一種疼痛測試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種疼痛測試儀，包括金屬刺激頭、手柄、恒溫液循環(huán)泵和恒溫液箱，通過循環(huán)的恒溫液保證溫度探頭溫度恒定，提高了測試的穩(wěn)定性和準確性。本發(fā)明所述疼痛測試儀可進一步增加溫度感應(yīng)控制裝置，根據(jù)與皮膚接觸后刺激頭的實際溫度和恒溫液溫度的溫差的大小來控制恒溫液的循環(huán)流速，使溫度的調(diào)節(jié)更加迅速和智能。
【專利說明】一種疼痛測試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種對溫痛覺，尤其是冷痛覺進行準確測量的測試儀。
【背景技術(shù)】 [0002]疼痛是嚴重影響人民健康的重大問題。在疼痛感受和傳導(dǎo)至大腦皮層過程中，不同的受損部位又會產(chǎn)生不同性質(zhì)的疼痛，據(jù)此，又發(fā)展出感覺神經(jīng)周圍敏化和中樞敏化理論，疼痛過敏和疼痛超敏就是與之相對應(yīng)具有特征性的臨床體征。
[0003]目前國內(nèi)臨床上針對此類病人主要采用依靠患者自我描述的病史采集，神經(jīng)系統(tǒng)查體更多地是采用觸診、大頭針和棉絮(或羽毛)對疼痛區(qū)域進行檢查，以判斷疼痛是否為痛覺過敏還是痛覺超敏，確定疼痛的部位，進行定位和定性診斷。除此以外，還用一些量表(如語言評價量表、面部疼痛表情量表、主訴疼痛分級法等)對疼痛程度進行評估。這些方法對臨床病情的判斷是比較原始和粗糙的，不能有效幫助臨床醫(yī)生判斷疼痛的性質(zhì)，采取正確的治療措施。
[0004]目前臨床上神經(jīng)科對溫度感覺有障礙的病人的檢測，多采用原始的方法，即用兩支玻璃試管分別裝上冷、熱水，用溫度計測出溫度讀數(shù)后，再分別去接觸病人的表皮。這種方式既費時又不方便，且低于室溫的溫度較難獲得，特別對病人的情況沒有一個量的說明。申請?zhí)枮?7240351的實用新型專利公開了一種溫度感覺測定儀，主要由依次連接的測量探頭，散熱器和配電操作盒組成，測量探頭上有變溫觸片和常溫觸片，常溫觸片為室溫，變溫觸片的溫度由半導(dǎo)體冷、熱堆控制，并在顯示器中顯示出溫度。使用時，可人為控制變溫觸片的溫度，通過變溫觸片的溫度變化及與常溫觸片溫度的對比，可精確測定皮膚的溫度感覺敏感度。文獻《陶瓷半導(dǎo)體致冷皮膚溫度感覺檢測儀的研制及應(yīng)用研究》(龔定農(nóng)等，材料導(dǎo)報，1999年2月第13卷第I期，71-72))公開了一種陶瓷半導(dǎo)體致冷皮膚溫度感覺檢測儀，選用半導(dǎo)體致冷技術(shù)作為冷、熱源，用電池供電，鋁合金散熱，紫銅作為導(dǎo)熱、導(dǎo)冷觸頭，熱敏電阻作為感溫探頭，數(shù)字顯示紫銅觸頭的溫度。雖然該法利用半導(dǎo)體制冷技術(shù)并用數(shù)字顯示出其溫度，達到量化檢測的目的，但是上述方法和傳統(tǒng)方法一樣存在測試溫度不準確的缺陷。由于人體自身存在體表溫度，當給予溫度刺激的探頭與人體表面皮膚接觸時會發(fā)生熱傳遞，探頭溫度會因此而發(fā)生變化，因此探頭實際給予的刺激溫度和顯示的溫度存在誤差，尤其在給予冷刺激時，這種誤差尤其明顯。這會導(dǎo)致測量的結(jié)果不準確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足提供了一種可以給予穩(wěn)定溫度刺激的一種疼痛測試儀。通過循環(huán)的恒溫液保證溫度探頭溫度恒定，進一步的還可以通過溫度感應(yīng)裝置根據(jù)與皮膚接觸后探頭的實際溫度和恒溫液溫度的溫差的大小來控制恒溫液的循環(huán)流速，溫差大時，恒溫液快速環(huán)流，可以迅速補償溫差。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案如下:一種疼痛測試儀，包括金屬刺激頭、手柄、恒溫液循環(huán)泵和恒溫液箱，所述金屬刺激頭內(nèi)部為中空的恒溫液腔，手柄內(nèi)置恒溫液輸入管和恒溫液輸出管，恒溫液輸入管和輸出管的一端與金屬刺激頭恒溫液腔相聯(lián)通，恒溫液輸入管的另一端通過恒溫液循環(huán)泵與恒溫液箱輸出口相連，恒溫液輸出管的另一端與恒溫液箱的輸入口相連，恒溫液充滿整個管路，恒溫液箱內(nèi)設(shè)有加熱和/或制冷裝置以及溫度設(shè)定裝置。
