專利名稱：一種醫(yī)療設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療設備，主要用于人體呼吸運動中呼出氣成分的檢測。
背景技術：
現(xiàn)有的科學研究證明，人體呼出氣是由氮、氧、二氧化碳、水和某些有機氣體組成的混合性氣體。人體新陳代謝的部分產物可經由血液運送至肺部，通過氣體交換進入肺泡進而出現(xiàn)在呼出氣體中。近年來，呼出氣檢測作為一種了解人體生理代謝過程和疾病狀況 的方法受到越來越多的重視。與常規(guī)的血液檢測方法相比，呼出氣檢測最大優(yōu)點是對人體無損傷、檢測速度快、方便省時，成為非侵入檢測物質的一個研究方向。目前研究發(fā)現(xiàn)呼出氣中的有機氣體與很多疾病相關。某些有機氣體可反映一定的人體生理及病理情況。如，有研究發(fā)現(xiàn)肺癌人群呼出氣中有9有機氣體的含量高于健康人群，急性哮喘人群呼出氣體中戊烷含量明顯高于正常人群，呼出氣中甲基化烷烴被認為是氧化應激的分子標志物，呼出氣中丙酮可作為糖尿病的分子標志物。目前檢測呼出有機氣體方法和技術有很多，且大部分是依賴于氣相色譜-質譜連用(GC-MS)技術建立的。這類方法都必須經過樣品采集、前處理以及分離檢測等多個步驟完成。另外，近年開發(fā)出一些新的技術方法，這些方法無需或只需非常簡單的樣品前處理即可進行檢測，也有些可以實現(xiàn)對呼出氣體的實時在線檢測。電子嗅覺系統(tǒng)，是一種模擬生物嗅覺工作原理的新穎仿生檢測儀器，通常由化學傳感器陣列和模式識別算法組成，可用于檢測、分析和鑒別復雜氣味。然而上述技術過程普遍比較復雜，所用儀器造價高啟，還有些儀器的傳感器使用次數(shù)有限，例如電子氣體傳感器，其精度也很容易受到外界環(huán)境影響，造成誤差較大，且就目前的技術來說，還沒有將高精度的電傳感技術應用的先例。并且上述方法，都沒有將揮發(fā)性有機化合物測試結果與疾病的診斷進行關聯(lián)與集成，不太利于醫(yī)生的輔助診斷。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)療設備，以簡化的結構形式可獲得準確的呼出氣目標成分檢測數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用的技術方案為
一種醫(yī)療設備，用于人體呼出氣成分的檢測，包括
寬帶光源，用于發(fā)射匹配所有目標檢測成分波段的光線；
分光器，將所述寬帶光源輸出的光線分成匹配目標檢測成分數(shù)目的光路數(shù)；
濾波器，匹配每一光路，按照該光路對應的目標檢測成分，輸出匹配目標檢測成本波段的輸出光路；
氣室，為透明的設置在所述輸出光路上的艙室，用于容納待檢測的呼出氣；
光強檢測器，設置在從所述氣室出射的所述輸出光路，以檢測該輸出光路的光強； 邏輯運算單元，連接所述光強檢測器，接受并按照預定邏輯運算光強檢測器檢測的光強；以及
人機界面，連接所述邏輯運算單元，輸出所述邏輯運算單元輸出的結果。依據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備，采用一個寬帶光源，通過分光器分出多個光路，每一光路用于一種呼出氣目標成份的檢測，通過濾波可匹配特定成分對相關波段吸收率，可以獲得代表性比較好的檢測結果。同時，分光后的光路光強即為標準光強，初始的標準為標定的光強，容易獲得。經過氣室后的光強衰減的光線輸出后，被檢測器探測，然后送入邏輯運算單元進行處理，最后通過人機界面輸出，供醫(yī)生參考。或者，在更多的情況下，可以預先制定光強衰減與目標成分之間的關系，輸出更直接的數(shù)據(jù)，經過簡單的設計，可以針對更具體的應用進行擴展。上述醫(yī)療設備，還包括連接所述光強檢測器的時間控制電路，以控制各光強檢測器的檢測時序。

上述醫(yī)療設備，所述光強檢測器經由A/D芯片與所述邏輯運算單元連接。 上述醫(yī)療設備，所述邏輯運算單元為嵌入式控制器。上述醫(yī)療設備，所述人機界面為顯示器。上述醫(yī)療設備，還包括連接所述邏輯運算單元的存儲器和打印機。上述醫(yī)療設備，所述氣室的數(shù)目與呼出氣目標檢測成分的數(shù)目相等。上述醫(yī)療設備，所述氣室有10個。上述醫(yī)療設備，所述寬帶光源、分光器、氣室和光強檢測器依次通過光纖連接。上述醫(yī)療設備，所述濾波器為單波長光輸出濾波器。


圖I為依據(jù)本發(fā)明的一種醫(yī)療設備的原理圖。
具體實施例方式參照說明附圖I所示的一種醫(yī)療設備，用于人體呼出氣成分的檢測，包括
寬帶光源，用于發(fā)射匹配所有目標檢測成分波段的光線；
