CN2030469U - 医用色诊仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型“医用色诊仪”是一种医学诊断用电子光学仪器。可以通过鉴别人体皮肤、五官、消化道、血液、排出物的颜色以诊断疾病。它是由扩充式光电测试系统和计算机存贮、分析、显示、记录系统所组成。采用单色器、积分测量装置、转换器、控制器、延时器、接口电路，计算机及其附属设备完成了对400～700nm波长范围的人体颜色的诊别。本实用新型具有构造简单、成本低、可扩充、可编程、便于联机组合与临床实际应用的特点。

Description

本实用新型属于一种医学诊断用电子光学仪器。

本实用新型作出以前，用于鉴别人体皮肤、五官、消化道、血液、排出物的颜色，从而客观地诊断出人体疾病的有关症状的专用电子光学仪器未见报导。通常是由医生凭自己的色觉对人体颜色的印象作出诊断，个别情况下用比色板对照观察，这样仅凭医生的感觉和印象，再用语言文字加以表达。由于人眼的生理差异及经验的丰富程度的不同，不可避免地使这种表达带有浓厚的主观色彩，难以给出客观的定量描述，更谈不上客观的记录与对照分析了。不仅影响了医生们临床诊断的科学性、客观性，也由于没有明确的标准，给医学诊断的教学带来了很大的困难。

鉴于上述问题，本实用新型的目的是设计一种可以辨识人体皮肤、五官、消化道、血液、排出物的颜色，并且可将这种颜色信号特征贮存、显示、记录、计算分析的“医用色诊仪”。本实用新型的目的还在于提供一种性能良好、构造简单、成本低、可扩充、可编程、便于联机组合与临床实际应用的“医用色诊仪”。

图1为“医用色诊仪”的原理方框图。

图2为“医用色诊仪”实施例中电平转换电路图。

图3为“医用色诊仪”实施例中光电转换、模／数转换电路图。

图4为“医用色诊仪”实施例中测光选择控制延时器电路图。

图5为“医用色诊仪”实施例中低压稳压电源电路图。

图6为“医用色诊仪”实施例中电机控制电路图。

图7为“医用色诊仪”实施例中光源电压电路图。

图8为“医用色诊仪”实施例中负高压电路图。

图9为“医用色诊仪”实施例中选通电路图。

本实用新型的工作原理和测析记录过程是：溴钨灯光源辐射的光，经光栅色散的光谱单色器分解为400nm～700nm波长范围的可见光，聚集在ρλ（τλ）模板上。此模板根据色散的光谱宽度对应10nm的波长间隔刻有31个长度同子光源辐射体长度、宽度只能通过2nm带宽单色光的模缝。在模板的入射光侧与模板平行、距模板0.25mm的平面内有可移动的出射光缝。出射光缝由同步微电机传动的丝杠和间歇机构带动，从小于400nm波长的位置开始依次间隔10nm波长的距离。步进它的缝宽大于模缝宽度，所以在它步进扫描工作过程中，从模板模缝会依次出射400nm～700nm范围、10nm间隔、2nm带宽的31束个单色光。这31束单色光经过柱面镜和测量装置又分别依次照射在标准样和测试样上。标准试样光谱反射（透射）系数不同，对单色光的反射（透射）和吸收就不同。单色光强产生了变化，变化光强的单色光又由积分球漫反射收集在光电倍增管阴极面上，转换为相应于βλ¹与ρλ¹的电信号，再经模／数转换与接口电路输入微型计算机计算。微型计算机的只读存贮器（EPROM）中已经固化了标准白板的绝对反射系数β_λ。输入标准白板实测反射系数β^′ _λ时，进行β_λ／β^′ _λ的运算。其结果存在随机存贮器中。再输入测试样反射系数ρ^′ _λ时，进行（β_λ／β^′ _λ）＊ρ^′ _λ的运算，求得测试样的绝对反射系数ρ_λ值，显示打印输出。进而又根据不同的系统软件进行有关色度不同数据的运算，如医学上鉴别人体的皮肤色、五官色、消化道色、血液色、排出物色等不同方面，结果仍自动打印输出。色彩分析部分在进行光谱测色的同时，附有色差计的功能，可以直接测量试样的三刺激值X、Y、Z。

