專利名稱：智能生物器官體積密度儀的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種智能生物器官體積密度儀，屬于形態(tài)不規(guī)則物體的體積—密度測(cè)試領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外生理解剖學(xué)、病理解剖學(xué)和法醫(yī)病理學(xué)、以及體質(zhì)人類學(xué)等方面，表述人體器官體積仍沿用手工直尺測(cè)長×寬×高的方法，由于器官三維形態(tài)極不規(guī)則，這種體積值不科學(xué)、不準(zhǔn)確，不能用以進(jìn)一步計(jì)算器官組織的密度。
根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道和查新結(jié)果，目前的主要研究集中在活體器官采用CT、B超等間接測(cè)量，如朱海賢，顧光官，王心濤，等，CT掃描測(cè)量脾臟體積方法初探，《蘇州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)》，(5)586，1999；描述了一種采用CT掃描測(cè)量脾臟體積的方法。皮劍，孫緒榮，新疆蒙古族青年心臟體積X線測(cè)量研究，《新疆醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)》，(20)257-260，1997；描述了一種采用X線測(cè)量心臟體積的方法。謝敏，葉耿輝，肝炎后肝硬變時(shí)肝臟體積測(cè)量極其變化的研究，《中華外科雜志》，(11)657-658，1994；利用數(shù)字圖像處理系統(tǒng)和三維信息提取與三維圖像重建軟件，成功地測(cè)量出活體肝臟體積，重建出活體肝臟三維圖像。耿世釗，一種腹部臟器體積較精確的超聲測(cè)量方法，《中國超聲醫(yī)學(xué)雜志》，(12)44-47，1996；提出一種較精確的主要用于腹腔臟器容積的測(cè)量和計(jì)算方法，它在計(jì)算機(jī)幫助下使用普通超聲診斷儀實(shí)現(xiàn)其功能。通過再次手動(dòng)操作游標(biāo)勾畫二維圖像的解剖輪廓，即可迅速得到體積測(cè)量。周玉清，張青萍，靜態(tài)結(jié)構(gòu)三維超聲成像方法學(xué)研究進(jìn)展，《引進(jìn)國外醫(yī)藥技術(shù)與設(shè)備》(4)95-99，1998；報(bào)道了三維超聲成像可顯示人體結(jié)構(gòu)冠狀面上的立體并進(jìn)行冠狀面上面積測(cè)量?？删_測(cè)量體積而無需對(duì)所掃描結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)進(jìn)行假設(shè)。三維超聲成像在保留二維超聲成像所有信息的同時(shí)，可以提供非常形象直觀的三維立體圖像，顯示組織結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面特征、空間位置關(guān)系，單獨(dú)提取和顯示感興趣結(jié)構(gòu)，精確測(cè)量容積或體積，有助于疾病的定性、定位及定量診斷，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。紀(jì)小龍主編《尸體解剖規(guī)范》，2002年7月第一版，人民軍醫(yī)出版社；書中第十二章給出了人體組織器官正常重量及大小參考值。但未給出測(cè)量方法。
總之，目前國內(nèi)外的人體器官體積均采用直尺測(cè)量長、寬、高來獲得體積量，根據(jù)吉林省衛(wèi)生信息研究所醫(yī)藥衛(wèi)生科技查新報(bào)告未見與本實(shí)用新型內(nèi)容相同的文獻(xiàn)報(bào)道。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種智能生物器官體積密度儀。其特點(diǎn)是采用微型計(jì)算機(jī)控制、測(cè)量器官質(zhì)量和排水量，精密計(jì)算其體積質(zhì)量，自動(dòng)顯示質(zhì)量、體積和組織密度值。
本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)智能生物器官體積密度儀及其測(cè)試方法和用途智能生物器官體積密度儀智能生物器官體積密度儀包括機(jī)箱上裝設(shè)多個(gè)托盤、多個(gè)測(cè)量器和裝于機(jī)箱內(nèi)的電子元器件，電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器和力傳感器，兩組傳感器由放大器電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器通過串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)連接，單片機(jī)與串行通訊和數(shù)字顯示電路連接以控制輸入、輸出和顯示，各級(jí)電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。
