則、幅值低，說明產(chǎn)生胃電信號(hào)的平滑肌組織，由于長(zhǎng)入了癌細(xì)胞而致使波形出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象。
使用該實(shí)用新型已做約300例胃電圖，從與胃鏡結(jié)果對(duì)照分析，可知對(duì)一般的胃病，如淺表性胃炎等，符合率達(dá)86％以上。對(duì)于從胃電圖上看認(rèn)為不正常的人，胃鏡結(jié)果表明一般至少有胃潰瘍、萎縮性胃炎，甚至有癌變組織等現(xiàn)象出現(xiàn)，說明胃電圖極不正常的人，一般都存在著較重的胃疾。由于本實(shí)用新型是無損檢測(cè)，且抗干擾能力強(qiáng)，故可望本胃功能檢查儀，將成為胃病普查工作、及嚴(yán)重胃病的最后臨床診斷，提供一種新型的、有效的輔助工具。
權(quán)利要求1.一種胃功能檢查儀，包括測(cè)量頭、模擬放大器、穩(wěn)壓電源和殼體，其特征在于，(1)有一個(gè)測(cè)量頭，由兩個(gè)帶有鍍特種金屬層電極的聯(lián)手腳電極，四個(gè)帶有鍍特種金屬層電極的聯(lián)胃電極、屏蔽引線及快速插頭組成；(2)模擬放大器有四個(gè)獨(dú)立通道，每一通道由第一級(jí)差分放大器、第二級(jí)差分放大器、前置放大器、帶通濾波器、低通濾波器及末級(jí)胃電信號(hào)放大器組成；(3)有一個(gè)能將四部位的胃電信號(hào)曲線同時(shí)打印在同一時(shí)基的座標(biāo)軸上的打印機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)接口電路和四色打印機(jī)，該接口電路由A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、單片機(jī)及固化了的專家診斷程序和相應(yīng)的打印軟件程序EPROM組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胃功能檢查儀，其特征在于，(1)聯(lián)胃電極是由鍍特種金屬層板極、塑料骨架、帶有屏蔽層的連接導(dǎo)線及沾有濃鹽水的棉花球或?qū)щ姼嘟M成；(2)鉗形聯(lián)手腳電極是由沾有濃鹽水的棉花球或?qū)щ姼唷㈠兲胤N金屬層的電極、內(nèi)藏導(dǎo)線、導(dǎo)線連接插口、絕緣塑料夾柄及轉(zhuǎn)軸組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的胃功能檢查儀，其特征在于所鍍特種金屬是指金、銀、鎳、錫、銠、鈀等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的胃功能檢查儀，其特征在于，(1)第一級(jí)差分放大器由雙運(yùn)放集成塊(27)，電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6及電容C1、C2等構(gòu)成，其電壓放大倍數(shù)應(yīng)在10－20倍之間；(2)前置放大器由集成塊(28)、電阻R11、R12、R13和電容C3、C4等構(gòu)成，其電壓放大倍數(shù)應(yīng)在5－15倍之間；(3)帶通濾波器由集成塊(29)、電阻R14、R15、R16和電容C5、C6等構(gòu)成；(4)低通濾波器由集成塊(29)、電阻R17、R18、R19、R20和電容C7、C8、C9等構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的胃功能檢查儀，其特征在于，(1)第一級(jí)差分放大器由雙運(yùn)放集成塊(27)、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6及電容C1、C2等構(gòu)成，其電壓放大倍數(shù)應(yīng)在10－20倍之間；(2)前置放大器由集成塊(28)、電阻R11、R12、R13和電容C3、C4等構(gòu)成，其電壓放大倍數(shù)應(yīng)在5－15倍之間；(3)帶通濾波器由集成塊(29)、電阻R14、R15、R16和電容C5、C6等構(gòu)成；(4)低通濾波器由集成塊(29)、電阻R17、R18、R19、R20和電容C7、C8、C9等構(gòu)成。
專利摘要一種用于診別胃功能的檢查儀，由測(cè)量頭、模擬放大器、打印機(jī)構(gòu)、穩(wěn)壓電源組成。采用四道測(cè)量，能將生物電信號(hào)輸入各自的模擬放大器內(nèi)，靠打印機(jī)構(gòu)將四部位的胃電信號(hào)曲線同時(shí)打印在同一時(shí)基的坐標(biāo)軸上。該檢查儀同時(shí)具有更高的抗干擾能力。
文檔編號(hào)A61B5/04GK2069713SQ90205359
公開日1991年1月23日 申請(qǐng)日期1990年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月29日
發(fā)明者王志翔, 趙建強(qiáng), 湯重陽(yáng) 申請(qǐng)人:航空航天工業(yè)部第二三二廠