基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置制作方法

朱光辉, 杨凯, 丁玉成, 董为伟, 张建国, 周冀英

2003年10月1日

2002年8月13日

2002年8月13日

重庆海威康医疗仪器有限公司

A61B5/03GK2576173SQ02276088

诱发电位 创颅 闪光 视觉 基于 原理

1.一种基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征在于(1)、包括信号与数据处理计算机；(2)、包括眼罩式闪烁光源及光源材料，该闪烁光源为脉冲式，由计算机触发控制，发光体由发光二极管阵列构成，并布置于一对眼罩内；(3)、包括光强探测器；(4)、包括无创性电极，与超微信号放大器输入端连接；(5)、超微信号放大器，它包括两个多阶带阻滤波器和一个低频带通滤波器等电路，用以消除外界无用干扰信号，从中提取所需的超微FVEP信号进行放大，该放大器特定频段0Hz～30Hz所述超微信号放大器、眼罩式闪烁光源通过控制转换及调整模块电路和数据采集卡及I/O控制电路接受计算机的控制，光强探测器及超微信号放大器通过数据采集卡及I/O控制电路向计算机输入信号2.根据权利要求1所述的基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征在于闪烁光源为脉冲式，期发光体由发光二极管阵列构成，并布置于一对眼罩之中；其中光源材料发光二极管，亮度9000cd/m2±5％、波长590±5nm(黄光)发射角15°、(恒压源VF＝2.0V)正向电流21.5mA±7％；排列方式在a＝29.8mm、b＝25.0mm的椭圆面积内点阵式密布；其电路由稳压集成器SCA015与发光二极管LED构成3.根据权利要求1所述的基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征在于放大器由开关转换电路(10)，输入级保护电路(11)，前置放大器(12)，中置放大器(13)，隔离放大器(15)，两个函数陷波器(14)、(17)及一个低频带通滤波器(16)电路组合而成的，其中开关转换电路(10)由光继电器组成接收信号电路；前置放大器(12)由微信号差分放大器构成；中置放大器(13)由微信号放大器构成；函数陷波器(14)、(17)由有源函数型带阻放大电路构成；隔离放大器(15)由一个输出、输入、电源三端隔离的放大器构成；低频带通滤波器(16)由五阶椭圆低通有源滤波电路构成；FVEP信号经开关转换电路(10)分别由两条信号线通过前置放大器(12)的输入端与前置放大器连接，再通过输出端与中置放大器(13)的输入端连接，再通过中置放大器的输出端与第一级函数型带阻滤波器(14)的输入端连接，再通过第一级函数型带阻滤波器的输出端与隔离放大器(15)的输入端连接，再通过隔离放大器的输出端与低频带通滤波器(16)的输入端连接，再通过低频带通滤波器的输出端与第二级函数型带阻滤波器(17)的输入端连接，最后再通过第二级函数型带阻滤波器的输出端输出至高精度A/D转换及信号发生器(6)；该电路的放大倍数≥2.8×105；信号输入范围0.01μV～10.00μV；信号频率范围0Hz～30Hz；共模抑制比≥60dB；幅频特性在10Hz～30Hz范围内输出信号变化幅度不超过1V；阻带特性50Hz时，输出电压不大于0.08V(无输入信号)4.根据权利要求1、4所述的基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征在于由电容(C33-C36)，电阻(R42，R43)组成输入级滤波及自激消除电路，由双端差分输入放大集成电路(U7)，电阻(R41)，电容(C31，C32)组成高灵敏度、高增益的前置输入级，由集成电路(U6A，U6B)，电容(C2，C27-C30，)电阻(R36)组成中置放大电路5.根据权利要求1、4所述的基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征在于函数陷波器由集成电路(U1A，U1B)，电阻(R4，R19，R22，R25-R29，R32，R33)，电位器(W6-W8)，电容(C1，C11-C13，C15，C16，C19，C20，C23)组成6.根据权利要求1、4所述的基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征在于由放大集成电路(U2，U3，U4)，电阻(R2，R6，R8-R12，R14-R18，R20，R21，R23，R24，R61，R62，R65)，电容(C1-C3，C5，C6，C17，C18，C21，C22，C50，C55，C60，C61)组成五阶椭圆函数低通有源滤波电路，通过低频带通滤波器提取特定频段FVEP信号，特定频段为0Hz～30Hz

