基于LabVIEW的食管動(dòng)力檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要 設(shè)計(jì)了一種基于虛擬儀器技術(shù)的食管動(dòng)力檢測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)食管動(dòng)力信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、顯示以及數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄與分析處理等功能，用于消化道動(dòng)力障礙性疾病的輔助診斷。本文介紹了系統(tǒng)的硬件組成、下位機(jī)設(shè)計(jì)和LabVIEW環(huán)境下的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 食管動(dòng)力 USB 單片機(jī) LabVIEW SPCE061A PDIUSBID12

引 言
消化道的動(dòng)力功能是消化系統(tǒng)重要的生理功能，消化道的動(dòng)力活動(dòng)是消化和吸收的基礎(chǔ)。近年來(lái)，由于社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)激烈、生活節(jié)奏加快、飲食結(jié)構(gòu)變化以及人們心理、精神等因素，胃腸動(dòng)力障礙性疾病(DGIM)發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。2006年，功能性胃腸病(FGDs)的羅馬III標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)世，加深了人們對(duì)消化道動(dòng)力的認(rèn)識(shí)。FGDs需要排除炎癥、感染、腫瘤及其他結(jié)構(gòu)異常等器質(zhì)性病變，并根據(jù)癥狀作出診斷。同樣，作為FGDs中的一種，DGIM也不能用器質(zhì)性疾病機(jī)理解釋癥狀。因此，消化道動(dòng)力檢測(cè)作為消化道疾病其他檢查方法的補(bǔ)充，對(duì)于研究和診斷胃腸動(dòng)力障礙性疾病，有較高的臨床意義。
本系統(tǒng)由下位機(jī)與上位機(jī)組成。下位機(jī)負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給上位機(jī)；上位機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的顯示、分析等工作。上位機(jī)軟件采用LabVIEW開(kāi)發(fā)。LabVIEW作為圖形化編程環(huán)境的引領(lǐng)者，不僅直觀易學(xué)、開(kāi)發(fā)功能強(qiáng)，而且程序的可重用性高，儀器驅(qū)動(dòng)功能強(qiáng)大，能與第三方軟件輕松連接。使用LabVIEW進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，可以充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和傳輸能力及LabVIEW提供的大量擴(kuò)展功能庫(kù)和軟件工具包，大大豐富和增強(qiáng)了儀器的功能。

1 系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)采用腔內(nèi)壓力記錄法中的毛細(xì)管液壓灌注法進(jìn)行食管動(dòng)力檢測(cè)。四通道測(cè)壓導(dǎo)管內(nèi)注滿(mǎn)蒸餾水后插入食管中，測(cè)壓導(dǎo)管側(cè)孔處的食管壓力通過(guò)無(wú)伸縮性的水柱傳至壓力傳感器的敏感膜片上，可測(cè)得食管4個(gè)不同位置的壓力信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大調(diào)理后，接到下位機(jī)的模擬量輸入口。由下位機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)USB接口傳送給上位機(jī)。由上位機(jī)軟件設(shè)定灌注壓力，通過(guò)USB接口傳送給下位機(jī)，下位機(jī)輸出脈寬調(diào)制輸出信號(hào)控制檢測(cè)儀中的電機(jī)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2 下位機(jī)設(shè)計(jì)
下位機(jī)主要由凌陽(yáng)公司16位單片機(jī)SPCE061A和Philips公司的USB接口芯片PDIU／SBDl2(簡(jiǎn)稱(chēng)D12)組成。SPCE06lA擁有32位可編程的多功能I／O端口和2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，內(nèi)部集成了7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器，兼具低電壓復(fù)位／監(jiān)測(cè)功能。SPCE061A的模擬量輸入口IOA[O～3]接檢測(cè)儀4路壓力信號(hào)，脈寬調(diào)制輸出口IO138接檢測(cè)儀的電機(jī)，SPCE061A與D12的連接如圖2所示。