CN111182828A - 电子味觉测定仪 - Google Patents
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Abstract
一种电子味觉测定仪，包括：能够接收刺激指令的接口(4)；以及布置成产生刺激电流的电流发生器(8)。接口(4)布置成从刺激指令获得数字命令；并且电子味觉测定仪还包括数模转换器(6)，该数模转换器(6)适用于将数字命令转换为直流电压，不同的数字命令诱发离散的相应的电压值。电流发生器(8)布置成将直流电压转换为强度介于0至250μA之间的激励电流，其取决于离散电压值，并以0.05μA至1μA之间的固定步长变化。
Description
技术领域
本发明涉及味觉测定领域，且尤其涉及电子味觉测定领域。
背景技术
味觉是一种复杂的感觉，其机制还相对鲜为人知。尽管如此，味觉紊乱在量化时可能在医学随访中非常有用，例如在肿瘤患者的随访中，预防和支持戒烟治疗和某些疾病，例如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病的早期诊断方面。
味觉测定旨在通过由消除嗅觉障碍分析受试者对味觉的感知而分析味觉紊乱。医师可以使用三类程序：化学味觉测定、电子味觉测定和乳头状突起活组织切片检查，以分析味蕾组织。
化学味觉测定包括将一种或多种化学物质沉积在患者的舌头上并测量其反应。电子味觉测定包括通过利用在患者的舌头上应用极低的电流来测量患者的味觉检测，目的是测量将诱发受试者能够感知的开始有味觉的最低可能电流。
化学味觉测定出于许多原因是不切实际的，原因是：患者的反应时间，患者的放松时间，剂量给药困难，采用可重复的程序等。此外，还需要有化学实验室，较长的准备时间，限制性的化学物质存储条件等。
乍看之下，通过使用电，电子味觉测定似乎会具有更大的潜力。然而，到目前为止，申请人只知晓似乎已成为商业化生产主题的单独的电子味觉测定仪器，它是由Sensonics,INC公司制造的TR-06Rion。
它由一个相对基本的设备构成，其中施加的电流在4μA和400μA之间以平均离散步长20μA递送。
刺激的施加完全是手动的，通过踏板组合件进行控制以激活电流分配，并且操作员在自己进行电子味觉测定阈值计算之前会在纸上注明施加给患者的刺激参数。给患者一定的恢复时间，以使刺激后的酸味消失，但该时间取决于用户。类似地，刺激时间只能编程为最多2秒的刺激时间，而患者的反应时间则变化非常大。TR-06Rion笨重，并且具有的总重量为2.3公斤，使其成为重型、庞大且难以运输的设备。由于其操作的复杂性以及由于缺乏TR-06Rion的自动化，因此其使用目前仅仅是临床的和探索性的，而无法设想其由医师以及他们的患者的日常使用。
其规模使其非常不精确，其尺寸、其复杂的操纵及其技术局限性使其非常不切实际，以至于该装置似乎并未在实践中实际使用，包括用于临床研究。在这方面，由McClureST等人，在Physiol Behav.的2007年11月23日；92(4)：658-64(McClure ST et al,PhysiolBehav.2007Nov 23；92(4):658-64)上的文章“两种电味觉刺激装置的比较(A comparisonof two electric taste stimulation devices)”的摘要的指出，当将TR-06Rion与带有1.6V电池的临时电子味觉测定仪进行比较时，得出以下结论：“该电池装置可能为用于味觉的临床测试的电子味觉测定仪提供便宜的便携式替代品”。
出于这些原因，迄今为止，电子味觉测定是极其欠发展的，甚至被尽管有上述缺点的化学味觉测定所代替。因此，在协议的情况下能够对患者的味觉感知进行随访，以及在对于戒烟或疾病诊断的剂量调整、预防、支持的情况下，真正需要提供一种医用电子味觉测定仪，其可以由医师每天与他们的患者一起使用。
发明内容
