CN101703394B - 桡动脉脉搏波检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桡动脉脉搏波检测装置，包括底座、滑动座、齿座、转臂、传感器连接体和传感器；滑动座安装在底座底部的滑轨上，滑动座和底座上都设有支撑和固定腕部的支撑面；齿座固定在底座上部，转臂通过转轴安装在齿座上，转臂与齿座的结合面通过齿面啮合，传感器连接体以滑移方式安装在转臂上，传感器安装在传感器连接体上。传感器输出端与信号采集装置相连，输出的信号由计算机进行后续处理。本发明使桡动脉充分暴露，在维持被检测者处于自然状态的同时，实现桡动脉脉搏波快速、准确的无创检测，解决桡动脉脉搏波检测过程中存在的检测点位置不易确定、外部施加压力不易确定和检测点位置容易变动的问题。

Description

桡动脉脉搏波检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测桡动脉脉搏波的装置，属于生物医学工程的人体信号检测技术领域。

背景技术

在每个心动周期内，由于心脏的收缩和舒张，动脉内的压力和容积也发生周期性的变化，导致管壁搏动，称为动脉脉搏。桡动脉因位于体表裸露处，便于检测，所以被认为是理想的脉搏检测部位。由于桡动脉位于上肢动脉的末端，此处脉搏波始于心脏，途经中央动脉和大动脉，所以其蕴藏了丰富的心血管状态信息。中医脉诊就是利用了桡动脉脉搏中包含的生理、病理信息进行诊断。此外，现代检测技术中桡动脉脉搏波的应用也很广泛。如由桡动脉和心源信号联合计算出的脉搏波传播速度可以定量评价上肢动脉的硬化程度，由桡动脉波形分析得到的增强指数和顺应性指标可以定量反映动脉的弹性状态，由桡动脉脉搏波得到的波形特征点和特征参数可以定量反映大动脉硬化状况，由桡动脉脉搏波波形面积变化得到的脉搏波波形特征量K指标可以较好的反映心血管系统中血管外周阻力、血管壁弹性、血液粘度和心输出量等生理参数。所以桡动脉脉搏波的准确获取是心血管疾病早期诊断的关键。

虽然桡动脉位于体表，相比于其他动脉此处脉搏相对容易检测，但是如何准确获取真实脉搏波形仍然是个问题。桡动脉脉搏波检测中存在的难点主要包括：①检测点位置不易确定，太靠近手臂桡动脉被桡骨和软骨包围，传感器不易与桡动脉完全接触，太远离手臂桡动脉被肌肉包绕，脉搏信号微弱，不利于后续的信号处理，此外当传感器的检测点偏离桡动脉时脉搏波形出现变形；②外部施加压力不易确定，压力太小不能获得清晰的桡动脉压力波形，压力太大波形会发生变形，影响波形的真实性，而且长时间施加较大压力会使被检测者产生不适感；③检测点容易变动，腕部活动灵活，而被检测者轻微活动造成的传感器与搏动点的相对位移就有可能导致获取的波形失真。

现有的桡动脉脉搏波检测方法和装置主要有以下几种：①箍带式：早期的桡动脉脉搏波检测多采用这种方式，先通过人工手动寻找桡动脉搏动点，再用箍带将传感器故定在该点，这种方法操作简单，但箍带施加的压力不好确定，得到信号的重复性不好，而且长时间箍住手腕容易产生不适感；②夹板式：如中国专利文献授权公告号CN201213788Y公开《一种便携式脉搏测量装置》，是将患者的手腕夹住，调整上夹体的位置，使得脉搏波传感器与桡动脉接触，这种装置没有考虑到检测者的个体差异性，而且不容易确定桡动脉搏动点的位置；③充气绷带式：如中国专利文献公开号为CN1903117公开的《非侵入性桡动脉血压波形量测系统及其应用》、公开号为CN1478438A公开的《手腕式血压计用套箍》和公开号为CN1383783A公开的《腕式血压计用腕套》，是将感应器以胶布或弹性带(如松紧带或橡皮圈等)固定于手腕的挠动脉上方，再将带有气袋的腕带套上手腕，给气袋充气，气袋对感应器施加压力，感应器再对桡动脉施加压力，而造成感应器所撷取的脉搏讯号增强，这种装置对桡动脉施加的压力比较固定，但成本高，需要气袋和气泵，操作复杂；④传感器阵列式：公开号CN101193587公开的《一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪》、公开号CN1226812公开的《脉搏检测装置、搏动检测装置及压力检测装置》和公开号CN1517060A的《脉搏波测定装置》中提到的检测脉搏波传感器阵列虽然可以解决搏动点定位的问题，但操作繁琐，需要连接气路，而且增加了信号处理的难度。

