專利名稱：用于十二指腸胃返流檢測的傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)用檢測傳感器，特別是一種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，屬于傳感器領域。
背景技術：
十二指腸胃返流是一種常見的消化道疾病，可導致消化道粘膜損傷，并會引發(fā)殘胃癌、胃潰瘍、返流性食管炎、食道癌等疾病。現(xiàn)有的用于檢測胃和食管的pH的傳感器是臨床檢測十二指腸胃返流的常用方法，但該方法存在一定的局限性。因為十二指腸胃返流有膽汁返流和堿性返流兩種情況，如果主要發(fā)生膽汁返流且返流量還不足以引起胃液pH顯著變化，采用pH檢測技術會因為pH變化不明顯而被忽略，實際情況是十二指腸胃返流發(fā)生了，主要是膽汁返流。為提高診斷效果，臨床上常常把pH探頭捆綁在膽紅素傳感器的探頭上，一起進行檢測，但是這種方法導致傳感器探頭及后面的引線過粗，增加病人的痛苦，同時兩種單獨的傳感器簡單結合，在使用上不方便，而且傳感器電路處理部分是分開的，增加了體積，也增加了檢測的成本和費用。因此臨床希望有一種可以同時檢測膽汁返流和胃液pH的便攜式的儀器。
經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利號為US 4976265，名稱為METHOD OFDETECTING ENTEROGASTRIC REFLUX(檢測腸胃返流的方法)，該專利公開了一種檢測方法，該方法主要檢測十二指腸胃返流物中膽汁對特定波長光的吸收情況。膽汁(其中主要成分為結合膽紅素)在470nm的藍光波段有強烈的吸收，而在600nm附近處吸收幾乎可以忽略，對這兩種波長光的吸光度值和膽紅素濃度之間存在著線性關系(Lambert-Beer定律)，基于此可以檢測十二指腸胃返流情況。工作時，光源發(fā)出的光經(jīng)過調(diào)制器(斬波器)調(diào)制后，由透鏡耦合進光纖中，光信號在光纖中傳輸?shù)絺鞲衅魈筋^，被檢測對象膽汁對傳輸過來的光信號進行強度調(diào)制，探頭處有兩束光纖束接受被調(diào)制后的光，濾光片分別對這兩束光纖束傳輸過來的光進行濾光，濾光后得到兩種波長的光，一種對應膽汁吸收峰值的波長(信號光)，另一種是對應膽汁吸收很少或者幾乎不吸收的波長(參考光)，再分別經(jīng)光電二極管及相關電路轉(zhuǎn)換成電信號，后經(jīng)各自整流濾波電路處理后，再輸入到計算機中，由外圍電路存儲數(shù)據(jù)。但該專利有以下缺點(1)十二指腸胃返流并不一定伴隨膽汁返流，如果僅從膽汁返流這項指標來檢測十二指腸胃返流必然不夠準確，容易增加漏診率。(2)由于采用單一光源，要求該光源光譜范圍較廣，常用的是鹵素燈，這類光源要求有較高的電壓驅(qū)動，不合適臨床長時間和便攜式使用，還需考慮使用的安全性。(3)信號光和參考光分別由各自的整流濾波等電路處理，使得電路復雜，增加傳感器體積和功耗，同時該電路不對稱使得傳感器的精度有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，將檢測膽紅素的探頭和監(jiān)測電極(微型銻電極)結合起來，使其可以同時檢測pH和膽紅素，方便地用于臨床。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明主要包括驅(qū)動電路、光學發(fā)射裝置、Y型光纖束、傳感器探頭、檢測電路、放大和濾波電路、參考電極，驅(qū)動電路通過導線連接到光學發(fā)射裝置，光學發(fā)射裝置發(fā)出的光信號耦合到Y型光纖束的一個臂中，傳感器探頭固定在Y型光纖束的共同端的末端，光信號經(jīng)被檢測物(膽汁)調(diào)制后反向傳輸?shù)結型光纖束另一個臂端，然后由檢測電路完成信號處理，從而進行膽汁濃度檢測；參考電極與傳感器探頭處的監(jiān)測電極，通過各自的引線與放大和濾波電路連接，放大和濾波電路的輸出信號直接和檢測電路相連，繼續(xù)進行信號處理，從而可以完成胃液pH檢測。
光學發(fā)射裝置包括兩個超亮的發(fā)光二極管(一)和(二)、半透半反鏡、濾光片、聚焦透鏡，兩個超亮發(fā)光二極管主軸分別垂直通過濾光片中心、聚焦透鏡中心，并與半反半透鏡成夾角45°，兩個超亮的發(fā)光二極管主軸在同一個平面，并且成90°，經(jīng)過半透半反鏡后來自超亮發(fā)光二極管(一)的反射光和來自超亮發(fā)光二極管(二)的透射光被聚焦透鏡耦合到Y型光纖束一個臂端中。
