CN108693217B

CN108693217B - 临床眼静息电位测定系统

Info

Publication number: CN108693217B
Application number: CN201810915138.2A
Authority: CN
Inventors: 唐建明; 黄培强; 忽俊; 戴秋白; 董凌峰; 黄洁; 钱景; 朱蓓菁; 熊毅; 杨森; 姚月蓉; 顾春燕; 孙国庆
Original assignee: Shanghai Feiming Instrument Co ltd; Shanghai Baoshan Hospital Of Integrated Traditional Chinese And Western Medicine
Current assignee: Shanghai Feiming Instrument Co ltd; Shanghai Baoshan Hospital Of Integrated Traditional Chinese And Western Medicine
Priority date: 2018-08-13
Filing date: 2018-08-13
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2038-08-13
Also published as: CN108693217A

Abstract

本发明提供一种临床眼静息电位测定系统，属电生理技术领域。本发明设想应用电学中的交叉取样来代替眼动记录，设计出采集和传送交叉和非交叉信号的电路和程序，稳定可靠地在多个工作模式下的切换，实现眼静(非眼动)记录OSP来代替眼动记录OSP，对比和评价不同模式下的检测结果。系统中上位机包括控制软件模块、采集信号分析模块等软件，用于：控制交叉采集模拟开关的交叉连接；控制单片机中AD转换模块完成模拟信号到数字信号的转换；控制指示灯亮灭及明暗适应；实现检测波形的最大最小值自动测量；以及实现检测波形和参考波形手动分析功能；记录对应用户的电生理检测数据和曲线；记录用户电生理检测数据的分析曲线和分析数据等。

Description

临床眼静息电位测定系统

技术领域

本发明涉及眼静息电位(OSP)测定技术，所属电生理领域。

背景技术

已知眼球是一个像电池一样的偶极子，前后两端存在一个电位差。这个电位差起源于眼视网膜的色素上皮层，生理学上将此电位称为眼静息电位(Ocular Standingpotential,OSP)。医学上可通过测量OSP的量变大小来评价视网膜功能和诊断眼底病。

最接近现有技术实现方式和存在的局限：多年来的传统EOG方法是通过放在睑裂内外眦皮肤表面的一对电极，用眼球的水平向来往跳动记录OSP，利用患者转动眼球控制左右相同角度来记录眼球的一对正负电位值。但用这种方法记录的OSP不稳定，每次的数值都会受到不同的眼跳动角度和受检的合作程度等因素的影响使记录结果不稳定而影响到检查结果的可信度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，公开一种可供实验室和临床应用的新型眼静息电位(OSP)测定系统，目的是在同一个受检者中可取得非眼动OSP、EOG和眼动OSP、EOG，以便能更客观地评价这两种不同记录方法的结果，从而这项在生理学和临床医学中有价值的检查项目能被充分应用。

本发明原理:设想应用电学中的交叉取样来代替眼动记录，设计出采集和传送交叉和非交叉信号的电路和程序，稳定可靠地在多个工作模式下的切换，实现眼静(非眼动)记录OSP来代替眼动记录OSP，对比和评价不同模式下的检测结果。

本发明需要保护的技术方案表征为：

一种临床眼静息电位测定系统，其特征在于，本系统包括感应器、交叉采集模拟开关电路、放大器模块(在本领域已属于成熟的现有技术)、51单片机、上位机、光源，其中：

所述感应器用于采集眼动及非眼动的电信号OSP；

所述交叉采集模拟开关电路包括两个CD4052数字控制模拟开关和一个隔离用的TLP521-4光电耦合开关；左右眼电极分别连接至各自CD4052数字控制模拟开关输入端的引脚(X0～X3)、引脚(Y0～Y3)，两个CD4052数字控制模拟开关分别通过引脚13、引脚3与前置放大器连接；采用51单片机的IO引脚(P20-P23)与TLP521-4光电耦合开关的输入脚相连，受上位机的控制通过输出高/低电平控制TLP521-4的通/断；TLP521-4光电耦合开关的输出脚与CD4052的控制引脚(A、B)连接；TLP521-4导通时，CD4052的控制引脚(A、B)的电平为低；断开时，CD4052的控制引脚(A、B)的电平为高，从而CD4052数字控制模拟开关可以有四种不同的接通方式(接地、正常、交叉、断开)将眼电极OPS信号提供给放大器。见实施例的真值表。

所述放大器模块将采集的电信号放大；

所述51单片机包括AD模数转换单元、IO控制模块，所述AD模数转换单元与所述放大器模块的后级放大器相连，将模拟信号转成数字信息并提供给计算机；所述IO控制模块与光源连接用于控制光源的光亮条件；

