X線投照呼吸控制自動曝光儀制造技術

本發明專利技術提供一個Ｘ光拍照呼吸控制自動曝光儀，是醫用Ｘ光機拍攝胸片（或腹片）的新型自動曝光裝置，解決了Ｘ光照相中長期存在的不能自動曝光的難題。曝光儀可并聯在Ｘ光機手控曝光開關上，使機器增加自動曝光的功能。本發明專利技術利用呼吸傳感器獲取呼吸信號，經特殊設計的電子網絡處理后，控制Ｘ光機曝光，使照片必為典型吸氣相（或呼氣相）Ｘ光片。特別適用于不能聽從操作員指揮的嬰幼兒、聾啞人及昏迷的重病患者，由呼吸控制自動拍攝Ｘ光胸片。（*該技術在2007年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
x光拍照呼吸控制自動曝光儀屬于醫用x光機拍照曝光自動控制裝置，可并聯在x光機手控曝光開關上，對機器原有性能及功能均無影響。并聯此裝置后，操作員可不必手動控制曝光起始時刻，而由此裝置從被拍照的病患者身上獲取呼吸信號，經過本裝置處理后，自動發出命令，從而實現在拍胸片時，選取由吸轉呼的瞬間，在拍腹片時，選取由呼轉吸的瞬間，令x光機立即曝光。這樣拍成的x光片，必定為典型的吸氣相或呼氣相片子，比現在手控曝光拍照的x光片成功率高、典型性好。據查新所知，至目前為止，尚未發現有關文獻和專利報導此項技術。在實際調查中，得知北京各大、中、小醫院所使用的從美、日以及西歐、東歐諸國進口的x光機(包括80年代最新進口機器)或國產x光機，均無這種自動曝光控制裝置，一律為手控曝光。拍照時要求被照病患者與操作員相配合，聽從其吩咐“吸一口氣，憋住不動”。或者“呼出氣，憋住不動。”操作員趁此時刻，立即按下曝光開關，完成拍照。但對無法聽從操作員指揮的病患者拍照，操作員只能透過鉛玻璃窗口，觀察數米以外被照患者的呼吸狀態，憑工作經驗選擇最佳曝光時刻，通過手按開關進行曝光。顯然這種憑工作經驗的操作方式，難以準確掌握最佳曝光時刻，不可能每片都拍成典型的吸氣相或呼氣相。對于工作經驗尚不豐富的新操作員，掌握最佳曝光時刻困難尤為突出。本專利技術就是解決這個問題的自動控制裝置。特別適用于嬰幼兒、聾啞人及昏迷的重病患者，由呼吸控制自動拍攝x光照片。使用本裝置能避免重拍x光片造成的人力物力浪費，以及重拍貽誤的診斷時間，亦使被照病患者免受又一次x光輻射的損害。典型的吸氣相或呼氣相的x光照片，有利于對疾病的迅速準確診斷，同時對閱片醫生醫術水平的要求可相對降低。因此本自動控制裝置對廣大中小醫院或工作經驗尚不豐富的醫生及x光拍照操作員，有幫助提高醫療質量的作用。本專利技術的基本結構簡述如下。以壓電材料作為接收呼吸信號的敏感元件，構成呼吸傳感器。以結型場效應晶體管作成電壓跟隨器，進行阻抗變換，將高輸出阻抗的壓電呼吸傳感器與運算放大器相連。運算放大器將呼吸信號進行放大，放大后的呼吸交變信號，通過一個獨特網絡，變換為與呼吸信號同頻而相位相同或相反的矩形波信號，矩形波的前后沿正好對應呼吸的轉折點。利用矩形波的前后沿進行計數，并觸發雙穩態電路，使與x光機手控曝光開關并聯的繼電器常開點吸合，推動x光機曝光，從而實現x光拍照呼吸控制自動曝光。以下將給出一個具體實施例，并結合附圖對專利技術作進一步的詳細說明。本裝置的電原理圖如附圖所示，現參照該圖分述如下1.獲取呼吸信號的傳感器是一片壓電蜂嗚器片(壓電拾音器片亦可，實驗表明壓電蜂嗚器片更適用)。拍照時，將壓電傳感器的金屬電極面，以不接觸的方式對準患者的鼻孔，呼吸時氣流壓力的變化，使傳感器產生一個隨呼吸變化的電壓信號，送往后面的電子線路中。2.實用裝置上的壓電蜂嗚器片，安裝在金屬殼體支架上，接觸面要求平整緊密，利于熱傳導，以保證良好的散熱。因為人呼出的氣體帶有一定熱量，避免壓電蜂嗚器片受熱變形，影響壓電信號。3.壓電蜂嗚器片輸出阻抗高，用一級結型場效應管BG1作成跟隨器，與單端電源運算放大器324-1相連接。為了工作穩定和適當進行增益自動控制，BG1設計在高深度電壓負反饋下工作，要求電阻R4≈(3-4)R5。