[0007]本發(fā)明所述疼痛測試儀中恒溫液循環(huán)泵可以以恒定或非恒定的速度使恒溫液循環(huán)流動，一個優(yōu)選的技術(shù)方案為上述疼痛測試儀還包括一個溫度感應(yīng)控制裝置，所述溫度感應(yīng)控制裝置包括帶有兩個溫度感應(yīng)探頭的溫度傳感器和溫度數(shù)據(jù)采集器，溫度傳感器的一個溫度感應(yīng)探頭穿過手柄置于金屬刺激頭腔內(nèi)與刺激頭內(nèi)表面相接觸，用于測量刺激頭溫度，另一個溫度感應(yīng)探頭置于恒溫液箱中用于感應(yīng)箱內(nèi)恒溫液溫度，溫度傳感器的信號線與溫度數(shù)據(jù)采集器的接線端相連，溫度數(shù)據(jù)采集器的信號輸出線與恒溫液循環(huán)泵電機的調(diào)速器相連。循環(huán)泵電機優(yōu)選直流電機，直流電機具有:1)良好的啟動特性和調(diào)速特性2)直流電機的轉(zhuǎn)矩比較大3)維修比較便宜4)直流電機的直流相對于交流比較節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。直流電機調(diào)速常采用三種方式:1、改變電機兩端的電壓；2、改變磁通量；3、串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻。最常用的方式為改變電壓調(diào)速，這種方法簡單易行、設(shè)備制造方便、價格低廉。優(yōu)選使用脈沖控制PWM (Pulse Width Modulator)方法，通過輸入變化的不同占空量的方波，改變輸入直流電機電樞兩端的電壓，改變直流電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速功能，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。本發(fā)明所述疼痛測試儀優(yōu)選電壓調(diào)速型的電機調(diào)速器，如HW-A-1020型(DC12v24v電壓通用型，哈爾濱匯豐電子)電機調(diào)速器。
[0008]上述溫度傳感器為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的類型，如熱電偶型溫度傳感器、熱敏電阻型溫度傳感器、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器，優(yōu)選熱電偶溫度傳感器，結(jié)實且寬溫度范圍能適應(yīng)各種大氣環(huán)境，更優(yōu)選PT100熱電偶溫度傳感器。上述溫度數(shù)據(jù)采集器的作用是對溫度傳感器產(chǎn)生的電信號進行處理，以使恒溫液泵的泵速根據(jù)溫差的大小進行非線性曲線調(diào)整。上述溫度數(shù)據(jù)采集器為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知類型，優(yōu)選型號為Agilent34970A的溫度數(shù)據(jù)采集器。上述疼痛測試儀工作時，如圖6所示，溫度傳感器的兩個溫度探頭分別測量金屬刺激頭溫度T和恒溫液箱中的恒溫液溫度To，當T > To (給予低溫刺激時)或者T < To (給予高溫刺激時)，溫度傳感器將感知的溫度差以模擬信號傳輸給溫度數(shù)據(jù)采集器的信號調(diào)理模塊，經(jīng)過放大和濾波后，模擬信號傳輸給由單片機控制的A/D轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，并傳輸給同樣由單片機控制下的數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)的分析處理，按照預(yù)先設(shè)定的標準，根據(jù)實際情況處理后的數(shù)據(jù)傳輸給恒溫液泵的電機的調(diào)速器，調(diào)速器根據(jù)接收到的信號通過改變電機兩端的電壓(或者改變磁通量或串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻值)以此調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的泵速，當T與To接近時泵速穩(wěn)定，當T與To差值較大時調(diào)節(jié)加快泵速，使恒溫液的快速循環(huán)，實現(xiàn)快速補償金屬刺激頭與人體表面皮膚接觸時損失掉的熱量，保證金屬刺激頭實際給予的刺激溫度和顯示的溫度一致，進而保證測量結(jié)果的準確性。