所述上位机通过51单片机实现对交叉采集模拟开关电路和光源控制。

上位机包括控制软件模块、采集信号分析模块、数据库、显示输出模块，其中：所述控制软件模块：控制交叉采集模拟开关的交叉连接。具体实现：通过控制51单片机各个输出引脚的高低电平从而决定CD4052数字控制模拟开关以四种接通方式(接地、正常、交叉、断开)之一将眼电极OPS信号提供给放大器。见实施例的真值表。控制51单片机中AD转换模块完成模拟信号到数字信号的转换；控制指示灯亮灭及明暗适应。所述采集信号分析模块：实现检测波形的最大最小值自动测量；以及实现检测波形和参考波形手动分析功能(波形峰值手动测量、波形手动平移、测量波形与数据库基础波形相减)。所述数据库，包括：建立用户病例，存储记录用户基本信息，如姓名、年龄、性别等；记录对应用户的电生理检测数据和曲线；记录用户电生理检测数据的分析曲线和分析数据。所述显示输出模块：生成波形和信息模板化报告并显示。

与现有技术相比，本发明有益效果：

1、通过本发明可创造出一种能不通过“眼跳动”而获取OSP的方法，如此在同一个受检者中可取得非眼动、眼动多种获取OSP的检测方法，以便能更客观地评价这不同记录方法的结果。

2、除了具有稳定性和可靠性外，还考虑到对人体的安全并且是非侵入性的检查，以便日后可在临床应用。

3、“非眼跳动”获取OSP的检测方法，具有必然的优越性，将消除眼跳动引起的疲劳并缩短记录时间，在实验室和临床具有应用和推广意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的系统示意图；

图2为本发明实施例提供交叉采集模拟开关电路；

图3本发明实施例提供的已有放大器电路；

图4实施例数据库结构图；

图5实施例参数设置；

图6实施例采集信号分析框图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本发明提供的危险废物安全进料装置的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更加清楚。

需要说明的是，本发明的实施例有较佳的实施性，并非是对本发明任何形式的限定。本发明实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本发明优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本发明实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中的术语应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的，并非是限定本发明可实施的限定条件。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的效果及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本发明各附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

提供如图1所示，本测定系统的主要技术原理和部件。

本测定系统组成：

1、感应器

用于采集非眼动的电信号OSP。

本实施例采用一次性银-氯化银电极。为现有技术。

2、交叉采集模拟开关

图2所示模拟开关采集和传送交叉和非交叉信号的电路。

本实施例采用两个眼电极，以及两个CD4052数字控制模拟开关和一个隔离用的TLP521-4光电耦合开关设计实现。

左右眼电极分别连接至各自CD4052数字控制模拟开关输入端的引脚X2、引脚Y2，两个CD4052数字控制模拟开关分别通过引脚13、引脚3与前置放大器连接。

采用51单片机的IO引脚(P20-P23)与TLP521-4光电耦合开关的输入脚相连，通过输出高/低电平控制TLP521-4的通/断；TLP521-4光电耦合开关的输出脚与CD4052的控制引脚(A、B)连接。TLP521-4导通时，CD4052的控制引脚(A、B)的电平为低；断开时，CD4052的控制引脚(A、B)的电平为高。

如上图中CD4052真值表所示，CD4052的控制引脚的电平可以选择与放大器模块连通的眼电极信号。

上述电路实现了用51单片机控制交叉采样的功能。

3、放大器模块(图3，为现有技术)

本系统的放大器模块，为眼静息电位放大器，是由前置放大器、中间放大器和后级放大器串联组成，用于记录不同频率、不同电位的电信号，保护记录中的人体安全，特别用于采集OSP。

图示本系统用的放大器，总放大倍数约为10000倍，依次为100、8和12.5倍。

1)、前级放大器(浮地部分)由两级运算放大器组成。第一级为低输入端噪声高输入阻抗和高共模抑制比；第二级为带通滤波器，通频带低端为0.05Hz，高端为10--100Hz供应用中选择。

2)、中间光隔离放大器采用线性光耦合放大器，可隔离2500V电压，足以保护记录时的人体安全。

3)、后级放大器(非浮地部份)由三部份组成：(1)可选50Hz陷波器，用于需限制50Hz干扰时用；(2)增益调节同相放大器，分三档可调，使整个放大器的总增益达到5000倍；(3)跟随器，为低阻抗输出，供匹配各类显示器。

4、51单片机

51单片机包括AD模数转换单元、IO控制模块，所述AD模数转换单元与所述放大器模块的后级放大器相连，将模拟信号转成数字信息并提供给计算机，51单片机再通过USB数据线将转换后的数据传输给计算机；所述IO控制模块与光源连接用于控制光源的光亮条件。

5、上位机

上位机通过51单片机控制采集和光源。

上位机包括控制软件模块、采集信号分析模块、数据库、显示输出模块，其中：

所述控制软件模块：控制交叉采集模拟开关的交叉连接。具体实现：通过控制51单片机各个输出引脚的高低电平从而决定CD4052数字控制模拟开关以四种接通方式(接地、正常、交叉、断开)之一将眼电极OPS信号提供给放大器。见实施例的真值表。如图2所示，