各級靜態工作點在附圖中已標出。4.人的呼吸頻率只有0.3～0.5赫芝，壓電蜂嗚器片的超低頻特性不太好，且有低頻電滯現象，在電路設計中，對R3這個電阻的阻值選擇一定要適度，一般取MΩ數量級。線路工作于超低頻，級間采取直接偶合。5.經第一級阻抗變換后，信號從電阻R5上取出，送至單端電源運算放大器324-1進行放大。6.由單端電源運算放大器324-1、二極管D1和D2、電容器C1、結型場效應對管BG2、BG3、電阻R11、電位器W、雙刀雙擲開關SN以及電壓比較器324-2組成一個獨特的網絡，這是本專利技術電子線路的核心。D1和D2選用2AK管，因二極管D上有壓降，故設置電位器W，利用其中間抽頭與BG2的S極之間的電壓，補償掉二極管D上的壓降。在調靜態工作點時，將電位器W中間抽頭的電位值，從高往低調整，逼近而略高于R11上端的電位值。將這兩點的電位差，經過雙刀雙擲開關SN，送至電壓比較器324-2的十、一極輸入端進行比較。使其輸出處于高電平。同理，當雙刀雙擲開關SN轉換到另一位置時，電壓比較器324-2則處于低電平。當超低頻交變呼吸信號輸入這個網絡時，就可變換成與呼吸信號同頻同相或同頻反相的矩形波信號輸出。矩形波的前后沿正好對應呼吸信號中由呼轉吸或由吸轉呼的轉折點。以此矩形波的前后沿計數和觸發雙穩態電路，就可保證x光機啟動曝光的瞬間，正是由吸轉呼或由呼轉吸的最佳曝光時刻。這個網絡中元器件較少，參數適當，避免了低頻電路中，通常使用大容值大體積電容器等元器件。7.拍攝的x光照片是典型性吸氣相還是呼氣相，由附圖所示的雙刀雙擲開關SN兩檔轉換來實現，也就是將隨后所接的電壓比較器324-2的十、一極倒換一下即可。8.將電壓比較器324-2輸出的與呼吸信號變化同步、相位相同或相反的矩形波，送至通用的BCD十進制計數譯碼電路，拍照時，按下附圖所示的按鈕AN1，則一方面x光機開始預熱(約需0.8～1秒);另一方面計數電路由置零狀態轉為計數狀態。當呼吸三次時(根據使用試驗選三次較合適，也可選更多或更少的次數)，BCD十進制計數譯碼電路第三輸出端輸出一個負脈沖，將R-S觸發器觸發翻轉，輸出高電平，三極管BG4導通，小型快速直流繼電器J與x光機手控曝光開關并聯的那一組常開點吸合，x光機立即曝光。通過繼電器使本裝置內部的電子線路與x光機進行電隔離，當繼電器吸合時能推動x光機曝光。與曝光同時，繼電器J的另一組常開點吸合，將電源接至用壓電訊響器做成的曝光訊響器LB上，發出響聲，告知操作員已經曝光。9.因為這種拍照方式是在呼吸動態中進行的，曝光過程所用的時間不允許太長，一般不得長于0.1秒，所以儲能濾波電容器C3和C4不宜選擇太長，一般選470～1000μF。否則即使可控硅SCR已關斷，干電池電源已停止供電，但整機電路仍可由C3和C4供電較長時間，使曝光時間過長，這是動態(呼吸運動)拍照所不允許的。10.本裝置還設計了一個監視呼吸狀態的輔助電路，如附圖下部的電路圖所示。其單端電源運算放大器324-3輸出端接一支紅色發光管LED，此發光管的閃爍是與被拍照患者的呼吸同步的。把這個紅色發光管LED引到操作臺前，操作人員不必透過防護鉛玻璃窗口觀察被照患者，只要就近觀察發光管LED的閃爍，就可知道患者的呼吸狀態。一旦曝光完畢，發光管LED亦熄滅。這個輔助電路雖不是自動控制電路的必須電路，但它的設置，改善了操作人員觀察病患者呼吸的條件，是當前x光機使用條件的一大改善。11.這個裝置中還設計了一個自動關機節電網絡，參見附圖右上部。它由單向可控硅SCR、電阻R16、按鈕AN2、儲能電容器C4及繼電器J的一組常閉點構成。9V干電池電源正端，通過繼電器J的常閉點接至可控硅SCR的陽極，當按一下按鈕AN2，可控硅SCR被觸發導通，整機上電。在曝光過程中，繼電器J的常閉點斷開，可控硅SCR由于電容器C4儲能，陰陽極反向偏置，由導通轉為關斷。曝光完畢后，繼電器J的常閉點又接通，但可控硅SCR已本文檔來自技高網...