本实用新型的单色器可以是全透射、光栅色散、定光谱、单光束的光谱单色器，波长范围400nm～700nm。测量装置可以是在400nm～700nm波长范围的连续单色光以10nm的间隔进行测量的透、反射积分测量装置。转换器可以是由电平转换电路、光电倍增管测光光电信号转换电路、三倍半双积分可供计算信号输出的模／数转换电路所组成。控制器可以是由光电隔离转换负高压测光选择控制电路、自动测样的程序控制电路、光电信号提取的自控电路所组成。延时器可以是反射（透射）光电控制信号提取延时电路。接口电路可以是自动选通计算信号输入电路和光电测试系统联接计算机及其附属设备的扩展接口电路。电源可以采取直流稳压变压器与简易稳压措施，直流稳压电路与负高压稳压电路均为退化型电子稳压器。其中直流稳压电路采用了稳压集成电路，负高压稳压电路采用了电子管结构。

本仪器除外接其它设备外，均可安装在不大于40×30×20立方厘米的金属壳中，且用积木式接插件结构，有支架可以任意方向平移、升降、旋转，便于临床实际应用。

本实用新型的要点是：除考虑研制先进性、技术可靠性、经济合理性外，还从医学诊断应用与国内电子元器件和光学部件的实际情况出发，采用了非对称水平成象系统，全透射、光栅色散、定光谱、单光束的光谱单色器和透射、反射积分球测量装置。它具有结构简单、性能稳定、精度较高、装校较易、便于维修、利于标准化、系列化的特点。尤其单光束计算测试透、反射积分球测量装置还具备可以进行较多医学诊断中有关色度方面的通用性测试的条件。为了适应单光程单光束光学系统的测试要求，从设计上考虑应力求在结构比较简单的技术条件下，实现“ρ_λ”与“X、Y、Z”直测两种较复杂的系统测量与计算。为此选用了光电转换电路；光电隔离转换负高压的测光选择控制电路；自动测样的程序控制电路；光电自控ρ_λ信号的提取、延时电路；三倍半双积分模／数转换电路；电平转换电路；自动选通计算信号输入电路等组成了该仪器的全部测试电路。在电源部分采用了直流稳压与负高压稳压电路，且直流稳压电路采用了稳压集成电路结构、负高压稳压电路采用了电子管结构，这样就可达到提高其稳压性能、减少使用环境影响的目的。为了适应多种医学诊断中有关色度方面的综合诊断的需要，本仪器采用了通用扩展接口电路以便联接各种类型的计算机及其外部设备。

图1是该实施例中仪器系统的整体性原理方框图。其中220V电网通过交流稳压器分七路向该仪器供电。第一路从交流稳压器到光源稳压电源，到光源（溴钨灯、钨带灯），到透、反射积分球，再到光电转换、光电倍增管；第二路从交流稳压器到同步电机；第三路是从交流稳压器到模数转换，再到接口；第四路从交流稳压器到计算机；第五路从交流稳压器到打印机；第六路从交流稳压器到5V、12V稳压电源，再到程序控制（X、Y、Z、T％、λ）；第七路从交流稳压器到负高压稳压电源，到高压调节（X、Y、Z、T％）。该仪器系统中的第一路的光电转换、光电倍增管部分的电信号传入第三路的模数转换部分将电信号变为数字信号；第二路的同步电机部分控制第一路的单光束栅色散单色器的正、反转；第三路的接口部分将信号传入第四路的计算机用于数据的运算；第四路的计算机与第五路的打印机相连，将计算机运算所得的诊断结果从打印机上输出；第六路的程序控制部分的输出信号分三路，分别控制第二路的同步电机部分、第三路的模数转换部分、第七路的高压调节部分，用以协调各部分的动作；第七路的高压调节部分将控制信号输入到第一路的光电转换、光电倍增管部分，对其进行控制。该仪器系统在应用时其信号流程是这样的：病人的各种光学信号经第一路中的透、反射积分球到光电转换、光电倍增管部分，将光信号转换成电信号，再经第三路中的模数转换部分和接口部分将电信号转换成数字信号送入第四路中的计算机进行运算，最后将运算结果即与病人有关的症状诊断结果从第五路中的打印机上输出。

