一種可視微創生物信號採集裝置的製作方法
2023-12-12 02:20:52 1
本實用新型屬於胃腸檢測用醫學用品技術領域，具體涉及一種可視微創生物信號採集裝置。
背景技術：
結腸的肌電動作電位產生於慢波之上，與平滑肌收縮相一致，是推進性運動的主要動力，因而結腸肌電活動作為一項客觀的電生理指標，可間接反映結腸動力狀況。慢波是相對規律的一種周期性電活動，控制著腸道的收縮節律，無論收縮與否始終存在。目前，肌電活動的記錄是結腸動力研究的重要方法之一。在某些試驗中，因正常腸道黏膜內含有很多血管，鏡下呈紅色，當微量出血時不易鑑別，而一些消化道疾病的發生會伴有腸肌電活動的改變，因此藉助肌電圖的檢測，可以幫助疾病的確診及鑑定腸管的活性。消化系統常見的大腸黑變病是一種以大腸黏膜色素沉著為特徵的非炎症性良性大腸疾病，通過內窺鏡的檢查能發現其顏色、形態變異的病變外觀。經相關研究發現，大腸黑變病也會引起便秘症狀的出現，便秘的發生會導致腸肌電活動的變化，內窺鏡及肌電檢測在鑑別診斷上具有一定的意義。此外，肌電檢測也能幫助鑑別腸管的活性，輔助內窺鏡檢查。目前多採用內窺鏡進行消化系統的可視檢查，尚沒有將內窺鏡與腸肌電檢測結合起來的先例。
常見的胃腸肌電用電極多採用錫電極，錫電極材質較軟，不夠堅硬，熔點較低，斷線後很難焊接。此外，電極上多會套聚氯乙烯等絕緣管或連接醫用縫合針等輔助工具加以引導，絕緣管及醫用縫合針會對腸管壁產生破壞性較大的不可逆性影響，導致肌電圖上出現較大的幹擾波，因此不能獲得較為理想的實驗結果。
技術實現要素：
本實用新型解決的技術問題是提供了一種將內窺鏡與腸肌電檢測相結合的可視微創生物信號採集裝置。
本實用新型為解決上述技術問題採用如下技術方案，一種可視微創生物信號採集裝置，其特徵在於包括工作鏡管、內窺鏡和肌電檢測電極，其中工作鏡管的內部設有相互平行的成像通道和電極通道，內窺鏡設置於成像通道內，肌電檢測電極設置於電極通道內，該肌電檢測電極包括醫用套管針頭、電極及兩個內徑不同且相互套疊的內套管和外套管，該內套管和外套管的材質均為環氧樹脂，醫用套管針頭通過生物膠固定於外套管的一端，該醫用套管針頭的針栓材質為絕緣塑料，其前端金屬針管的外部電鍍有絕緣層，電極固定於內套管上，內套管一側的電極導入醫用套管針頭中並且該電極的前端與醫用套管針頭的針尖端相平齊，內套管另一側的電極尾端通過導線與生物信號採集系統相連接。
進一步優選，所述的工作鏡管的直徑為8-21mm，長度為50-150cm，成像通道的直徑為5-14mm，電極通道的直徑為2-6mm。
進一步優選，所述的電極為環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料電極、銀電極、銀-氯化銀電極、銀鎳合金電極或銅合金鍍銀電極，對於經過絕緣化處理的電極兩端需要經過裸露處理使其兩端均具有導電性，電極兩端的裸露長度分別為0.5-5cm。
進一步優選，所述的環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料電極的具體製備過程為：將氧化石墨烯與蒸餾水混合後超聲得到氧化石墨烯溶膠；將氧化石墨烯溶膠和硫酸銅水溶液置於反應容器中於常溫超聲振蕩1h，然後置於70℃的水浴中在攪拌的條件下依次加入水合肼水溶液和氫氧化鈉水溶液，持續攪拌45min後自然降至室溫得到負載納米銅粉的石墨烯；將負載納米銅粉的石墨烯分散到環氧樹脂E-51中得到環氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物；利用固化劑聚醯胺651對環氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物進行固化得到環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料，該環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料經絕緣化處理得到電極，絕緣化處理的電極兩端需要經過裸露處理使其兩端均具有導電性。
進一步優選，所述的電極直徑為0.01-4mm，內套管的直徑為0.1-4.5mm，外套管的直徑為1-5mm，該內套管與外套管的長度均大於工作鏡管的長度。
進一步優選，所述的生物信號採集系統為BL-420生物信號採集系統。
本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果：
本實用新型採用環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料製成電極，其中環氧樹脂具有優良的電絕緣性、耐化學介質性和粘接性，石墨烯具有優異的導電性和生物相容性，它是人類已知的強度最高的物質，將其均勻地分散在環氧樹脂中可以增加環氧樹脂的韌性，納米銅具有良好的導電性和較低的電子遷移率，其均勻地分散在環氧樹脂中可以很好地改善環氧樹脂的導電性。環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料綜合上述優點，將其製成電極同時具備優良的導電性和優異的韌性，且可耐強酸強鹼。胃部處於一種強酸性環境，腸道內則由於腸液的存在顯鹼性，環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料電極適用於上下消化道的環境。採用醫用套管針頭輔助將電極置於所測組織中，破壞性及幹擾性較小，並且將腸肌電與內窺鏡有效結合起來，實現了鏡下觀察與肌電檢測兩項指標的有效結合，這將是肌電檢測電極研究技術發展過程中的一項創新突破。在動物試驗中可用於診斷動物疾病，如經試驗驗證可投入臨床也將會產生良好的經濟效益與社會效益。