发明内容

本发明针对现有桡动脉脉搏波检测技术存在的不足，提供一种在维持被检测者处于自然状态的同时，实现桡动脉脉搏波快速、准确的无创获取的桡动脉脉搏波检测装置，以解决桡动脉脉搏波检测过程中存在的检测点位置不易确定、外部施加压力不易确定和检测点位置容易变动的问题。

本发明的桡动脉脉搏波检测装置采用以下技术方案：

该桡动脉脉搏波检测装置包括底座、滑动座、齿座、转臂、传感器连接体和传感器；滑动座安装在底座底部的滑轨上，滑动座和底座上都设有支撑和固定腕部的支撑面；齿座固定在底座上部，转臂通过转轴安装在齿座上，转臂与齿座的结合面通过齿面啮合，传感器连接体以滑移方式安装在转臂上，传感器安装在传感器连接体上。检测时，传感器输出端与信号采集装置相连，输出的信号通过计算机进行处理。

滑动座和底座上设有的支撑面，采用推拉式滑动调整两者位置，构成可调整尺寸的椭圆形支撑面。

转臂呈U型，其开口端的两内侧与齿座的两端面之间均设有转轴，并且两内侧面与齿座的两端面之间均为齿面啮合。

传感器连接体上设有能够使传感器连接体在转臂上滑动的卡隼。

传感器连接体可以只是一个安装传感器的连接件，也可以在该传感器连接体内设有能够调整传感器压力的压力调节机构。该压力调节机构是由安装在连接体上的传动轴和安装在连接体内的传动套组成的螺旋移动机构，传动轴与传动套螺纹连接，可在传动轴的上端设有压力调节旋钮。传感器安装在传动套的下端，传感器的非感应面与传动套相连。通过转动传动轴带动传动套和固定在传动套上的传感器上下移动，实现调节施加于桡动脉上的压力。

传感器采用压阻式压力传感器，传感器的感应部分为直径8mm～10mm有一定凸起的圆弧面，输出的信号中包含表征脉搏搏动情况的交流量和表征施加于检测部位外力大小的直流量，设置传感器中电桥电阻的阻值，使输出的脉搏波波形稳定时输出的直流量刚好为零或者处于零附近的一个很小的范围内，以此直流量数值作为指示外加压力是否调节合适的参考值。

本发明将被检测者的腕部在自然倾斜的状态下垫起并固定，使桡动脉充分暴露，在维持被检测者处于自然状态的同时，实现桡动脉脉搏波快速、准确的无创检测，解决桡动脉脉搏波检测过程中存在的检测点位置不易确定、外部施加压力不易确定和检测点位置容易变动的问题。

附图说明

图1是本发明实施例1的桡动脉脉搏波检测装置的结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是本发明的桡动脉脉搏波检测装置使用状态示意图。