分光器，將所述寬帶光源輸出的光線分成匹配目標檢測成分數(shù)目的光路數(shù)；
濾波器，匹配每一光路，按照該光路對應的目標檢測成分，輸出匹配目標檢測成本波段的輸出光路；
氣室，為透明的設置在所述輸出光路上的艙室，用于容納待檢測的呼出氣；
光強檢測器，設置在從所述氣室出射的所述輸出光路，以檢測該輸出光路的光強； 嵌入式系統(tǒng)，連接所述光強檢測器，接受并按照預定邏輯運算光強檢測器檢測的光強；
以及
人機界面，連接所述嵌入式系統(tǒng)，輸出所述邏輯運算單元輸出的結果。關于寬帶光源，本指美國IR公司提供的寬頻段、低偏振度的高功率穩(wěn)定光源。其波段范圍非常廣闊，可以達到350nm。通過高能發(fā)光二極管的高精度控制實現(xiàn)更高的穩(wěn)定性。當全部波段模塊都設置好后(包括0，E，S，C以及L波段)，一臺光源可用于所有的檢測窗口，滿足呼出氣成分的檢測。高速外置調制器可配合鎖定放大器，以進行高靈敏度的測量以及數(shù)據(jù)通信。在醫(yī)學應用方面，高能與寬帶的特性能夠增強X線斷層攝影術一致性的光學品質?，F(xiàn)在，越來越多的公司加入到寬帶光源的生產之中，寬帶光源已經泛化為一個包括
O、E、S、C以及L波段的光源設備。分光器則是一種無源設備，是用于把輸入光分成若干光路的設備，一種常見的分光器是把輸入光分成若干波段，如紫外線波段、真空紫外線波段、極紫外線波段。另一種常見的分光器，則可以進行類似于復制的作用的分光，也就是各光路是性質完全相同的光路。更容易理解的是，這類分光器可以表示為分流作用的光學設備，如目前業(yè)界比較流行的Tap品牌的NetOptics和fluke等，其中前者應用最為廣泛，當然，其應用主要是在通信領域，部分應用在醫(yī)療光學設備上。在本申請中，依據(jù)后續(xù)的內容可知，兩類分光器都可以被應用，如第二類，進行簡單的分流，然后再進行濾波，匹配所需要的應用即可。而對于分成若干波長的分光器而言，顯然可以更輕松地進行濾波。那么關于濾波器，主要用于產生匹配的用于檢測的樣本中選定成分，這些內容在背景技術部分已經指出，當前，光學檢測呼出氣已經有相對成熟的技術，這里只涉及相關波 長或者波段的檢測用光即可。在這樣的應用中，濾波器的選擇取決于樣本中選定成分，匹配選擇即可。對于氣室，則滿足呼出氣的充填，其自身當然應為透明結構，其折射和吸收都是既定的，因此，呼出氣的吸收也檢測，也都是可以精確計算的。對于光強檢測器，目前應用較多的是光敏電阻檢測器，還有一光電二極管為基礎建立的光強檢測器，最好選擇前者，檢測的精度會更高。對于各光路的檢測，可以采用并行檢測的方式和對應的電路，另外，對于醫(yī)療設備，其檢測速度相對于光學檢測來說要慢得多，因此，為了簡化結構，可以采用更簡單的檢測電路，因此，一種較佳的選擇是設置連接所述光強檢測器的時間控制電路，以控制各光強檢測器的檢測時序，這樣不僅可以控制所檢測的路數(shù)，比如根據(jù)相關的病情設置需要的路數(shù)，路數(shù)多，則依據(jù)所說的檢測時序進行相應數(shù)目的設置，當然，如前所述，通過時序控制，可以簡化電路的整體結構。對于邏輯運算單元，越來越多的這類智能設備采用數(shù)字量輸入的模式，但由于各種現(xiàn)實的情況，盲目的數(shù)字化趨勢受到一定的遏制，反而新的邏輯運算單元預留了一些模擬量輸入接口，主要在于某些量轉成數(shù)字量，然后把這些數(shù)字量在輸出為模擬量，不僅繁瑣，而且可能造成輸出量的失真，因此，能夠直接處理模擬量的設備當然仍然有市場。在一些應用中，所述光強檢測器經由A/D芯片與所述邏輯運算單元連接，因此，所述的邏輯運算單元可以采用DSP (數(shù)字信號處理，Digital Signal Processing)作為該的職能設備。在一些實施例中，所述邏輯運算單元為嵌入式控制器，成本低，且完全可以滿足此類應用。在圖I所示的示例中，配有PC機，顯見的是，PC普遍都有顯示器，可以作為輸出設備。相關的輸出信息還可以是打印信息，輸出相關病理參數(shù)的曲線，可以留作存檔。為了更直觀的給檢測人員指示，所說的人機界面最好選用顯示器，這是在不使用PC的情況下的一個選擇。當然，在一些應用中，可以為所述邏輯運算單元配置擴展的存儲器，用于存放檢測數(shù)據(jù)，以備調用。
所述氣室可以為整體的單一結構，還可以設置成與呼出氣目標檢測成分的數(shù)目個單體的結構形式，并于光路媒介的設置。為了避免不必要的干擾，所述媒介最好選用光線，把光路連接的設備通過光纖連接起來，如寬帶光源、分光器、氣室和光強檢測器，可以通過光纖依次連接。進一步地，所述氣室有10個，在現(xiàn)有的條件下，可以滿足所有的應用。在圖I所示的結構中，一種方法包括以下步驟