附圖說明
圖1是本實用新型中工作鏡管的橫向剖視圖；
圖2是本實用新型中工作鏡管的縱向剖視圖；
圖3是本實用新型中肌電檢測電極的示意圖;
圖4是本實用新型中醫用套管針頭的結構示意圖。
圖中：1、工作鏡管，2、成像通道，3、電極通道，4、醫用套管針頭，5、電極，6、內套管，7、外套管，8、BL-420生物信號採集系統，9、金屬針管，10、針栓。
具體實施方式
為了能夠更好地理解本實用新型的上述技術方案，下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細描述。
實施例
本實施例以上消化道內鏡胃鏡說明，試驗對象為兔子。
環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料電極的製備
1、製備氧化石墨烯溶膠：用傳統的Hummers法製備氧化石墨烯，將氧化石墨烯與蒸餾水混合後超聲得到氧化石墨烯溶膠，氧化石墨烯溶膠中氧化石墨烯的濃度為0.01g/mL；
2、氧化石墨烯負載納米銅粉：將CuSO4·5H2O加入蒸餾水中超聲至完全溶解得到硫酸銅水溶液，將步驟1製備的氧化石墨烯溶膠和硫酸銅水溶液倒入250mL的三口瓶內，常溫超聲振蕩1h，然後放置在70℃的水浴中在攪拌速度為300r/min的條件下依次加入水合肼水溶液和氫氧化鈉水溶液，繼續在70℃的水浴中在攪拌速度為300r/min的條件下攪拌45min後自然降至室溫得到負載納米銅粉的石墨烯，所述的硫酸銅水溶液的濃度為0.0267g/mL，氫氧化鈉水溶液的濃度為0.05g/mL，水合肼水溶液的體積濃度為61.54%，氧化石墨烯溶膠和硫酸銅水溶液的體積比為1:2，水合肼水溶液與硫酸銅水溶液的體積比為 1:2.3，氫氧化鈉水溶液與硫酸銅水溶液的體積比為1:3；
3、負載納米銅粉的石墨烯在環氧樹脂中的分散：將步驟2得到的負載納米銅粉的石墨烯加入到環氧樹脂中，用乳化機在轉速為7000r/min的條件下分散5-7min得到環氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物，所述的環氧樹脂為E-51，負載納米銅粉的石墨烯與環氧樹脂的質量比為1:10；
4、固化：在聚四氟乙烯模具的內表面塗上高真空矽脂，然後將內表面塗有高真空矽脂的聚四氟乙烯模具、步驟3得到的環氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物和固化劑分別放入到60℃的烘箱中保溫2h，然後將預熱好的環氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物和預熱好的固化劑混合後在轉速為100r/min的條件下攪拌4-5min得到環氧樹脂/石墨烯/納米銅預聚物，將環氧樹脂/石墨烯/納米銅預聚物倒入預熱好的內表面塗有高真空矽脂的聚四氟乙烯模具中，在溫度為70℃的條件下保溫2h，再升溫至125℃並保溫2.5h，繼續升溫至150℃並保溫1h，然後自然降至室溫得到環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料，該環氧樹脂/石墨烯/納米銅複合材料經絕緣化處理得到電極，絕緣化處理的電極兩端需要經過裸露處理使其兩端均具有導電性，所述的固化劑為聚醯胺651，固化劑與步驟3中所用環氧樹脂的質量比為1:2。
參見圖1-2，所述的工作鏡管1的內部設有相互平行的成像通道2和電極通道3，工作鏡管1的直徑為8-21mm，長度為50-150cm，成像通道2的直徑為5-14mm，電極通道3的直徑為2-6mm。
參見圖3，所述的肌電檢測電極包括醫用套管針頭4、電極5及兩個內徑不同且相互套疊的內套管6和外套管7，該內套管6和外套管7的材質均為環氧樹脂，醫用套管針頭4通過生物膠固定於外套管7的一端，該醫用套管針頭4的針栓10材質為絕緣塑料，其前端金屬針管9的外部電鍍有絕緣層，電極5固定於內套管6上，該電極5的兩端經過裸露處理使其兩端均具有導電性，內套管6一側的電極5導入醫用套管針頭4中並且該電極5的前端與醫用套管針頭4的針尖端相平齊，內套管6另一側的電極5尾端通過導線與BL-420生物信號採集系統8相連接。
在使用過程中，將內窺鏡置入工作鏡管1的成像通道2中，將肌電檢測電極置入工作鏡管1的電極通道3中；根據常規方法將工作鏡管1送入待查腔道中，當到達觀察部位時，藉助內窺鏡的引導選中目標區域；輕推滯留在體外的肌電檢測電極外套管7的末端，使醫用套管針頭4扎入腔壁，在內窺鏡的輔助下調整醫用套管針頭4的刺入深度；固定滯留在體外的肌電檢測電極內套管6末端不移動，向外輕拉肌電檢測電極外套管7的末端，使醫用套管針頭4退出組織而固定於肌電檢測電極內套管6上的電極前端滯留在組織中，通過BL-420生物信號採集系統8測得肌電圖。
上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理、主要特徵及優點，在不脫離本實用新型原理的範圍下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本實用新型保護的範圍內。