为此目的，本发明涉及一种电子味觉测定仪，该电子味觉测定仪包括能够接收刺激指令的接口，以及布置成产生刺激电流的电流发生器。接口布置成从刺激指令获得数字命令，并且电子味觉测定仪还包括数模转换器，该数模转换器适用于将数字命令转换为直流电压，不同的数字命令诱发离散的相应的电压值，并且电流发生器布置成将直流电压转换为强度介于0至250μA之间的激励电流，其取决于离散电压值，并以0.05μA至1μA之间的固定步长变化。
该电子味觉测定仪是有利的，因为它使得执行可靠的味觉测定协议成为可能。此外，由于其精确性，它可以每天在医疗环境中使用。确实，其特征使得该电子味觉测定仪能够非常精确(相对于用户希望以电流形式发送的其在1％以内)，可根据用户需求进行调制并符合使其能够被认证为IIa型医疗装置的规章限制。因此，不存在向患者的舌头发送过多电流或在电子味觉测定阈值测量计算中出错的风险，同时使在短短几分钟内进行味觉敏感性测试成为可能。
在各种替代实施例中，根据本发明的电子味觉测定仪可以具有以下一个或多个特征：
-电流发生器包括一个双极型晶体管组合件；
-电子味觉测定仪还包括用于施加由电流发生器生成的刺激电流的电极；
-接口包括连接到微控制器的平版印刷电子装置；
-平版印刷电子装置包括基于响应于由电流发生器生成的一系列刺激电流的施加的一个或多个反馈来用于自动确定电子味觉测定阈值的过程；
-电子装置包括根据Dixon算法(Dixon's algorithm)用于自动确定电子味觉测定阈值的过程；
-电子装置布置成使用双盲过程；
-平版印刷电子装置布置成使用以下过程，其中由电流发生器生成的一系列刺激电流的施加包括从初始强度值开始发射刺激电流持续固定时间，每个刺激电流从在先发射隔开固定的强度值，
-电子装置包括基于二分式进程(dichotomic progression)用于自动确定电子味觉测定阈值的过程；以及
-数模转换器接收数字形式的数字命令，并且其特征在于每个离散电压值对应于一个数字命令。
附图说明
通过基于附图阅读基于通过示例性而非限制性的方式给出的示例的下面的描述，本发明的进一步的特征和优点将变得更加清楚，其中：
-图1表示根据本发明的医用电子味觉测定仪的示意图；
-图2表示图1中的元件的示意性电气图；
-图3表示图1中的元件的使用功能的示例；以及
-图4表示图1中的元件在替代实施例中的使用功能的示例。
下文中的附图和说明书基本上包含具有某些特征的元件。因此，它们将不仅可以用于提供对本发明的更好的理解，而且在必要时有助于其定义。
具体实施方式
图1表示根据本发明的电子味觉测定仪2的示意图。
电子味觉测定仪2包括微控制器4、数模转换器6和电流发生器8。
微控制器4从电话10接收刺激强度指令，并且电流发生器8作为响应向电极12发射电流。因此，利用电话10、电子味觉测定仪2和电极12，可以通过将元件12布置在患者的舌头上并收集来自舌头的对刺激的响应来进行电子味觉测定程序。
在本文描述的示例中，微控制器4是Microchip品牌的ATMegal168类型。微控制器4布置成从电话10接收刺激指令并将其转换成数字命令。因此，微控制器4用作用于控制由电子味觉测定仪2发射的电流强度的接口。电话10在本文描述的示例中是智能电话类型，并且经由无线协议与诸如蓝牙的微控制器4通信。可以使用其他无线协议，并且电话10可以通过电缆(例如USB)连接到微控制器4的输入。电话10可以由平板电脑或由适合于执行下文所述算法并适合于与电子味觉测定仪2的接口通信的其他平版印刷(offset)电子装置代替。或者，电话10也可以集成在电子味觉测定仪2中，以便提供直接可访问的接口。刺激指令到数字命令的转换可以基于对应规则，基于查找表类型搜索表或基于具有反馈回路的直接命令。
图2表示由电流发生器8使用以将在数模转换器6的输出处发射的电压转换成用于电极12的电流的电路图的示例。