每個(gè)測(cè)量器內(nèi)裝設(shè)液位傳感器、標(biāo)尺、被測(cè)物和液體。測(cè)量器放置于相匹配的托盤上，托盤下設(shè)配套的力傳感器。力傳感器固定在機(jī)箱上，機(jī)箱外設(shè)支撐架，可旋轉(zhuǎn)橫梁和液位傳感器導(dǎo)線。
放大器電路由儀用放大器和跟隨器組成。
單片機(jī)控制電路由A/D轉(zhuǎn)換器、串行接口存儲(chǔ)器芯片，晶體震蕩器、RS232接口芯片及芯片內(nèi)部的濾波、倍壓和負(fù)極電壓轉(zhuǎn)換電路組成。
數(shù)字顯示電路由數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)譯碼芯片、選通反相器和動(dòng)態(tài)掃描顯示數(shù)碼管組成。
穩(wěn)壓電源電路由全橋電路、濾波和穩(wěn)壓器組成。
智能生物器官體積密度儀主要用于人和動(dòng)物尸體內(nèi)的器官檢測(cè)，由于形態(tài)不規(guī)則、難以準(zhǔn)確測(cè)量物體的體積密度，通過對(duì)人和動(dòng)物尸體及其各種器官的檢測(cè)，為生理解剖學(xué)、病理解剖學(xué)、法醫(yī)病理學(xué)和體質(zhì)人類學(xué)方面提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.根據(jù)傳統(tǒng)的阿基米德原理，比較、調(diào)整并確定儀器的精密度，檢測(cè)人體各器官組織的體積和密度，了解人體常見彌漫性和局限病變器官組織的體積和密度，為病理學(xué)和法醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)診斷提供簡便、可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)器官的大小選擇適當(dāng)量程的測(cè)量器，芯片儲(chǔ)存相應(yīng)液位差-體積換算比例數(shù)據(jù)，自動(dòng)完成質(zhì)量、體積和密度參數(shù)的測(cè)量和輸出，其稱重精度±0.5％，液位精度±0.5％，密度精度±1％，溫差漂移±0.1％，零位漂移±0.1％。
3.檢測(cè)注水肉等動(dòng)物組織，為解決困擾政府和社會(huì)的現(xiàn)實(shí)問題提供一個(gè)科學(xué)手段。
4.本實(shí)用新型采用應(yīng)變感應(yīng)技術(shù)設(shè)計(jì)液位電極、電子線路中采用增量檢測(cè)技術(shù)，在單片機(jī)控制下自動(dòng)完成系統(tǒng)調(diào)節(jié)，保證了測(cè)試精度，有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
四

圖1為智能生物器官體積密度儀結(jié)構(gòu)示意圖1水位傳感器、2標(biāo)尺、3測(cè)量器、4被測(cè)物、5中量程托盤、6中量程力傳感器、7大量程力傳感器、8支架、9機(jī)箱、10小量程傳感器、11小量程托盤、12大量程托盤。
圖2為側(cè)視圖13信號(hào)線、14可旋轉(zhuǎn)橫梁、15支撐桿。
圖3為機(jī)箱面板示意圖16體積顯示窗、17重量顯示窗、18密度顯示窗、19按鍵。
圖4為機(jī)箱背板示意圖20水位傳感器接口、21電源接口、22電源開關(guān)、23串行通訊接口。
圖5為智能生物器官體積密度儀電路原理框圖圖6為放大器電路原理圖圖7為穩(wěn)壓電源電路原理圖圖8為數(shù)字顯示電路原理圖圖9為A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī)控制電路原理圖五、