本实用新型涉及生物医学电子工程，具体是一种基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置颅内压监测是临床重症监护的必需技术然而，传统的颅内压检测的方法为腰穿或开颅测压，皆为有创性方法对于某些高颅压性疾病，腰穿测压可能出现脑疝危险，因此有禁忌，同时对一些疾病的测压误差也较大开颅测压虽然误差较小，但技术要求高，只有脑外科能够施行，长时间监测有并发感染等危险，同时对脑组织有一定的损伤，且医疗费用较高故传统的有创颅内压监测法，临床应用很受局限国外有基于其它原理的无创性颅压检测装置，如美国PX公司的采用的基于“扁平原理”的颅压检测仪，但该装置只适用于囟门尚未闭合的婴儿，应用范围非常有限为实现无创检测颅内压，国内外同行开始了关于利用闪光视觉诱发电位(FVEP)原理反映颅内压的研究，但最终由于测量误差过大、或关键技术难点未能攻克、或适用范围太小，迄今没有一个满意的解决方案根据上述原理，本实用新型所要解决的技术问是提供一种基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置本实用新型解决上述技术问题的技术方案是这样的，即一种基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征在于1、包括信号与数据处理计算机，该计算机完成颅内神经诱发电位时序信号的检测采样、特征曲线的滤波和光顺处理、颅内压计算、检测单或监护记录单的生成与打印、检测数据文件管理，保证光闪烁触发和检测采样的精确定时和同步；2、包括眼罩式闪烁光源及光源材料，该闪烁光源为脉冲式，由计算机触发控制，发光体由发光二极管阵列构成，并布置于一对眼罩；3、包括光强探测器，由计算机定量控制光强；4、包括电极，与超微信号放大器输入端连接；5、超微信号放大器，它包括两个多阶带阻滤波器和一个低频带通滤波器等电路，用以消除外界无用干扰信号，从中提取所需的超微FVEP信号进行放大，该放大器特定频段0Hz～30Hz所述超微信号放大器、眼罩式闪烁光源通过控制转换及调整模块电路和数据采集卡及输入输出控制模块接受计算机的控制光强探测器及超微信号放大器通过高精度A/D转换及信号发生器向计算机输入信号本实用新型所采用的基于FVEP原理的颅内压监测装置，克服了传统方法有创、操作复杂、适用范围小等缺点，实现了准确、快速、简便监测颅内压与现有的颅内压检测产品相比，还增加了颅内分腔压力检测、实时监护、数据回放等功能，避免了有创检测的危险性和患者痛苦、减少了诊断费用本实用新型具有高稳定性超微信号放大电路，光强定量控制，装置采用模块化、智能化、完全汉化设计，功能丰富、操作简单、维护容易，还便于功能扩展、产品升级(2)闪烁光源该闪烁光源为脉冲式，由计算机触发控制发光体(20)由发光二极管阵列构成，并布置于一对MK11型眼罩(21)之中，以便于临床使用，见图4～6所述MK11型眼罩(21)由苏州半导体总厂生产其参数为①光源材料发光二极管(LED)，亮度9000cd/m2±5％、波长590±5nm(黄光)发射角15°、(恒压源VF＝2.0V)正向电流21.5mA±7％；②排列方式在a＝29.8mm、b＝25.0mm的椭圆面积内点阵式密布，见图7；其电路由稳压集成器SCA015与发光二极管LED构成；(3)光强探测器本实施例中，采用VL-C590型高精度光亮度检测探头，该探头由杭州远方公司生产参见图8～10VL-C590型光亮度探头由光探头(22)和遮光筒(23)构成，其中遮光筒(23)套在闪光眼罩(21)的发光体(20)上适用于测量λ＝590±5nm发光二极管点阵(眼罩式外形)的光亮度亮度探头将输入的光亮度信号转换为相应比例的直流电压信号，输出至高精度A/D转换及信号发生器(6)转换成数字信号再输入计算机，再由计算机根据事先编入软件的亮度要求自动控制闪光眼罩的闪光亮度VL-C590型光亮度探头主要参数和性能指标①探头测量量程67500cd/m2、最大允许输入100000cd/m2；②探头额定输出范围DC0V～5V；③探头变比系数K＝13500cd/m2/V；④线性0.5％；⑤零位±0.1％量程；⑥准确度一级；⑦探头输出阻抗1kΩ；⑧工作条件a.