驅(qū)動電路產(chǎn)生兩路電信號通過導線連接方式驅(qū)動兩個超亮的發(fā)光二極管，超亮發(fā)光二極管(一)中心波長為470nm，為信號光源，對應膽紅素吸收峰值波長附近；超亮發(fā)光二極管(二)中心波長為595nm，為參考光源，膽紅素在這個波長范圍內(nèi)吸收幾乎可以忽略不計。
傳感器探頭包括垂直于光纖束共同端軸線的光學反射面、監(jiān)測電極、連接點、封裝膠、填充材料、監(jiān)測電極的引線，監(jiān)測電極為一微型銻電極，通過封裝膠粘結在光學反射面的背面，監(jiān)測電極和監(jiān)測電極的引線通過連接點連接，監(jiān)測電極周邊設有填充材料，起到固定和保護作用，傳感器探頭外表面制作光滑適于引入到消化道內(nèi)。
傳感器探頭的光學反射面和光纖束共同端的端面之間形成一凹槽，被檢測物可以進出該凹槽，從而對光信號進行強度調(diào)制。
pH檢測主要通過監(jiān)測電極和參考電極完成，參考電極為一置于體表的貼片電極，監(jiān)測電極為傳感器探頭處的微型銻電極，監(jiān)測電極的引線穿過Y型光纖束內(nèi)部并從一個臂端引出，并與參考電極的引線一起同放大和濾波電路相連，其輸出連接到檢測電路中進行進一步信號處理。
檢測電路由光電轉(zhuǎn)換器PIN-FET、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器(模-數(shù)轉(zhuǎn)換器)、微處理器、外圍設備組成，光電轉(zhuǎn)換器PIN-FET、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、外圍設備通過導線連接，進行信號處理。
本發(fā)明驅(qū)動電路產(chǎn)生兩路電信號通過導線驅(qū)動兩個超亮的發(fā)光二極管，兩個發(fā)光二極管輪流交替發(fā)光，利用兩濾光片可以獲得接近單一波長的光，經(jīng)過濾光后，信號光在半透半反鏡面上反射后，與透射過半透半反鏡的參考光保持共軸，再被聚焦透鏡耦合到Y型光纖束的一個臂端中。光信號傳輸?shù)結型光纖束共同端的傳感器探頭處，被檢測物質(zhì)(膽汁)和光進行相互作用后，改變光信號的強度，然后光信號被傳感器探頭處的反射面反射，并反向傳輸?shù)結型光纖束的另一臂端，光信號從該臂端射出后由檢測電路進行光電轉(zhuǎn)換和信號處理，從而可以檢測膽汁返流。在Y型光纖束的一個臂處引出監(jiān)測電極(即微型銻電極)的引線，并與參考電極(貼片電極)的引線一起直接連接到放大和濾波電路，該電路的輸出通過導線連接到檢測電路進行進一步后續(xù)處理，從而可以監(jiān)測十二指腸胃返流的pH情況。
傳感器探頭有一光學反射面，垂直于Y型光纖束共同端的軸線，反射面將光束傳輸過來的光信號反射回光纖束中，而在光學反射面和光纖束共同端的端面之間形成凹槽，被檢測物可以自由流動進出，從而可以調(diào)制傳播來的光的強度。在光學反射面的背面附著一微型銻電極，作為監(jiān)測電極，填充材料起到保護作用，傳感器探頭的外表面制作光滑便于引入到消化道內(nèi)。
使用時，把Y型光纖束的共同端連同傳感器探頭一起通過鼻孔插入到食道，然后緩慢進入到胃中。該傳感器可根據(jù)本身顯示的pH數(shù)值定位傳感器探頭位置，而且可以檢測膽汁返流和胃液pH值，對十二指腸胃返流進行檢測，方便臨床使用。
本發(fā)明對膽汁返流采用了兩只超亮的發(fā)光二極管，一只是中心波長為470nm的藍色發(fā)光二極管，對應于膽汁(或者膽紅素)吸收的峰值波長；另外一只是中心波長為595的黃色的發(fā)光二極管，該波段對膽紅素吸收可以忽略不計。光源發(fā)出的光經(jīng)過濾波后可以耦合到Y型的光纖束中，并傳輸?shù)絺鞲衅魈筋^處，傳感器探頭有個反射面，反射面和光纖端面之間可以形成一個凹槽，被檢測物可以進出，對傳輸過來的光進行強度調(diào)制。
本發(fā)明對酸堿度pH的檢測是采用外參比電極技術實現(xiàn)的，監(jiān)測電極為一微型銻電極，集成在傳感器探頭的光學反射面的背面，引線通過光纖束內(nèi)部引出，而參比電極則采用體表監(jiān)護電極，是貼片電極。對膽汁和pH實現(xiàn)監(jiān)測的電路部分可以集成在一起，減少了體積和功耗，也減少了成本。這樣可以在不增加引線直徑和探頭的大小的情況下可以同時監(jiān)測膽汁返流和胃液pH，大大減輕病人的痛苦。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明可以直接同時進行膽汁返流檢測和堿性返流檢測，顯著提高十二指腸胃返流檢測準確率，同時減少了傳感器體積和功耗，降低了成本，該傳感器可以設計成便攜式，可以同時進行pH和膽紅素長時間連續(xù)檢測，大大方便了病人和臨床醫(yī)生使用。


