智能生物器官體積密度儀的製作方法
2023-06-22 01:50:56
專利名稱：智能生物器官體積密度儀的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種智能生物器官體積密度儀，屬於形態不規則物體的體積—密度測試領域。
二背景技術：
目前，國內外生理解剖學、病理解剖學和法醫病理學、以及體質人類學等方面，表述人體器官體積仍沿用手工直尺測長×寬×高的方法，由於器官三維形態極不規則，這種體積值不科學、不準確，不能用以進一步計算器官組織的密度。
根據文獻報導和查新結果，目前的主要研究集中在活體器官採用CT、B超等間接測量，如朱海賢，顧光官，王心濤，等，CT掃描測量脾臟體積方法初探，《蘇州醫學院學報》，(5)586，1999；描述了一種採用CT掃描測量脾臟體積的方法。皮劍，孫緒榮，新疆蒙古族青年心臟體積X線測量研究，《新疆醫學院學報》，(20)257-260，1997；描述了一種採用X線測量心臟體積的方法。謝敏，葉耿輝，肝炎後肝硬變時肝臟體積測量極其變化的研究，《中華外科雜誌》，(11)657-658，1994；利用數字圖像處理系統和三維信息提取與三維圖像重建軟體，成功地測量出活體肝臟體積，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量方法，《中國超聲醫學雜誌》，(12)44-47，1996；提出一種較精確的主要用於腹腔臟器容積的測量和計算方法，它在計算機幫助下使用普通超聲診斷儀實現其功能。通過再次手動操作遊標勾畫二維圖像的解剖輪廓，即可迅速得到體積測量。周玉清，張青萍，靜態結構三維超聲成像方法學研究進展，《引進國外醫藥技術與設備》(4)95-99，1998；報導了三維超聲成像可顯示人體結構冠狀面上的立體並進行冠狀面上面積測量。可精確測量體積而無需對所掃描結構的立體形態進行假設。三維超聲成像在保留二維超聲成像所有信息的同時，可以提供非常形象直觀的三維立體圖像，顯示組織結構的立體形態、內部結構、表面特徵、空間位置關係，單獨提取和顯示感興趣結構，精確測量容積或體積，有助於疾病的定性、定位及定量診斷，但結構複雜成本高。紀小龍主編《屍體解剖規範》，2002年7月第一版，人民軍醫出版社；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。但未給出測量方法。
總之，目前國內外的人體器官體積均採用直尺測量長、寬、高來獲得體積量，根據吉林省衛生信息研究所醫藥衛生科技查新報告未見與本實用新型內容相同的文獻報導。
三
發明內容
本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供一種智能生物器官體積密度儀。其特點是採用微型計算機控制、測量器官質量和排水量，精密計算其體積質量，自動顯示質量、體積和組織密度值。
本實用新型的目的由以下技術措施實現智能生物器官體積密度儀及其測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箱上裝設多個託盤、多個測量器和裝於機箱內的電子元器件，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A/D轉換器通過串行數據總線與單片機連接，單片機與串行通訊和數字顯示電路連接以控制輸入、輸出和顯示，各級電路之間分別並聯穩壓電源電路。
每個測量器內裝設液位傳感器、標尺、被測物和液體。測量器放置於相匹配的託盤上，託盤下設配套的力傳感器。力傳感器固定在機箱上，機箱外設支撐架，可旋轉橫梁和液位傳感器導線。
放大器電路由儀用放大器和跟隨器組成。
單片機控制電路由A/D轉換器、串行接口存儲器晶片，晶體震蕩器、RS232接口晶片及晶片內部的濾波、倍壓和負極電壓轉換電路組成。
數字顯示電路由數碼顯示驅動解碼晶片、選通反相器和動態掃描顯示數碼管組成。
穩壓電源電路由全橋電路、濾波和穩壓器組成。
智能生物器官體積密度儀主要用於人和動物屍體內的器官檢測，由於形態不規則、難以準確測量物體的體積密度，通過對人和動物屍體及其各種器官的檢測，為生理解剖學、病理解剖學、法醫病理學和體質人類學方面提供科學的數據。