图2是实施例中的电平转换电路。该电路共有13个各自独立且结构相同的电平转换单元组成，且各单元的供电电压均是5V，从左向右看第1至4个单元组成个位BCD码（0000～1001（0～9））的电平转换电路、第5至第8个单元组成十位BCD码（0000～1001（0～9））的电平转换电路、第9至12个单元组成百位BCD码（0000～1001（0～9））的电平转换电路、第13个单元组成千位BCD码（0～1（0～1））的电平转换电路；其中每个单元内部均有一个三极管，该三极管的集电极与5V电源相连，发射极通过一个电阻接地，其基极的一路通过一个电阻接输入信号、另一路接二极管的负极且该二极管的正极通过一个电阻接地，输出信号从发射极引出，其中输入信号即是数字电压表的输出电平，输出信号即是TTL电平；该电路把PE42数字电压表输出的3（1／2）位BCD码的MOS电平变换为TTL电平。从而完成其电平转换的工作。

图3是实施例中的光电转换、模／数转换电路。该电路具有4个各自独立且结构相同的光电转换单元，且各单元的供电电压均是－1200V。每个单元都是由一个接－1200V电压的继电器常开触点串接一个分压电阻、再串接一个可调电阻，然后再串接一个接地的分压电阻所组成的。这四个单元中的四个继电器的常开触点分别受测光选择电路中的继电器的控制。这四个单元中的可调电阻的滑动触点的一路接光电倍增管的阴极、另一路串接十个电阻后接地，这十个电阻从上到下，第一个电阻下端的一路串接第二个电阻的上端、另一路接光电倍增管的第一栅极；第二个电阻下端的一路串接第三个电阻的上端、另一路接光电倍增管的第二栅极；……；第九个电阻下端的一路串接第十个电阻、另一路接光电倍增管的第九栅极；第十个电阻的下端接地。光电倍增管的阳极分三路：接数字电压表（PE42－A）以完成其模／数转换与数字显示的工作，该数字电压表又通过电平转换电路对电平的转换（见图2）后又经过选通电路（见图9）与微型计算机相连，以完成对人体不同部位的色度诊断工作，并显示打印其诊断结果；另一路串接一个电容后接地；第三路串接一个电阻且该电阻的另一端又连接一个可变电阻的滑动触头，该可变电阻的一端接地、另一端接另一个可变电阻（该可变电阻的一端接地、另一端串接一个电阻后又接一个二极管的阴极且该二极管的阳极与12V电压的电源相连）的滑动触头。图3右下部为四个分别与上述四个单元相连的指示灯所组成的提示器。该电路主要用以完成光电转换与模／数转换的工作，即光强→电压→输出BCD码→电平转换（见图2说明）→选通电路（见图9）输出选通信号→微型计算机运算输出结果的工作过程。应当指出：因为当光电倍增管没有输入信号时，光电倍增管输出电流不为零，所以对应的数字电压表不是零电平，图3中的二极管的阳极接12V电源是为了抵消GDB产生的基础电平。