[0009]上述疼痛測試儀，可以為單一功能的高溫疼痛測試儀(僅帶有加熱裝置的恒溫液箱)或者低溫疼痛測試儀(僅帶有制冷裝置的恒溫液箱)，也可以為既能進行高溫也可以進行低溫疼痛測試的復(fù)合型疼痛測 試儀，其恒溫液箱為同時帶有加熱裝置和制冷裝置的混合型恒溫液箱，或者為帶有各自獨立的高溫恒溫液槽/箱和低溫恒溫液槽/箱的疼痛測試儀的組合。
[0010]上述疼痛測試儀可根據(jù)使用方向選擇合適的恒溫液，比如選擇水作為恒溫液用于高溫型或復(fù)合型疼痛測試儀，水既適合加熱，又適合低溫制冷。再比如選擇防凍液作為低溫型的疼痛測試儀的恒溫液，可實現(xiàn)0°c以下的低溫，無機物中的氯化鈣、有機物中的甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、三乙醇胺、潤滑油以及我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷纳疤?、蜂蜜等，都可作為防凍液的母液，以一定比例與適量水混合即可得到適于低溫的恒溫液，本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，恒溫液選自乙二醇防腐防凍液(以100ml防凍液體積計算，包括乙二醇49ml，去離子水48ml、苯甲酸鈉0.9克、磷酸二氫鈉0.4克、苯并三氮唑0.1克、三乙醇胺1.2克、消泡劑0.03克。調(diào)pH值為8.0~10.0。)
[0011]本發(fā)明所述的恒溫液箱中的加熱裝置和制冷裝置采用為本領(lǐng)域熟知的元件或裝置，如加熱裝置優(yōu)選電熱絲；所述制冷裝置優(yōu)選半導(dǎo)體制冷芯片。上述加熱或制冷裝置的工作電路為常規(guī)電路。
[0012]半導(dǎo)體制冷芯片:是采用了珀爾帖效應(yīng)(Peltier effect)的一種半導(dǎo)體制冷芯片，1834年法國人珀爾帖發(fā)現(xiàn)了當電流流經(jīng)兩個不同導(dǎo)體形成的接點時，接點處會產(chǎn)生放熱和吸熱現(xiàn)象，放熱或吸熱大小由電流的大小來決定。
[0013]Q Ji = J1.1 Ji =aTc
式中:Qn為放熱或吸熱功率 π為比例系數(shù)，稱為珀爾帖系數(shù) I為工作電流 a為溫差電動勢率 Tc為冷接點溫度
半導(dǎo)體制冷片是由厚4mm的兩片陶瓷薄片及半導(dǎo)體芯片組成(如圖3所示)，一側(cè)產(chǎn)生低溫，另一側(cè)產(chǎn)生高溫，低溫 端與恒溫液水箱貼合，確保良好的導(dǎo)溫性，使整個恒溫液水箱處于良好的狀態(tài)；高溫端與鋁制散熱片良好接觸，將制冷芯片產(chǎn)生的熱量通過散熱片及風(fēng)扇散發(fā)到空氣中，以確保制冷芯片低溫端良好的制冷效率。散熱片采用鋁制材料是為了提高其導(dǎo)熱效率，將其一側(cè)與半導(dǎo)體制冷片散熱面良好的結(jié)合，并在其結(jié)合縫隙中填充導(dǎo)熱硅脂，同樣也是為了提高其導(dǎo)熱效率；同時將鋁制散熱片設(shè)計成厚梳子狀結(jié)構(gòu)，提高其與空氣的接觸表面積，以求最大的散熱效率。恒溫液水箱結(jié)構(gòu)為迷宮式設(shè)計，兩側(cè)與半導(dǎo)體制冷片冷端接觸部分由鋁合金材料制成，以提高導(dǎo)溫效果。
[0014]本發(fā)明可選用市售的半導(dǎo)體制冷芯片，如TEC2-19006雙層半導(dǎo)體制冷片(購于深圳市一冷科技有限公司)等。
[0015]上述疼痛測試儀，金屬刺激頭的個數(shù)可以為一個或多個，可同時進行多個患者或者多個部位的測試，?；蛘?，當采用恒溫液箱為帶有各自獨立的高溫恒溫液槽/箱和低溫恒溫液槽/箱的疼痛測試儀時，多個金屬刺激頭可分別與高溫恒溫液槽/箱和低溫恒溫液槽/箱相連，通過使用不同的金屬刺激頭同時進行高溫和低溫疼痛的測試。
[0016]上述疼痛測試儀，所述金屬刺激頭優(yōu)選傳熱快的金屬材質(zhì)，如銅、不銹鋼等，選用平面、球面或弧面，進一步的可以為蘑菇形，旨在盡量擴大接觸面積，一方面使得患者感受到的溫度刺激明顯；另外由于刺激頭內(nèi)部的腔體體積增大且刺激頭內(nèi)表面與恒溫液的接觸面積增大，使得刺激頭的蓄溫量大，溫度值穩(wěn)定。[0017]上述疼痛測試儀手柄優(yōu)選熱不良導(dǎo)體材料制成，避免手柄內(nèi)的恒溫液收到持有者手心體溫的影響，優(yōu)選木頭、樹脂、PE、PVC、有機玻璃等材料。進一步的，可以在手柄外設(shè)有
保溫套管。