本實用新型具有如下優點1.根據傳統的阿基米德原理，比較、調整並確定儀器的精密度，檢測人體各器官組織的體積和密度，了解人體常見瀰漫性和局限病變器官組織的體積和密度，為病理學和法醫學檢驗診斷提供簡便、可靠的科學數據。
2.根據器官的大小選擇適當量程的測量器，晶片儲存相應液位差-體積換算比例數據，自動完成質量、體積和密度參數的測量和輸出，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.檢測注水肉等動物組織，為解決困擾政府和社會的現實問題提供一個科學手段。
4.本實用新型採用應變感應技術設計液位電極、電子線路中採用增量檢測技術，在單片機控制下自動完成系統調節，保證了測試精度，有顯著的社會效益和經濟效益。
四
圖1為智能生物器官體積密度儀結構示意圖1水位傳感器、2標尺、3測量器、4被測物、5中量程託盤、6中量程力傳感器、7大量程力傳感器、8支架、9機箱、10小量程傳感器、11小量程託盤、12大量程託盤。
圖2為側視圖13信號線、14可旋轉橫梁、15支撐杆。
圖3為機箱面板示意圖16體積顯示窗、17重量顯示窗、18密度顯示窗、19按鍵。
圖4為機箱背板示意圖20水位傳感器接口、21電源接口、22電源開關、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為穩壓電源電路原理圖圖8為數字顯示電路原理圖圖9為A/D轉換及單片機控制電路原理圖五、
具體實施方式
下面通過實施例對本實用新型進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用於對本實用新型進行進一步說明，不能理解為對本實用新型保護範圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本實用新型的內容作出一些非本質的改進和調整。
實施例智能生物器官體積密度儀如圖1～2所示，包括機箱9上裝設了多個託盤5、11、12和相應的測量器3，每個測量器3內可裝設液位傳感器1、標尺2、被測物4和液體，測量器3放置於相匹配的託盤上，託盤下設配套的力傳感器6、10、7，力傳感器固定在機箱上，機箱外設支撐架15、可旋轉橫梁14和液位傳感器導線13。裝於機箱9內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，另一組經電子開關連接到力傳感器6、10、7中一隻的輸出，信號放大後經A/D轉換電路，通過串行數據總線與單片機89C52連接，單片機與串行通訊接口RS232和數字顯示電路連接以控制輸入、輸出和顯示，各級電路之間分別並聯穩壓電源電路。
如圖3所示，機箱面板設體積顯示窗體16、重量顯示窗體17、密度顯示窗體18和按鍵19。
如圖4所示，機箱背板設液位傳感器接口20、RS-232串行通訊接口23、交流電源接口21和電源開關22。
如圖5～6所示，力放大器電路由儀用放大器IC4、調零電路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IC1的輸入端，改變地址線A、B可選擇其中一組信號接入儀用放大器。電容C26濾除信號中的高頻雜波，R20和R21在信號未加入時給放大器提供一個直流通路，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，被放大的信號從IC4的6腳輸出。D6、R10構成了一個精密基準電源，這個電源通過R17、R18、R13構成的調零電路可將傳感器和放大器中的零點偏移除去；IC5是跟隨器用以提高輸入阻抗減少輸出阻抗，R24可調整IC5的零點偏移。
液位傳感器的放大器電路由儀用放大器IC2、調零電路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濾除信號中的高頻雜波，R8和R7在信號未加入時給放大器提供一個直流通路，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，被放大的信號從IC2的6腳輸出。D2、R2構成了一個精密基準電源，這個電源通過R9、R4、R3構成的調零電路可將傳感器和放大器中的零點偏移除去；IC3是跟隨器用以提高輸入阻抗減少輸出阻抗，R1調整IC3的零點偏移。