图4是本发明实施例1的桡动脉脉搏波检测装置检测左臂桡动脉的示意图。

图5是本发明实施例1的桡动脉脉搏波检测装置检测右臂桡动脉的示意图。

图6是本发明实施例2的桡动脉脉搏波检测装置的结构示意图。

图7是图6的右视图。

图8是实施例2中传感器连接体内的压力调节机构的示意图。

图9是实施例2的桡动脉脉搏波检测装置检测左臂桡动脉的示意图。

图10是实施例2的桡动脉脉搏波检测装置检测右臂桡动脉的示意图。

其中：1、底座，2、齿座，3、转臂，4、传感器连接体，5、传感器，6、滑动座，7、滑轨，8、按钮，9、支承面，10、支承面，11、滑动卡隼，12、压力调节旋钮，13、外壳，14、传动轴，15、传动套，16、传感器感应部分，17、腕部，18、左臂桡动脉，19、右臂桡动脉。

具体实施方式

实施例1

本实施例桡动脉脉搏波检测装置的结构如图1所示，包括底座1、齿座2、转臂3、传感器连接体4和传感器5。底座1的下部设有滑轨7，滑轨7上安装有滑动座6，滑动座6可在滑轨7上滑动，以调节其位置。滑动座6上设有按钮8，以控制滑动座6在底座1上的滑动和锁定滑动位置。按钮8的底面连接着一个齿面，相应的滑轨7内侧也设有齿面，按下按钮8，两齿面分离，滑动座6可在底座1上滑动，松开按钮8，两齿面啮合，滑动座6被锁定。底座1上设有支撑面10，滑动座6上设有支撑面9，支撑面9和支撑面10构成椭圆形弧面，贴合人体腕部曲线，以支撑和固定人体腕部。通过移动滑动座6调节支撑面9和支撑面10之间的距离，使支撑面9和10可以构成不同尺寸的椭圆形弧面，从而保证被检测者的腕部能够全部容纳在两个支承面内并可靠固定。底座1的底部到支撑面9和10顶部的高度能够保证被检测者的腕部搭在支撑面9和10上时手部自然下垂。为了缓和被检测者的腕部被支撑面9和10夹持固定时的不适感，支撑面9和10最好采用弹性材料。通过这样的支撑和固定结构，使得手部自然下垂，桡动脉充分暴露，并且腕部得以有效固定，不但有利于波形稳定而且可以有效地减轻被检测者的疲劳感。

转臂3通过齿座2安装在底座1的上部，齿座2固定在底座1的上部，转臂3呈U型，其开口端的两个内侧面与齿座2的两个外侧面直接均设有转轴，并且均为齿面啮合(参见图2)，转臂3能够绕两侧转轴转动，并且转动时以啮合的齿面定位，以一定的步进角度转动，并自锁于任一步进角度。

传感器连接体4的两侧设有滑动卡隼11，传感器连接体4通过两侧的滑动卡隼11安装在U型转臂3的两条直臂上，传感器连接体4可在U型转臂3上滑动，以调节其位置。传感器5安装在传感器连接体4的内孔中。本实施例的传感器连接体4只是一个用来安装传感器5的连接件。传感器5固定在传感器连接体4内，传感器5的非感应面与传感器连接体4内表面相连。传感器感应部分16与检测点接触的部分为突起的圆弧面，便于实现传感器5与检测部位的单点接触。

本实施例桡动脉脉搏波检测装置的使用状态如图3所示。通过调节图1所示滑动座6和传感器5在A、B、C三个方向上的移动量并可靠锁定，实现左、右臂桡动脉脉搏波的准确检测，A方向是滑动座6相对于底座1的滑动方向，B方向是U型转臂3绕啮合齿面中心轴的转动方向，C方向是传感器连接体4在U型转臂3上的滑动方向。