如从该图中可以看出的那样，数模转换器8的输出连接到双极型晶体管20的基极。晶体管20的发射极与电阻器22串联连接，当患者的舌头连接到电极12时，电阻器22表示患者舌头的电阻，而晶体管20的集电极串联连接到接地的电阻器24。电阻器22还与电极12的与直流电压源26串联的另一部分串联。为了在发射刺激电流时闭合电路，接收电极12的人佩戴腕带(在图2中未示出)，其连接到电阻器24下游的接地端。
根据该图，流过电阻器22的强度是在晶体管20的集电极电平处的强度ic。一旦晶体管20的集电极和发射极之间的电压保持为正，则强度ic就基本等于发射极电平处的强度ie。
因此，强度ic等于数模转换器6的输出电压和在晶体管20的集电极与基极之间的电压之间的差，其被电阻器24分压。
在本文描述的示例中，数模转换器6是来自Microchip公司的MCP4725。模数转换器的使用是特别有利的，因为它可以由此精确地控制电压输出。因此，与电流发生器8结合，可以0.1μA的精度控制发射到电极12的电流的强度。
替代地，电流发生器8也可以基于场效应晶体管电路，或者基于通过适当冷却的运算放大器组合件。
申请人发现，用图1和图2描述的电子味觉测定仪2是特别有利的，因为它使得使用适合于快速、自动且精确地分析患者的电子味觉测定阈值的算法成为可能。
因此，申请人发现在1960年Mac Graw Hill由Dixon&Massey撰写的书“统计分析简介(Introduction to Statistical Analysis)”中描述的Dixon算法。从历史上看，Dixon算法的开发是为了精确确定爆炸物的量，以便以爆炸选定数量的岩石。尽管与电子味觉测定没有直接链接，但是申请人发现，将Dixon算法与根据本发明的电子味觉测定一起使用可给出极其精确的结果，极其快速和可靠。
图3表示在电子味觉测定仪2上使用Dixon算法的第一版本的示例。在操作300中，设置初始强度Int以及步长Stp和刺激时间T。例如，这些参数可以通过由电话10执行的应用程序引入，并且应用程序将控制电子味觉测定仪2。电话10可以由用户握住，然后用户将询问患者他们是否已经感知到刺激。这使得可以避免在心理上影响患者，并且阻止患者关于他们的感知说谎。
一旦已经设置了参数，就会执行刺激循环。在操作310中，电话10执行函数Stim()，其指令电子味觉测定仪2向电极12发射强度Int的直流电流持续时间T。
响应于刺激，在操作320中患者指示他们是否已经感知到刺激。如果患者指示已经感知到刺激，则强度Int在操作330中通过步长Stp减小。如果患者指示未感知到刺激，则强度在操作340中通过步长Stp增加。
然后在操作350中执行函数Sw()。该函数将电流循环的结果与前一个循环的结果进行比较。如果患者的反应是相同的，则该循环以操作310重新开始。否则，已经执行了移位，并且将执行4个附加测量以表征该测量。
因此，在操作360中，将指数i设置为值1。然后，在循环的所有执行中，并且直到函数结束，函数Sw()将不再执行测试并将限制自身为增加指数i。这可以例如通过下述来执行：在由函数Sw()检测到移位时激活标志，被激活的标志触发函数Sw()中的测试旁路以及指数i的增加。其他替代实施例显然是可能的。
最后，在操作370中进行测试，以确定是否已经执行了在检测到移位之后的4个操作。如果是这样，则在操作380中，用户对最后5个测量的响应将与Dixon矩阵结合使用，以通过函数Dxn()计算患者的味觉阈值，并且该函数在操作399中结束。否则，循环以操作310恢复，以执行最后的测量。
图4表示图3的替代实施例中的函数，其中仍使用Dixon算法，但是这次基于双盲测试。为此，刺激和测量稍有不同，因为每次将对患者提供两个刺激，其中只有一个将是真实的。患者将需要的响应与两个刺激中实际发生的那个有关。
因此，图4的函数的操作与图3的函数的操作非常相似。它们的不同之处在于：
-不再涉及强度Int，而是涉及向量Int[]，其接收第一和第二刺激的强度，以及对于时间T，其是向量T[]。Int[]的值仅是Int和0，并且对于两个刺激，时间是相同的。