如圖7所示為穩壓電源電路。D7為二極體全橋整流電路；C22、C23濾波電容，濾除電源中的高頻分量；IC11和IC12組成兩級穩壓電路，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為二極體全橋整流電路，C18、C19、C20、C21為濾波電容；IC9為穩壓器件，其輸出+5V作為A/D轉換及單片機控制電路部分的電源。D1、D2、D3、D4構成全橋整流電路，C6、C7、C8、C9、C10、C11、C14、C15、C12、C13、C16、C17為濾波電容；IC1、IC2分別為正、負15V穩壓器，輸出+15V和-15V電壓作為放大器電路的電源。
如圖8所示為數字顯示電路。體積、重量、密度顯示具有相同的電路。IC2為數碼顯示驅動解碼晶片，R9～R16為八段LED限流電阻，IC6為位選通反相器，動態掃描顯示4隻數碼管。
如圖9所示為A/D轉換及單片機控制電路。IC1為11個模擬通道的12bit串行接口A/D轉換晶片，YS端接入力傳感器放大後的信號、LS端接入液位傳感器放大後的信號；IC10為上電復位及串行接口存儲器晶片，S1被按下可手動復位，R9、R10為電平上拉電阻；晶體震蕩器X1與電容C1、C2給單片機IC9提供時鐘脈衝；P1連接顯示電路，P2連接按鍵，R7、R8為上拉電阻；IC2為RS232接口晶片，C4、C5、C6、C7為晶片內部所要求的濾波、倍壓、負極性電壓轉換電容。
權利要求1.智能生物器官體積密度儀，其特徵在於機箱(9)上裝設了多個託盤(5)、(11)、(12)和相應的測量器(3)以及裝於機箱(9)內的電子元器件，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A/D轉換通過串行數據總線與單片機連接，單片機與串行通訊接口和數字顯示電路連接，各級電路之間分別並聯穩壓電源電路。
2.按照權利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特徵在於測量器(3)內裝設液位傳感器(1)、標尺(2)、被測物和液體，測量器放置於相匹配的託盤(5)、(11)、(12)上，託盤下設配套的力傳感器(6)、(10)、(7)，力傳感器固定在機箱上，機箱外設支撐架(15)、可旋轉橫梁(14)和液位傳感器導線(13)。
3.按照權利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特徵在於放大器電路由儀用放大器和跟隨器組成。
4.按照權利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特徵在於單片機控制電路由A/D轉換器、串行接口存儲晶片、晶體震蕩器、接口晶片以及晶片內部的濾波、倍壓和負極電壓轉換電路組成。
5.按照權利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特徵在於數字顯示電路由數碼顯示驅動解碼晶片，選通反相器和動態掃描顯示數碼管組成。
6.按照權利要求1所述智能生物器官體積密度儀，其特徵在於穩壓電路由全橋電路、濾波和穩壓器組成。
專利摘要一種智能生物器官體積密度儀，其特點是該體積密度儀由機箱(9)上裝設多個託盤(5)、(11)、(12)和相應的測量器(3)以及裝於機箱內的電子元器件。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)，傳感器信號輸入放大器電路，經A/D轉換由串行數據總線與單片機連接，單片機與串行通訊接口和數字顯示電路連接，各級電路之間分別並聯穩壓電源電路。它具有快捷、準確、可靠地檢測人和動物屍體內的器官，及形態不規則、難以準確測量物體的體積密度，為生理解剖學、病理解剖學、法醫病理學和體質人類學方面提供科學的數據。
文檔編號A61B5/00GK2620532SQ0323487
公開日2004年6月16日 申請日期2003年6月11日 優先權日2003年6月11日
發明者於曉軍, 樊瑜波, 徐小虎, 李晉川, 郭慶 申請人:汕頭大學, 四川大學