[发明专利]基于柔性压力传感器与红外探测的肠道内容物检测系统及方法

摘要

一种基于柔性压力传感器与红外探测的肠道内容物检测系统及方法，包括人工肛门括约肌执行机构、若干用于采集肠道压力的柔性压力传感器、红外发射与接收器、压力信息处理模块和微控制器，其中柔性压力传感器置于人工肛门括约肌执行机构内壁并与肠道表面紧密贴合，提取肠道压力并由压力信息处理模块进行处理并将肠道压力信息传送至微控制器，微控制器在收到肠道压力信息后经判断并向红外发射与接收器输出启动指令，并接受来自红外发射与接收器的红外信号传输强度信息，从而判断内容物类型信息，微控制器同时从肠道压力信息中计算出的肠道内容物数量，并与内容物类型信息一并发送至体外，从而实现便意感知系统重建。

主权项

一种基于柔性压力传感器与红外探测的肠道内容物检测系统的检测方法，其特征在于，所述系统包括：人工肛门括约肌执行机构、若干用于采集肠道压力的柔性压力传感器、红外发射与接收器、压力信息处理模块和微控制器，其中：柔性压力传感器置于人工肛门括约肌执行机构内壁并与肠道表面紧密贴合，提取肠道压力并由压力信息处理模块进行处理并将肠道压力信息传送至微控制器，微控制器在收到肠道压力信息后经判断并向红外发射与接收器输出启动指令，并接受来自红外发射与接收器的红外信号传输强度信息，从而判断内容物类型信息，微控制器同时从肠道压力信息中计算出的肠道内容物数量，并与内容物类型信息一并发送至体外，从而实现便意感知系统重建；所述的人工肛门括约肌执行机构包括：上、下两层的固定机构、中间摆臂和电机驱动机构，其中：固定机构套置于肠道外壁实现定位，中间摆臂与电机驱动机构相连并在径向平面内自由摆动，实现对肠道牵引与夹持；所述的电机驱动机构包括微型电机与紧凑型微型减速箱，减速箱齿轮最后一级与中间摆臂连接，驱动摆臂转动；所述的柔性压力传感器共三个且分别嵌入中间摆臂与上下两层固定机构的内壁中以及上层环状机构的上表面；所述的柔性压力传感器是内置耐水性电桥式压力传感器裸片的条状可弯曲肠道压力传感器，其中：压力传感器裸片设置于医用硅胶管内，充入生理盐水后于硅胶管两端使用丁基橡胶塞密封；所述的红外发射与接收器中的红外发射器发出红外信号后由在肠道另一侧的红外接收器接收，红外发射器和红外接收器分别设置于人工肛门括约肌机构内壁相对位置上；所述的压力信号处理模块包括：信号传输电路、精密放大电路和模数转换电路，其中：信号传输电路将内置于硅胶管内的压力传感器裸片采集的肠道压力传出给精密放大电路，精密放大电路将信号传输电路输出的微弱差分信号放大至模数转换电路的输入电压范围，模数转换电路将模拟电压信号转换为肠道压力信息；所述的检测方法，包括以下步骤：步骤1、肠道有内容物时，产生径向膨胀，肠道外壁挤压嵌入人工肛门括约肌机构内壁的压力传感器，当压力随内容物增多而增大并超过设定的压力阈值时微控制器控制开启红外发射与接收器；步骤2、红外发射器发出红外线，穿过肠道及内容物后被位于肠道另一侧的红外接收器接收并转换为接收强度信号传送至微控制器；当接收强度小于设定的液相阈值，则内容物为气体；当接收强度大于液相阈值并小于固相阈值，则内容物为液体；当接收强度大于固相阈值，则内容物为固体；步骤3、微控制器继续采集肠道压力值，并根据内容物的种类调用不同的内容物数量计算公式，结合肠道压力值计算内容物数量；步骤4、当内容物数量大于设定的排便阈值，微控制器则通过无线通讯模块发送肠道内容物信息与便意信号给体外控制模块，实现便意感知系统重建。