圖1本發(fā)明總體結構示意2本發(fā)明組成部分結構示意3本發(fā)明傳感器探頭結構示意圖具體實施方式
如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明主要包括驅(qū)動電路1、光學發(fā)射裝置2、Y型光纖束3、傳感器探頭4、檢測電路5、放大和濾波電路6、參考電極7，驅(qū)動電路1通過導線連接到光學發(fā)射裝置2，光學發(fā)射裝置2發(fā)出的信號光和參考光耦合到Y型光纖束3的一個臂端中，傳感器探頭4固定在Y型光纖束3的共同端的末端，信號光和參考光在傳感器探頭4處經(jīng)被檢測物調(diào)制后反向傳輸?shù)結型光纖束3另一個臂端，從該臂端射出的光信號由檢測電路5進行后續(xù)信號處理，pH的檢測通過傳感器探頭4處的監(jiān)測電極18和參考電極7完成，監(jiān)測電極18和參考電極7通過各自引線與放大和濾波電路6連接，放大和濾波電路6的輸出信號直接和檢測電路5相連，繼續(xù)進行信號處理。
光學發(fā)射裝置2包括兩個超亮的發(fā)光二極管8和9、半透半反鏡10、濾光片11和12、聚焦透鏡13、25和28，發(fā)光二極管8和9主軸分別垂直通過濾光片11和12中心、聚焦透鏡25和13中心，并且與半透半反鏡10成夾角45°，兩個超亮的發(fā)光二極管8和9主軸在同一個平面，并且成90°，經(jīng)過半透半反鏡后，超亮發(fā)光二極管8的反射光和超亮發(fā)光二極管9的透射光被聚焦透鏡28耦合到Y型光纖束3的一個臂端27中。
驅(qū)動電路1產(chǎn)生兩路電信號通過導線連接到兩個超亮的發(fā)光二極管8和9，超亮發(fā)光二極管8中心波長為470nm，為信號光源，超亮發(fā)光二極管9中心波長為595nm，為參考光源。
傳感器探頭4包括監(jiān)測電極的引線14、光學反射面15、連接點16、封裝膠17、監(jiān)測電極18、填充材料19，傳感器探頭4設有一垂直于光纖束共同端11的軸線的光學反射面15，監(jiān)測電極18為一微型銻電極，監(jiān)測電極18設置在光學反射面15的背面，監(jiān)測電極18和監(jiān)測電極的引線14通過連接點16連接，通過封裝膠17與連接點16粘結，監(jiān)測電極周邊設有填充材料19。
傳感器探頭4的光學反射面和Y型光纖束共同端11的末端端面之間形成一凹槽，監(jiān)測電極的引線14穿過Y型光纖束3內(nèi)部引出。
pH檢測主要通過參考電極7和監(jiān)測電極18完成，參考電極7為一置于體表的貼片電極，監(jiān)測電極18的引線穿過Y型光纖束3內(nèi)部并從一個臂端30引出，并與參考電極7的引線一起同放大和濾波電路6相連。
檢測電路5由光電轉(zhuǎn)換器PIN-FET20、放大器21、A/D轉(zhuǎn)換器(模-數(shù)轉(zhuǎn)換器)22、微處理器23、外圍設備24組成，檢測電路5各組成部分均通過導線連接，進行信號處理。
權利要求
1.一種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，主要包括驅(qū)動電路(1)、光學發(fā)射裝置(2)、Y型光纖束(3)、傳感器探頭(4)、檢測電路(5)、放大和濾波電路(6)、參考電極(7)，其特征在于驅(qū)動電路(1)通過導線連接到光學發(fā)射裝置(2)，光學發(fā)射裝置(2)發(fā)出的光信號耦合到Y型光纖束(3)中進行傳輸，傳感器探頭(4)固定在Y型光纖束(3)的共同端的末端，信號光和參考光在傳感器探頭(4)處經(jīng)被檢測物調(diào)制后反向傳輸?shù)結型光纖束(3)另一個臂端，從該臂端射出的光信號由檢測電路(5)進行后續(xù)信號處理，pH的檢測通過傳感器探頭(4)處的監(jiān)測電極(18)和參考電極(7)完成，監(jiān)測電極(18)與參考電極(7)，通過引線與放大和濾波電路(6)連接，放大和濾波電路(6)的輸出信號直接和檢測電路(5)相連，繼續(xù)進行信號處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的這