图4是实施例中的测光选择控制延迟器电路。该电路的电源电压是12V，从左向右看由三个部分组成；第一个部分是最左边的一路，它连接电源后从上到下依次串接一个继电器和两个开关、再接地，当闭合其开关时该继电器动作，其常开触点闭合从而接通光电转换电路（见图3）的供电电源。第二个部分是测光选择，它由六个测光选择单元组成，从左到右的前三个单元结构完全相同，即每个单元内有一对发光二极管和光敏晶体管，发光二极管的负极通过一个电阻接地、正极接电源，光敏晶体管的正极接电源、负极串接一个电阻后与三极管的集极相连，该三极管的发射极接地、集电极串接一个继电器后接电源；其中发光二极管发出的光照射到光敏晶体管上，该光敏晶体管产生的电流经三极管的放大后驱动继电器动作，使该继电器的常开触点闭合、即使此光信号输送到光电倍增管以完成其测光选择的功能，同时测光选择电路还检测输入到光电倍增管的入射光的波长；第4个单元的光敏晶体管的负极与第5个单元的光敏晶体管的负极相并联、再串接一个电阻后与一个三极管的基极相连，该三极管的发射极接地、集电极串接一个继电器后接电源，其它部分的结构均与前三个单元相同；第6个单元的光敏晶体管的负极串接一个起同步作用的继电器的常闭触点后再串接一个电阻与三极管的基极相连，其它部分的结构与前三个单元相同。第三个部分是延时，它由两个结构完全相同的延时单元组成，还是从左到右讲：第一个延时单元中的三极管的发射极接地，其集电极串接一个继电器后接电源，其基极依次串接一个电阻、一个可变电阻、再串接一个电阻后与电源相连，该可变电阻的滑动触头又分为两路：一路串接一个测光选择部分中第6个单元的继电器的常闭触点后接地，另一路串接一个延时电容后接地；第二个延时单元与第一个的结构完全相同，但其中的继电器常闭触点受第一个延时单元的继电器的控制；它的延时过程是：第6个测光选择单元的继电器动作后，第1个延时单元的继电器常闭触点断开，给该单元的延时电容充电至该单元的晶体管导通（其充电时间即是第一个延时单元的延时间），第一个延时单元的晶体管导通后与之相连的继电器动作，从而使得第二个延时单元的继电器的常闭触点断开，又给该单元的延时电容充电至该单元的晶体管导通（其充电时间即是第二个延时单元的延迟时间），第二个延时单元晶体管导通后与之相连的继电器（它控制图6电机控制电路里测样回路中的一个继电器常开触点和图9选通电路中触发器控制电路的继电器常开触点）动作；该延时电路的总的延迟时间即是上述二个延时单元所延迟的时间的总和。

图5是实施例中的测光选择控制延时器与电平转换用低压稳压电源电路图。从左向右看，电网电压串联一个开关和一个电阻加在一变压器初级的两端，该变压器的副级有三对抽头，从上到下：第一对抽头接二极管桥式全波整流电路的输入端，该整流电路的输出端并接一个滤波电容后接集成稳压器的输入端，该集成稳压器的输出端的一路通过一个接地的滤波电容将该稳压器的输出进行滤波、另一路串接一电阻后输出直流12V电压，供给测光选择控制延时器；第二对抽头的两端与电源指示灯构成闭合回路，以示电源是否接通；第三对抽头所接的整流稳压电路的结构与第一对完全相同，区别在于输出的是5V直流电源，供给电平转换电路。

图6是实施例中的电机控制电路图。它有两个部分：上部是一个继电器互锁电路，它由J1、J2两个继电器和测样、复位两个手动开关组成，在测样回路中还有一延时电路中第二单元继电器的常开触点，其作用是在测样时受延时电路控制以达到机电动作协调的目的。下部是电机供电电路，它受继电器互锁电路中的两个继电器的控制，从左向右看，电网电压串接一个开关和一个电阻后加在变压器的初级，该变加器的副级有两组抽头。从上到下，第一组抽头的上端分两路，一路接继电器J2的常开触点、再与抽头下端的一路共同串接一电容后接电机正反转控制电压绕组的左端，另一路接继电器J1的常开触点后接电机正反转控制电压绕组的右端；该抽头下端也分两路，一路接继电器J1的常开触点后再与抽头上端的一路共同串接一电容后接电机正反转控制电压绕组的左端，另一路接继电器J2的常开触点后接电机正反转控制电压绕组的右端。第二组抽头并接一电容后加到电机激磁电压绕组的两端。当接通测样开关时，由于继电器互锁电路的作用，使得J1导通、J2断开，即电机供电电路中的J1的常开触点导通、J2的常开触点断开，使得加到电机上的控制电压处于正转状态，电机正转以完成测样工作；当接通复位开关时，由于继电器互锁电路的作用，使得J1断开、J2导通，即电机供电电路中的J1的常开触点断开、J2的常开触点导通，使得加到电机上的控制电压处于反转状态，电机反转以完成复位工作。

图7是实施例中的光源电压电路图。它由磁饱和稳压器、自耦变压器、变电器、整流器和滤波电路组成。其中磁饱和稳压器的初级串接一个电阻和一个开关后接电网电压、副级与自耦变压器并联后再与变压器并联，该变压器的副级接二极管桥式整流器的输入端，此整流器的输出端经RC滤波电路输出稳定的直流电压，该电压作为电源加到光源两端，以完成其给光源供电的工作过程。