[0018]上述疼痛測試儀還可以設(shè)有溫度顯示裝置，便于溫度的讀取以及對溫度變化的控制。
[0019]本發(fā)明優(yōu)點:
1.本發(fā)明疼痛測試儀使用循環(huán)流動的恒溫液快速補償溫度刺激頭與患者體表接觸時傳遞走的熱量，保證刺激頭溫度與設(shè)定溫度一致，提高了測試的穩(wěn)定性和準確性。
[0020]2.本發(fā)明利用帶有兩個溫度感應(yīng)探頭的溫度傳感器分別測量金屬刺激頭溫度T和恒溫液箱中的恒溫液溫度To，當T > To (給予低溫刺激時)或者T < To (給予高溫刺激時)，通過溫度數(shù)據(jù)采集器對溫度傳感器的信號進行非線性曲線調(diào)整并將信號傳輸給恒溫液泵電機調(diào)速器，通過改變進而調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的泵速，提高循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)溫度的目的，使溫度的調(diào)節(jié)更加迅速和智能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明所述疼痛測試儀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明所述疼痛測試儀金屬刺激頭及手柄的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明所述疼痛測試儀使用的半導(dǎo)體制冷芯片示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明實施例2所述疼痛測試儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實施例4所述疼痛測試儀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明所述疼痛測試儀的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例1
一種疼痛測試儀，如圖1所示，包括金屬刺激頭1、手柄2、溫度顯示裝置3、恒溫液循環(huán)泵4、恒溫液箱5。金屬刺激頭選用紫銅材質(zhì)的球面，內(nèi)部為中空的恒溫液腔，恒溫液選用水，手柄選用有機玻璃材質(zhì)，內(nèi)置恒溫液輸入管和恒溫液輸出管，恒溫液輸入管和輸出管的一端各自與金屬刺激頭恒溫液腔相聯(lián)通，恒溫液輸入管的另一端通過恒溫液循環(huán)泵與恒溫液箱輸出口相連，恒溫液輸出管的另一端與恒溫液箱的輸入口相連，恒溫液充滿整個管路，恒溫液箱內(nèi)設(shè)有溫度設(shè)定裝置和電熱絲。該測試儀可進行高溫疼痛測試。
[0027]實施例2
本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，在恒溫液箱內(nèi)的電熱絲改為半導(dǎo)體制冷芯片(TEC2-19006雙層半導(dǎo)體制冷片，深圳市一冷科技有限公司)，如圖4所示，包括金屬刺激頭
1、手柄2、溫度顯示裝置3、恒溫液循環(huán)泵4、恒溫液箱5、半導(dǎo)體制冷芯片6、半導(dǎo)體制冷片熱端鋁制散熱片7和半導(dǎo)體制冷片熱端散熱器8。該測試儀可進行低溫疼痛刺激測試。
[0028]實施例3
本實施例是實施例1與實施例2的合并，在實施例1所述的恒溫液箱內(nèi)增設(shè)實施例2所述的溫度設(shè)定裝置和半導(dǎo)體制冷芯片(TEC2-19006雙層半導(dǎo)體制冷片，深圳市一冷科技有限公司)。該測試儀可進行高溫和低溫疼痛刺激的切換。[0029]實施例4
本實施例將實施例1和實施例2所述的疼痛測試儀進行簡單拼合，各自的測試體系相對獨立，組裝成一個可同時進行高溫疼痛測試和低溫疼痛測試的復(fù)合型疼痛測試儀。
[0030]實施例5
