舌体水份含量测量仪的研制

　　舌诊是中医诊断学的重要研究内容之一,通过观察舌象了解机体的生理功能和病理变化,并作为辨证论治的依据之一[1]。舌体的湿(水份含量)是舌象的重要参数,“看舌八法”中的第五法即为判别舌体的干湿润燥程度[2, 3]。同时舌津液也是影响舌面温度的主要因素之一,是计算舌体三维温度场的客观依据[4]。但是舌诊具有其模糊性,从古至今,传统的中医临床舌诊手段始终停留在单凭医生个人的视觉经验来判断,因而受到人的主观因素的限制和外界客观条件(气候、光线、背景色)的影响,难以有完全一致的、精确的、定量的标准,这就促使中医利用现代科技,使诊断从直观感觉向客观记录发展,从定性分析向定量分析发展,使原有的长处和传统特色更能得到充分的发挥。

　　目前国内外已经试制出的测量舌体水份含量仪器所采用的方法主要有3种:一是使用精密试纸[5],用秒表记录试纸完全浸润所需时间,该方法虽然简单易行,但是精度太低;二是使用激光[6]或者红外[7],比较入射波与反射波的差别,虽然可以实现无接触测量,但是由于舌面的复杂性致使反射波的衰减受到包括湿度在内众多因素的影响,测量结果偏差较大;三是使用陶瓷镀金电极板[8],利用不平衡电桥原理测量与舌体接触后的阻值大小。第三种方法在舌体较干状态下具有较好的精度和响应时间,天津中医学院中医工程研究所研制的舌津液测定仪就是利用的此原理。但是该方法在舌体高湿状态下精度变差,同时镀金电极板的造价高,可重复性差,为防止极化附加的DC/AC装置使得仪器体积较大。为此,基于质传递速率原理设计了一种新型舌体水份含量测量仪。

　　1　测量原理及湿度传感器的选取

　　实验证明,如果直接使用湿度传感器去测量舌体湿度,在极短的时间内湿度传感器就会因过量程而无法显示。

　　为了解决这个问题,紧贴湿度传感器表面覆加了一层过滤膜,以延缓质量传递的速率。同时,介质膜的引入极大地增强了测量仪的卫生度。在每次测量后只需更换新膜就可以达到消毒,防止传染的效果。选用的复合膜结构如图1所示。

　　水分子通过复合膜的传质阻力分布可转化为类似电路的混联(串联(并联)阻力模型[9]:

　　其中

　　式中L1和L2分别为涂层厚度和致密层厚度,L′1为涂层进入非对称底膜致密层缺陷孔部分的深度,ε′为致密皮层表面缺陷孔孔隙率,A是一个由渗透膜材质决定的常数。当水分子通过膜渗透时,由于水分子间及水分子和聚合物链段之间相互作用可能有成簇迁移、溶胀等现象发生,使水分子在膜中的溶解不符合Henry定律,因此这里认为水分子在膜涂层和致密表皮层中的渗透系数P1(p)和P2(p)是舌体侧压力的正比例函数。