【技術保護點】
由呼吸傳感器配合電子線路和繼電器，組成的Ｘ光拍照呼吸控制自動曝光儀，其特征是：（ａ）傳感器以壓電材料作為感受呼吸信號的敏感元件；（ｂ）電子線路中有一個獨特的網絡，能將超低頻交變呼吸信號，轉換為同頻同相或同頻反相的矩形波信號，其前后沿 與呼吸信號中由吸轉呼或由呼轉吸的轉折點相對應；（ｃ）電子線路的輸入級具有阻抗變換及深度電壓負反饋功能；（ｄ）本裝置中采用繼電器，將裝置內部的電子線路與Ｘ光機進行電隔離，當繼電器吸合時能推動Ｘ光機曝光；（ｅ）電子線路設計了監視呼吸 狀態的輔助電路；（ｆ）電子線路中有一個自動關機節電網絡；（ｇ）電子線路以干電池供電，避免引用２２０Ｖ交流電源。

【技術特征摘要】
1.由呼吸傳感器配合電子線路和繼電器，組成的X光拍照呼吸控制自動曝光儀，其特征是(a)傳感器以壓電材料作為感受呼吸信號的敏感元件；(b)電子線路中有一個獨特的網絡，能將超低頻交變呼吸信號，轉換為同頻同相或同頻反相的矩形波信號，其前后沿與呼吸信號中由吸轉呼或由呼轉吸的轉折點相對應；(c)電子線路的輸入級具有阻抗變換及深度電壓負反饋功能；(d)本裝置中采用繼電器，將裝置內部的電子線路與X光機進行電隔離，當繼電器吸合時能推動X光機曝光；(e)電子線路設計了監視呼吸狀態的輔助電路；(f)電子線路中有一個自動關機節電網絡；(g)電子線路以干電池供電，避免引用220V交流電源。2.按權利要求1所述的裝置，其特征是傳感器中的壓電元件，安裝在金屬殼體支架上，接觸面要求平整緊密，利于熱傳導。3.按權利要求1所述的裝置，其特征是有一個獨特電子網絡，構成如下(a)一個單端電源運算放大器，它的輸出端接兩支正負極性反向并聯的二極管，再與一個電容器串聯，電容器負端接地;(b)反向并聯的兩支二極管兩端，分別接至兩支場效應晶體管的G極，對應運算放大器輸出端和二極管共結點的那支場效應管(BG2)，D極接正電源，S極通過一個電位器接地，構成一個電壓跟隨器。對應二極管和電容器共結點的那支場效應管(BG3)，D極接正電源，S極通過一個電阻接地，構成另一個電壓跟隨器;(c)在調靜態工作點時，前一個電壓跟隨器的場效應管(BG2)的S極上接的電位器，其中間抽頭的對地電壓，調節到與后一個電壓跟隨器的場效應管(BG3)的S極對地電壓(即S極...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪少文，霍苑，
申請(專利權)人：汪少文，霍苑，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]