图8是实施例中的光电倍增管负高压电路图。从左向右看，电网电压串联一个开关和一个电阻后加在一变压器初级的两端，该变压器的副级有三对抽头：从上到下，第一对抽头接二极管桥式全波整流电路的输入端，该整流电路的输出端并接RCπ式滤波电路，此滤波电路接由两个电子管组成的串联式稳压电路的输入端，该稳压电路的输出端的正端接地、负端接电极；第二对抽头的两端与电源指示灯构成闭合回路，以示电源是否接通；第三对抽头所接的整流与滤波电路的结构与第一对的完全相同，该滤波电路经一电阻接一个由四个充气稳压管组成的稳压电路，此稳压电路的正端接电极、负端与地端是该负高压电路的输出端，该输出端还分别并接了一个只串有一个电容的电路和串有三个电阻与一个电流表的电路。此负高压直接供光电倍增管。

图9是实施例中的选通电路图。它由触发器控制电路、触发器、微分电路、两级与非门电路、低八位输入电路和高五位输入电路六个部分组成。当触发器控制电路的继电器常开触点（它受图4测光选择控制迟时器中第二个延时单元的继电器的控制）接通时，此电路中的三极管截止、输出高电平，即触发器的输入是高电平，触发器输出10，使低八位输入电路将送入计算机的低八位数字准备好；当触发器控制电路的继电器常开触点断开时，此电路中的三极管导通，输出低电平，即触发器的输入是低电平，触发器输出01，使高五位输入电路将送入计算机的高五位数字准备好。由触发器输出的矩形脉冲经微分电路形成尖脉冲，此尖脉冲经过两级与非门电路作为选通信号送入计算机，计算机将低八位输入电路或高五位输入电路已准备好的输入信号接收并运算输出结果。应当指出：因为选通电路向计算机输出信号时受测光选择控制延时器的控制，当第二延时单元中的继电器动作时，其常开触点（即触发器控制电路中的继电器常开触点）先接通、后断开，所以选通电路向计算机输出信号时是先低八位、后高五位，即先个位、十位，后百位、千位。这里所指的低八位（个位、十位）、高五位（百位、千位）与图2电平转换电路中的信号一一对应。

本实用新型具有构造简单、成本低、可扩充、可编程、便于联机组合与临床实际应用的特点。它不仅配有液体槽和标准的照像镜头与光纤镜头的接口，用于辨识人体的皮肤、五官、消化道、血液、排出物的颜色，而且还可以外接其它仪器，特别是各种类型的计算机，能根据各种具体情况灵活地编程以开拓新的客观诊断领域。这就为不同需要的应用，包括其它应用与结合其它项目的综合应用，提供了可能。

Claims (8)

1、一种医学诊断用电子光学仪器，用于辨识人体颜色，特别是通过鉴别人体皮肤、五官、消化道、血液、排出物的颜色以诊断出疾病的“医用色诊仪”，它是由扩充式光电测试系统和计算机存贮、分析、显示、记录系统所组成，本实用新型的特征是所说的扩充式光电测试系统，它是由单色器、测量装置、转换器、控制器、延时器、接口电路所组成。

2、按照权利要求1所述的“医用色诊仪”，其特征在于所说的单色器是光谱单色器。

3、按照权利要求1所述的“医用色诊仪”，其特征在于所说的测量装置是透、反射积分测量装置。

4、按照权利要求1所述的“医用色诊仪”，其特征在于所说的转换器是电平转换、光电信号转换与可供计算输出的模／数转换电路。

5、按照权利要求1所述的“医用色诊仪”，其特征在于所说的控制器是测光选择控制与测样程序控制。

6、按照权利要求1所述的“医用色诊仪”，其特征在于所说的延时器是透、反射信号提取延时电路。

7、按照权利要求1所述的“医用色诊仪”，其特征在于所说的接口电路是用于光电测试系统与计算机系统联接的扩展接口电路。

8、按照权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的“医用色诊仪”，其特征是可以安装在一个体积不大于40×30×20立方厘米的金属壳内的有支架可以任意方向平移、升降、旋转的“医用色诊仪”。

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