-操作410不再是直接刺激，而是通过执行双盲函数的函数Seq()执行序列，即对于给定的循环执行，仅电话10中的应用程序知晓已经用强度Int执行了第一刺激或第二刺激中的哪一个；以及
-操作420不仅仅基于患者的反应，而是基于他们的反应与由应用程序已知的现实之间的比较。因此，如果患者正确地识别出所执行的刺激，则强度会减小，而相反情况下，强度会增加。
可以通过电话10上的应用程序使用其他测试算法，诸如基于二分法的算法或其他。应用程序还可以使用户能够直接控制电子味觉测定仪2，而无需通过算法。在这种情况下，强度和时间直接在电话10上指定，并且如在所有协议中一样，然后由用户请求患者他们是否已经感知到刺激。替代地，患者可以使用简化的测量协议单独使用电子味觉测定仪和应用程序。在这种情况下，“停止(STOP)”类型的按钮显示在移动应用程序的屏幕上，患者用一只手握住，而另一只手将电极保持定位在舌头上。只要患者没有按下“停止”按钮，电流就会在电子味觉测定仪上逐渐增加，并发送始终具有相同的时间和相同的增量步长的刺激。一旦患者按下“停止”，结果就会显示在应用程序上。如果电流达到最大强度，则测试将停止，并在智能手机上显示警报消息，并可能提示用户重新开始。
可选地，对于每种协议，如果电极从患者的舌头断开连接，则显示错误消息，停止刺激，并且用户可以使用与以前相同的值恢复测试。
本文描述的电子味觉测定仪2是特别有利的，因为它可自然集成到连接的环境中。的确，由于它不再只是根据由研究人员使用的协议进行手动控制，而是通过现代的电子接口进行控制，因此它可以自然地集成到连接的环境中，并且可以容易地将患者的测量结果集成到他们所有的医学数据中。这将有可能创建有关味觉紊乱的第一数据库，并最终链接味觉紊乱和从连接的健康记录和其他医疗设备获得的其他健康数据，并将味觉紊乱和医学治疗与治疗副作用的分析联系起来等。
Claims (10)
1.一种电子味觉测定仪，所述电子味觉测定仪包括：
能够接收刺激指令的接口(4)；以及
布置成产生刺激电流的电流发生器(8)；
其特征在于，接口(4)布置成从刺激指令获得数字命令；
电子味觉测定仪还包括数模转换器(6)，所述数模转换器(6)适用于将数字命令转换为直流电压，不同的数字命令诱发离散的相应的电压值；并且
电流发生器(8)布置成将直流电压转换为强度介于0至250μA之间的激励电流，这取决于离散电压值，并以在0.05μA和1μA之间的固定步长变化。
2.根据权利要求1所述的电子味觉测定仪，其特征在于，电流发生器(8)包括双极型晶体管组合件。
3.根据权利要求1或2所述的电子味觉测定仪，其特征在于，还包括用于施加由电流发生器(8)生成的刺激电流的电极(12)。
4.根据前述权利要求中之一所述的电子味觉测定仪，其特征在于，接口(4)包括连接到微控制器(4)的电子设备(10)。
5.根据权利要求4所述的电子味觉测定仪，其特征在于，电子设备(10)包括基于响应于由电流发生器(8)生成的一系列刺激电流的施加的一个或多个反馈来用于自动确定电子味觉测定阈值的过程。
6.根据权利要求5所述的电子味觉测定仪，其特征在于，电子设备(10)包括根据Dixon算法用于自动确定电子味觉测定阈值的过程。
7.根据权利要求6所述的电子味觉测定仪，其特征在于，电子设备(10)布置成使用双盲过程。
8.根据权利要求4至7中之一所述的电子味觉测定仪，其特征在于，电子设备(10)布置成使用以下过程，其中由电流发生器(8)生成的一系列刺激电流的施加包括从初始强度值开始发射刺激电流持续固定时间，每个刺激电流从在先发射隔开固定的强度值。
9.根据权利要求5所述的电子味觉测定仪，其特征在于，电子设备(10)包括基于二项式进程用于自动确定电子味觉测定阈值的过程。
10.根据前述权利要求之一所述的电子味觉测定仪，其特征在于，数模转换器(6)接收数字形式的数字命令，并且每个离散电压值对应于唯一的数字命令。
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