本實施例在實施例1-4的基礎(chǔ)上分別增加溫度感應(yīng)控制裝置9，如圖5所示，恒溫液泵電機電路中增加了 HW-A-1020型(DC12v24v電壓通用型(哈爾濱匯豐電子)電壓調(diào)節(jié)型電機調(diào)速器。所述溫度感應(yīng)控制裝置包括帶有兩個溫度感應(yīng)探頭的溫度傳感器(WZP-10，東臺市鑫瑞儀表有限公司)和溫度數(shù)據(jù)采集器(Agilent34970A，東莞市國通儀器有限公司)，溫度傳感器的一個溫度感應(yīng)探頭穿過手柄置于金屬刺激頭腔內(nèi)與刺激頭內(nèi)表面相接觸，用于測量刺激頭溫度，另一個溫度感應(yīng)探頭置于恒溫液箱中用于感應(yīng)箱內(nèi)恒溫液溫度，溫度傳感器的信號線與溫度數(shù)據(jù)采集器的接線端相連，溫度數(shù)據(jù)采集器的信號輸出線與恒溫液循環(huán)泵的電機相連。疼痛測試儀工作時，如圖6所示，溫度傳感器的兩個溫度探頭分別測量金屬刺激頭溫度T和恒溫液箱中的恒溫液溫度To，當T > To (給予低溫刺激時)或者T < To(給予高溫刺激時)，溫度傳感器將感知的溫度差以模擬信號傳輸給溫度數(shù)據(jù)采集器的信號調(diào)理模塊1，經(jīng)過放大和濾波后，模擬信號傳輸給由單片機控制的A/D轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)過轉(zhuǎn)換模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，并傳輸給同樣由單片機控制下的數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)的分析處理，按照預(yù)先設(shè)定的標準，根據(jù)實際情況處理后的數(shù)據(jù)傳輸給恒溫液泵的電機的調(diào)速器，調(diào)速器根據(jù)接收到的信號通過改變電機兩端的電壓以此調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的泵速，當T與To接近時泵速穩(wěn)定，當T與To差值較大時調(diào)節(jié)加快泵速，使恒溫液的快速循環(huán)，實現(xiàn)快速補償金屬刺激頭與人體表面皮膚接觸時損失掉的熱量，保證金屬刺激頭實際給予的刺激溫度和顯示的溫度一致，進而保證測量結(jié) 果的準確性。
【權(quán)利要求】
1.一種疼痛測試儀，包括金屬刺激頭、手柄、恒溫液循環(huán)泵和恒溫液箱，所述金屬刺激頭內(nèi)部為中空的恒溫液腔，手柄內(nèi)置恒溫液輸入管和恒溫液輸出管，恒溫液輸入管和輸出管的一端各自與金屬刺激頭恒溫液腔相聯(lián)通，恒溫液輸入管的另一端通過恒溫液循環(huán)泵與恒溫液箱輸出口相連，恒溫液輸出管的另一端與恒溫液箱的輸入口相連，恒溫液充滿整個管路，恒溫液箱內(nèi)設(shè)有加熱和/或制冷裝置以及溫度設(shè)定裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的疼痛測試儀，其特征在于還包括一個溫度感應(yīng)控制裝置，所述溫度感應(yīng)控制裝置包括帶有兩個溫度感應(yīng)探頭的溫度傳感器和溫度數(shù)據(jù)采集器，溫度傳感器的一個溫度感應(yīng)探頭穿過手柄置于金屬刺激頭腔內(nèi)與刺激頭內(nèi)表面相接觸，用于測量刺激頭溫度，另一個溫度感應(yīng)探頭置于恒溫液箱中用于測量感應(yīng)箱內(nèi)恒溫液溫度，溫度傳感器的信號線與溫度數(shù)據(jù)采集器的接線端相連，溫度數(shù)據(jù)采集器的信號輸出線與恒溫液循環(huán)泵電機的調(diào)速器相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的疼痛測試儀，其特征在于所述金屬刺激頭為平面、球面或弧面。
4.如權(quán)利要求3所述的疼痛測試儀，其特征在于所述金屬刺激頭為蘑菇形。
5.如權(quán)利要求1或 2所述的疼痛測試儀，其特征在于所述手柄為熱不良導(dǎo)體材料。
6.如權(quán)利要求1或2所述的疼痛測試儀，其特征在于所述手柄外還有保溫套管。
7.如權(quán)利要求1或2所述的疼痛測試儀，其特征在于所述手柄上還設(shè)有溫度顯示裝置。
8.如權(quán)利要求1或2所述的疼痛測試儀，其特征在于所述恒溫液包括水、乙二醇、三乙醇胺、甘油中的一種或幾種的混合物。
9.如權(quán)利要求1或2所述的疼痛測試儀，其特征在于所述加熱裝置為電熱絲，所述制冷裝置為半導(dǎo)體制冷芯片。
10.如權(quán)利要求9所述的疼痛測試儀，其特征在于所述溫度傳感器為熱電偶溫度傳感器。
【文檔編號】A61B5/00GK103565417SQ201310316143
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】張克忠, 萬琪, 史兆春 申請人:南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院