種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，其特征是光學發(fā)射裝置(2)包括兩個超亮的發(fā)光二極管(8)和(9)、半透半反鏡(10)、兩濾光片(11)和(12)、聚焦透鏡(13)、(25)和(28)，超亮發(fā)光二極管(8)和(9)主軸垂直通過兩濾光片(11)和(12)中心、聚焦透鏡(25)和(13)中心，并與半透半反鏡(10)成夾角45°，兩個超亮的發(fā)光二極管(8)和(9)主軸在同一個平面，并且成90°，超亮發(fā)光二極管(8)的反射光和超亮發(fā)光二極管(9)的透射光被聚焦透鏡(28)耦合到Y型光纖束(3)臂端(27)中。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的這種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，其特征是驅(qū)動電路(1)產(chǎn)生兩路電信號通過導線連接到兩個超亮的發(fā)光二極管(8)和(9)，超亮發(fā)光二極管(8)中心波長為470nm，為信號光源，超亮發(fā)光二極管(9)中心波長為595nm，為參考光源。
4.根據(jù)權利要求1所述的這種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，其特征是傳感器探頭(4)包括監(jiān)測電極的引線(14)、光學反射面(15)、連接點(16)、封裝膠(17)、監(jiān)測電極(18)、填充材料(19)，傳感器探頭(4)設有垂直于光纖束共同端(11)軸線的光學反射面(15)，監(jiān)測電極(18)為一微型銻電極，監(jiān)測電極(18)設置在光學反射面(15)的背面，監(jiān)測電極(18)和監(jiān)測電極(18)的引線(14)通過連接點(16)連接，通過封裝膠(17)與連接點(16)粘結，監(jiān)測電極(18)周邊設有填充材料(19)。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的這種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，其特征是傳感器探頭(4)的光學反射面(15)和Y型光纖束(3)的共同端(11)的端面之間形成一凹槽。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的這種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，其特征是pH檢測通過參考電極(7)和監(jiān)測電極(18)完成，參考電極(7)和監(jiān)測電極(18)分別通過引線(29)和(14)與放大和濾波電路(6)連接，監(jiān)測電極的引線(14)從Y型光纖束(3)內(nèi)部引出并從其一個臂端(30)導出。
7.根據(jù)權利要求1所述的這種用于十二指腸胃返流檢測的傳感器，其特征是檢測電路(5)由光電轉(zhuǎn)換器PIN-FET(20)、放大器(21)、A/D轉(zhuǎn)換器(模-數(shù)轉(zhuǎn)換器)(22)、微處理器(23)、外圍設備(24)組成，檢測電路(5)各組成部分通過導線連接，進行信號處理。
全文摘要
用于十二指腸胃返流檢測的傳感器屬于傳感器領域。驅(qū)動電路通過導線連接到光學發(fā)射裝置，光學發(fā)射裝置發(fā)出的光信號耦合到Y型光纖束一個臂中，傳感器探頭通過固定在Y型光纖束共同端的末端，光信號在探頭處經(jīng)被檢測物調(diào)制后反向傳輸?shù)結型光纖束另一個臂端，然后由檢測電路進行信號處理，pH的檢測通過傳感器探頭處的監(jiān)測電極和參考電極完成，這兩個電極分別通過引線連接到放大和濾波電路，其輸出再連接到檢測電路進行信號處理。本發(fā)明可直接同時進行膽汁返流和堿性返流的長時間檢測，顯著提高十二指腸胃返流檢測準確率，減少了傳感器體積和功耗，降低了成本，利用自身pH值對探頭進行定位。該傳感器設計成便攜式，大大方便了病人和臨床醫(yī)生使用。
文檔編號G01N27/30GK1415952SQ0215128
公開日2003年5月7日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權日2002年12月12日
發(fā)明者陳國平, 壽文德, 夏榮民, 龔均, 董蕾 申請人:上海交通大學, 西安交通大學