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本實(shí)用新型的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例智能生物器官體積密度儀如圖1～2所示，包括機(jī)箱9上裝設(shè)了多個(gè)托盤5、11、12和相應(yīng)的測(cè)量器3，每個(gè)測(cè)量器3內(nèi)可裝設(shè)液位傳感器1、標(biāo)尺2、被測(cè)物4和液體，測(cè)量器3放置于相匹配的托盤上，托盤下設(shè)配套的力傳感器6、10、7，力傳感器固定在機(jī)箱上，機(jī)箱外設(shè)支撐架15、可旋轉(zhuǎn)橫梁14和液位傳感器導(dǎo)線13。裝于機(jī)箱9內(nèi)的電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器1和力傳感器6、10、7。兩組放大器電路，一組連接液位傳感器的輸出，另一組經(jīng)電子開關(guān)連接到力傳感器6、10、7中一只的輸出，信號(hào)放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路，通過串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)89C52連接，單片機(jī)與串行通訊接口RS232和數(shù)字顯示電路連接以控制輸入、輸出和顯示，各級(jí)電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。
如圖3所示，機(jī)箱面板設(shè)體積顯示窗體16、重量顯示窗體17、密度顯示窗體18和按鍵19。
如圖4所示，機(jī)箱背板設(shè)液位傳感器接口20、RS-232串行通訊接口23、交流電源接口21和電源開關(guān)22。
如圖5～6所示，力放大器電路由儀用放大器IC4、調(diào)零電路D6和跟隨器IC5組成。其中，大量程力傳感器輸出A-IN+、A-IN-，中量程力傳感器輸出B-IN+、B-IN-，小量程力傳感器輸出C-IN+、C-IN-，它們都接到電子開關(guān)IC1的輸入端，改變地址線A、B可選擇其中一組信號(hào)接入儀用放大器。電容C26濾除信號(hào)中的高頻雜波，R20和R21在信號(hào)未加入時(shí)給放大器提供一個(gè)直流通路，以免損壞IC4，R22和R23為輸入限流電阻。R16決定儀用放大器IC4的放大倍數(shù)，被放大的信號(hào)從IC4的6腳輸出。D6、R10構(gòu)成了一個(gè)精密基準(zhǔn)電源，這個(gè)電源通過R17、R18、R13構(gòu)成的調(diào)零電路可將傳感器和放大器中的零點(diǎn)偏移除去；IC5是跟隨器用以提高輸入阻抗減少輸出阻抗，R24可調(diào)整IC5的零點(diǎn)偏移。
液位傳感器的放大器電路由儀用放大器IC2、調(diào)零電路D2和跟隨器IC3組成，液位傳感器輸出D-IN+、D-IN-直接接入儀用放大器，與力傳感器具有相同的電路，電容C2濾除信號(hào)中的高頻雜波，R8和R7在信號(hào)未加入時(shí)給放大器提供一個(gè)直流通路，以免損壞IC2，R5和R6為輸入限流電阻。R11決定儀用放大器IC2的放大倍數(shù)，被放大的信號(hào)從IC2的6腳輸出。D2、R2構(gòu)成了一個(gè)精密基準(zhǔn)電源，這個(gè)電源通過R9、R4、R3構(gòu)成的調(diào)零電路可將傳感器和放大器中的零點(diǎn)偏移除去；IC3是跟隨器用以提高輸入阻抗減少輸出阻抗，R1調(diào)整IC3的零點(diǎn)偏移。
如圖7所示為穩(wěn)壓電源電路。D7為二極管全橋整流電路；C22、C23濾波電容，濾除電源中的高頻分量；IC11和IC12組成兩級(jí)穩(wěn)壓電路，R4、R5、R2、R3為取樣電阻，使輸出電壓為+10V；C24、C25為濾波電容，該輸出電壓作為力傳感器和液位傳感器的電源電壓。D5為二極管全橋整流電路，C18、C19、C20、C21為濾波電容；IC9為穩(wěn)壓器件，其輸出+5V作為A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī)控制電路部分的電源。D1、D2、D3、D4構(gòu)成全橋整流電路，C6、C7、C8、C9、C10、C11、C14、C15、C12、C13、C16、C17為濾波電容；IC1、IC2分別為正、負(fù)15V穩(wěn)壓器，輸出+15V和-15V電壓作為放大器電路的電源。
如圖8所示為數(shù)字顯示電路。體積、重量、密度顯示具有相同的電路。IC2為數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)譯碼芯片，R9～R16為八段LED限流電阻，IC6為位選通反相器，動(dòng)態(tài)掃描顯示4只數(shù)碼管。