控制51单片机中AD转换模块完成模拟信号到数字信号的转换；控制指示灯亮灭及明暗适应。

所述采集信号分析模块：实现检测波形的最大最小值自动测量；以及实现检测波形和参考波形手动分析功能(波形峰值手动测量、波形手动平移、测量波形与数据库基础波形相减)。

所述数据库，包括：建立用户病例，存储记录用户基本信息，如姓名、年龄、性别等；记录对应用户的电生理检测数据和曲线；记录用户电生理检测数据的分析曲线和分析数据。如图4所示，具体的，所述数据库包括人员信息表、检查项目表、检查参数设置表，所述人员信息表包括人员ID、姓名、年龄、地址、联系电话；所述检查项目表包括项目ID、检查项ID、检查项目、眼睛状态、检查时间、眼动图形；所述检查参数设置表包括检查项ID、各类检查参数。

所述显示输出模块：生成波形和信息模板化报告并显示。

应用时，软件通过调用配置文件，针对每个记录方法设置控制参数，其中控制参数有：

(1、电信号切换时间；

(2、采样频率；

(3，单循环次数；

(4，单次采样点数；

(5，平滑平均数；

(6、每组循环间隔时间；

(7、OSP记录方式选择(开合，交叉，交叉开合，正常)；

(8、适应状态(明适应，暗适应)；

(9、背景灯状态；

(10、明适应时间；

(11、暗适应时间等；

(12、波形傅立叶数据处理。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims

1.一种临床眼静息电位测定系统，其特征在于，本系统包括感应器、交叉采集模拟开关电路、放大器模块、51单片机、上位机、光源，其中：

所述感应器用于采集眼动及非眼动的电信号OSP，采用左右两个眼电极；

所述交叉采集模拟开关电路包括两个CD4052数字控制模拟开关和一个隔离用的TLP521-4光电耦合开关；

所述CD4052数字控制模拟开关，包括第一输入端引脚12、14、15、11，第二输入端引脚1、2、3、4，第一输出端引脚13，第二输出端引脚3，控制引脚9、10；

所述TLP521-4光电耦合开关包括控制引脚10、12、14、16；

所述放大器模块包括前置放大器、后置放大器，所述前置放大器包括放大器通道1、放大器通道2；

每个CD4052数字控制模拟开关通过其输入端引脚连接一个感应器，通过其输出端引脚连接前置放大器中的一个放大器通道；

左右眼电极分别连接至各自CD4052数字控制模拟开关输入端的引脚；放大器通道1连接第一个CD4052数字控制模拟开关，放大器通道2连接第二个CD4052数字控制模拟开关；形成两条并行的正负电极连接电路；

所述CD4052数字控制模拟开关和TLP521-4光电耦合开关之间通过控制引脚连接，所述51单片机的IO引脚与TLP521-4光电耦合开关的输入脚相连，形成控制电路；

51单片机通过输出高/低电平控制TLP521-4光电耦合开关的通/断；TLP521-4光电耦合开关导通时， CD4052数字控制模拟开关的控制引脚的电平为低；断开时，CD4052数字控制模拟开关的控制引脚的电平为高，从而CD4052数字控制模拟开关有四种不同的接通方式，四种不同的接通方式为接地、正常、交叉和断开，所述第一输入端引脚12、14、15、11与第一输出端引脚13连接分别表示X0、X1、X2、X3四种接通选择，所述第二输入端引脚1、2、3、4与第二输出端引脚3连接分别表示Y 0、Y1、Y2、Y3四种接通选择，工作方式为：接通选择X1与X13，接通选择Y1与Y3，为正常采集工作状态；接通选择X2与X13，接通选择Y2与Y3，为交叉采集工作状态；

将眼电极OPS信号提供给放大器；所述放大器模块将采集的电信号放大；

所述上位机包括控制软件模块、采集信号分析模块、数据库、显示输出模块，其中：

所述控制软件模块，包括：控制交叉采集模拟开关的交叉连接；控制51单片机中AD转换模块完成模拟信号到数字信号的转换；控制指示灯亮灭及明暗适应；

所述采集信号分析模块：实现检测波形的最大最小值自动测量；以及实现检测波形和参考波形手动分析功能；

所述数据库，包括：建立用户病例，存储记录用户基本信息，姓名、年龄、性别；记录对应用户的电生理检测数据和曲线；记录用户电生理检测数据的分析曲线和分析数据；

所述显示输出模块：生成波形和信息模板化报告并显示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述参考波形手动分析功能，包括：波形峰值手动测量、波形手动平移、测量波形与数据库基础波形相减。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述左右两个眼电极为一次性银-氯化银电极。