1，將待測氣體采集后放入氣室；
2，寬帶光光源發(fā)出寬帶光譜，寬帶光經分光器分成性質均等的10束光，并由光纖輸出，并再由光纖輸入10組濾波器；
3，濾波器1-10將輸入的寬帶光解調十種波段的光并經光纖輸入到10組氣室中，在氣室后，相應波長的光被對應吸收峰的氣體吸收，光強衰減后輸出，并由光纖分別輸入到光電 探測器1-10，光電探測器完成光電轉換，10組光電探測器分別在分開的時段將模擬的電信號依次輸入到嵌入式系統(tǒng)
4，嵌入式系統(tǒng)進行數(shù)字信號處理，并根據(jù)標準的的光強信息進行比對，以及光強損耗與每一種氣體的分子密度的對應關系，算出每種氣體的分子數(shù)密度，算出分子數(shù)密度后，與正常人相關信息進行對比運算，并根據(jù)不同的差值進行疾病診斷預算，得出相應的診斷結果。并由顯示器顯示
5，PC可與嵌入式系統(tǒng)進行聯(lián)機，可向其輸如標準的光強信息，及更完善的疾病診斷算法。
權利要求
1.一種醫(yī)療設備，用于人體呼出氣成分的檢測，其特征在于，包括 寬帶光源，用于發(fā)射匹配所有目標檢測成分波段的光線； 分光器，將所述寬帶光源輸出的光線分成匹配目標檢測成分數(shù)目的光路數(shù)； 濾波器，匹配每一光路，按照該光路對應的目標檢測成分，輸出匹配目標檢測成本波段的輸出光路； 氣室，為透明的設置在所述輸出光路上的艙室，用于容納待檢測的呼出氣； 光強檢測器，設置在從所述氣室出射的所述輸出光路，以檢測鈣輸出光路的光強；邏輯運算單元，連接所述光強檢測器，接受并按照預定邏輯運算光強檢測器檢測的光強；以及 人機界面，連接所述邏輯運算單元，輸出所述邏輯運算單元輸出的結果。
2.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)療設備，其特征在于，還包括連接所述光強檢測器的時間控制電路，以控制各光強檢測器的檢測時序。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的醫(yī)療設備，其特征在于，所述光強檢測器經由A/D芯片與所述邏輯運算單元連接。
4.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)療設備，其特征在于，所述邏輯運算單元為嵌入式控制器。
5.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)療設備，其特征在于，所述人機界面為顯示器。
6.根據(jù)權利要求I或5所述的醫(yī)療設備，其特征在于，還包括連接所述邏輯運算單元的存儲器和打印機。
7.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)療設備，其特征在于，所述氣室的數(shù)目與呼出氣目標檢測成分的數(shù)目相等。
8.根據(jù)權利要求7所述的醫(yī)療設備，其特征在于，所述氣室有12個。
9.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)療設備，其特征在于，所述寬帶光源、分光器、氣室和光強檢測器依次通過光纖連接。
10.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)療設備，其特征在于，所述濾波器為單波長光線輸出濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種醫(yī)療設備，用于人體呼出氣成分的檢測，包括寬帶光源；分光器；濾波器；氣室，為透明的設置在所述輸出光路上的艙室，用于容納待檢測的呼出氣；光強檢測器，設置在從所述氣室出射的所述輸出光路，以檢測該輸出光路的光強；邏輯運算單元，連接所述光強檢測器，接受并按照預定邏輯運算光強檢測器檢測的光強；以及人機界面，連接所述邏輯運算單元，輸出所述邏輯運算單元輸出的結果。依據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備簡化的結構形式可獲得準確的呼出氣目標成分檢測數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N21/31GK102768188SQ201210266990
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權日2012年7月30日
發(fā)明者于海鷹, 井洪秀, 任浩, 劉全全, 劉海昌, 張淳軍, 魏謙 申請人:山東建筑大學