如圖9所示為A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī)控制電路。IC1為11個(gè)模擬通道的12bit串行接口A/D轉(zhuǎn)換芯片，YS端接入力傳感器放大后的信號(hào)、LS端接入液位傳感器放大后的信號(hào)；IC10為上電復(fù)位及串行接口存儲(chǔ)器芯片，S1被按下可手動(dòng)復(fù)位，R9、R10為電平上拉電阻；晶體震蕩器X1與電容C1、C2給單片機(jī)IC9提供時(shí)鐘脈沖；P1連接顯示電路，P2連接按鍵，R7、R8為上拉電阻；IC2為RS232接口芯片，C4、C5、C6、C7為芯片內(nèi)部所要求的濾波、倍壓、負(fù)極性電壓轉(zhuǎn)換電容。
權(quán)利要求1.智能生物器官體積密度儀，其特征在于機(jī)箱(9)上裝設(shè)了多個(gè)托盤(5)、(11)、(12)和相應(yīng)的測(cè)量器(3)以及裝于機(jī)箱(9)內(nèi)的電子元器件，電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器(1)和力傳感器(6)、(10)、(7)，兩組相同的放大器電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換通過串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)連接，單片機(jī)與串行通訊接口和數(shù)字顯示電路連接，各級(jí)電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。
2.按照權(quán)利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特征在于測(cè)量器(3)內(nèi)裝設(shè)液位傳感器(1)、標(biāo)尺(2)、被測(cè)物和液體，測(cè)量器放置于相匹配的托盤(5)、(11)、(12)上，托盤下設(shè)配套的力傳感器(6)、(10)、(7)，力傳感器固定在機(jī)箱上，機(jī)箱外設(shè)支撐架(15)、可旋轉(zhuǎn)橫梁(14)和液位傳感器導(dǎo)線(13)。
3.按照權(quán)利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特征在于放大器電路由儀用放大器和跟隨器組成。
4.按照權(quán)利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特征在于單片機(jī)控制電路由A/D轉(zhuǎn)換器、串行接口存儲(chǔ)芯片、晶體震蕩器、接口芯片以及芯片內(nèi)部的濾波、倍壓和負(fù)極電壓轉(zhuǎn)換電路組成。
5.按照權(quán)利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特征在于數(shù)字顯示電路由數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)譯碼芯片，選通反相器和動(dòng)態(tài)掃描顯示數(shù)碼管組成。
6.按照權(quán)利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特征在于穩(wěn)壓電路由全橋電路、濾波和穩(wěn)壓器組成。
專利摘要一種智能生物器官體積密度儀，其特點(diǎn)是該體積密度儀由機(jī)箱(9)上裝設(shè)多個(gè)托盤(5)、(11)、(12)和相應(yīng)的測(cè)量器(3)以及裝于機(jī)箱內(nèi)的電子元器件。電子元器件形成的電子電路連接液位傳感器(1)和力傳感器(6)、(10)、(7)，傳感器信號(hào)輸入放大器電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換由串行數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)連接，單片機(jī)與串行通訊接口和數(shù)字顯示電路連接，各級(jí)電路之間分別并聯(lián)穩(wěn)壓電源電路。它具有快捷、準(zhǔn)確、可靠地檢測(cè)人和動(dòng)物尸體內(nèi)的器官，及形態(tài)不規(guī)則、難以準(zhǔn)確測(cè)量物體的體積密度，為生理解剖學(xué)、病理解剖學(xué)、法醫(yī)病理學(xué)和體質(zhì)人類學(xué)方面提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK2620532SQ0323487
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者于曉軍, 樊瑜波, 徐小虎, 李晉川, 郭慶 申請(qǐng)人:汕頭大學(xué), 四川大學(xué)