工作电源±12V～15V；b.环境温度0℃～40℃；c.环境湿度55±15R.H. (4)电极本实施例中，电极采用SEF-1型葵花状电极，参见专利ZL 00 244894.7，为FVEP信号的拾取器电极也可选用针状电极(5)放大器该放大器是为实现特定频段的超微FVEP信号的正常放大而专门设计的，它由(10)开关转换电路，(11)输入级保护电路，(12)前置放大器，(13)中置放大器，(15)隔离放大器，两个函数陷波器(14)、(17)及一个低频带通滤波器(16)电路优化组合而成的，见图2其特征在于开关转换电路(10)由光继电器组成接收信号电路；前置放大器(12)由微信号差分放大器构成；中置放大器(13)由微信号放大器构成；函数陷波器(14)、(17)由有源函数型带阻放大电路构成；隔离放大器(15)由一个输出、输入、电源三端隔离的放大器构成；低频带通滤波器(16)由五阶椭圆低通有源滤波电路构成FVEP信号经开关转换电路(10)分别由两条信号线通过前置放大器(12)的输入端与前置放大器连接，再通过输出端与中置放大器(13)的输入端连接，再通过中置放大器的输出端与第一级函数型带阻滤波器(14)的输入端连接，再通过第一级函数型带阻滤波器的输出端与隔离放大器(15)的输入端连接，再通过隔离放大器的输出端与低频带通滤波器(16)的输入端连接，再通过低频带通滤波器的输出端与第二级函数型带阻滤波器(17)的输入端连接，最后再通过第二级函数型带阻滤波器的输出端输出至数据卡(6)，见图3其主要技术指标放大倍数≥2.8×105；信号输入范围0.01μV～10.00μV；信号频率范围0Hz～30Hz；共模抑制比≥60dB；幅频特性在10Hz～30Hz范围内输出信号变化幅度不超过1V；阻带特性50Hz时，输出电压不大于0.08V(无输入信号)放大器结构中，由于各单元电路采用了上述连接方式，可抑制消除外界无用干扰信号，从输入信号的特定频段中提取出所需检测的FVEP信号，见图2放大器工作流程如图3所示FVEP信号由电极输入转换开关模块(10)进入输入级保护电路(11)后，依次通过前置放大器(12)中置放大器(13)的全频段信号处理后，进入第一级有源函数型带阻滤波器(14)进行干扰频段信号的滤波处理，再由隔离微信号放大器(15)隔离后进入大信号处理阶段再经低频带通滤波器(16)和第二级有源函数型带阻滤波器(17)提取FVEP信号所在频段的有效信号，输入数据卡(6)再提供给计算机进行运算分析并将结果显示、记录在具体实施例中①参见

本实用新型涉及的一种基于闪光视觉诱发电位原理的无创颅内压监测装置，其特征是包括信号与数据处理计算机；由计算机触发控制，发光体由发光二极管阵列构成的眼罩脉冲式闪烁光源；包括由计算机定量控制光强的光强探测器；包括与超微信号放大器输入端连接的无创性电极；超微信号放大器包括两个多阶带阻滤波器和一个低频带通滤波器等电路，用以消除外界无用干扰信号，从中提取所需的超微FVEP信号进行放大；所述超微信号放大器、眼罩式闪烁光源通过控制转换及调整模块电路和数据采集卡及I/O控制电路接受计算机的控制。光强探测器及超微信号放大器通过数据采集卡及I/O控制电路向计算机输入信号。