图4和图5给出了本实施例的桡动脉脉搏波检测装置用于检测左臂桡动脉和右臂桡动脉的示意图。使用时，将本实施例的桡动脉脉搏波检测装置放置在水平桌面上或检测床的一侧，被检测者坐于桌旁或平躺在检测床上，其腕部18搭在支撑面9和支撑面10上。首先，按住按钮8，拖动滑动座6向底座1的支撑面10端滑动，直到被检测者腕部17被支撑面9和支撑面10夹紧不能自由活动，松开按钮8，锁定滑动座6。然后，采用手指触摸的方法找到所要检测右臂桡动脉18或左臂桡动脉19的搏动最强点。最后，一手持U型转臂3的封闭端，另一手按住滑动卡隼11，同时调节U型转臂3绕啮合齿面中心轴转动的步进角度和传感器连接体4在U型转臂3上的滑动量，直到传感器5的感应部分16垂直压到搏动最强点的正上方。松开双手，U型转臂3和传感器连接体4的位置自动锁定，传感器5以一定的力压在右臂桡动脉18或左臂桡动脉19上，开始检测。通过以上步骤可以实现如图4所示的左臂桡动脉检测和图5所示的右臂桡动脉检测。图4所示的左臂桡动脉检测和图5所示的右臂桡动脉检测的操作步骤是相同的，只需调整装置的放置方向。

实施例2

如图6和图7所示，本实施例的桡动脉脉搏波检测装置与实施例1相比，用于固定传感器5的传感器连接体4的结构不同，本实施例中的传感器连接体4内设有压力调节机构，增加了传感器5在D方向上的移动。

实验证实，在桡脉搏波检测过程中对动脉施加不同的压力会得到不同的脉搏波波形。压力太小不能获得清晰的桡动脉压力波形，压力太大波形会发生变形，影响波形的真实性，当外加压力调节适当时得到的脉搏波波形是最佳波形，此时的外加压力是最佳压力。为了得到最佳波形，本实施例增加了能够调节外部施加压力的结构。

图8给出了本实施例中传感器连接体4内的压力调节机构的结构，该压力调节机构是由安装在传感器连接体4上的传动轴14和安装在连接体4内的传动套15组成的螺旋移动机构，传动轴14与传动套15螺纹连接。

传动轴14的上端设有压力调节旋钮12，转动压力调节旋钮12，传动套15可在外壳13内上下移动。传感器5通过其非感应面连接在传动套15上。传感器连接体4的使用状态如图9所示，使用时，转动压力调节旋钮12，传动轴14转动使传动套15上下移动，固定在传动套15上的传感器5随之上下移动，使传感器5接触检测部位，上下转动传动轴14，即可调节传感器5施加检测部位的压力，当压力调节合适时，停止转动压力调节旋钮12使得传感器5锁定在当前位置，开始检测。检测完毕，通过转动压力调节旋钮12到初始位置，使得传感器5全部缩进传感器连接体4内，实现对传感器5的有效保护。

传感器5与检测点接触的感应部分17为突起的圆弧面，便于实现传感器5与检测部位的单点接触。传感器5采用压阻式压力传感器，输出的信号中包含表征脉搏搏动情况的交流量和表征施加于检测部位外力大小的直流量，设置传感器中电桥电阻的阻值，保证输出的脉搏波波形稳定时输出的直流量刚好为零或处于零附近的一个很小的范围内，以标定后直流量数值作为指示外加压力是否调节合适的参考值。

本实施例通过调节图6所示传感器5在A、B、C、D四个方向上的移动量并可靠锁定实现左、右臂桡动脉脉搏波的准确检测，D向为传感器5的上下移动方向。

图9和图10给出了本实施例的桡动脉脉搏波检测装置用于检测左臂桡动脉和右臂桡动脉的示意图。在完成实施例1所述的操作步骤后，按图6所示调节传感器5在D方向上的移动量可以实现如图9所示左臂桡动脉检测和图10所示右臂桡动脉检测。

Claims (5)

1.一种桡动脉脉搏波检测装置，包括底座、滑动座、齿座、转臂、传感器连接体和传感器；其特征是：滑动座安装在底座底部的滑轨上，滑动座和底座上都设有支撑和固定腕部的支撑面；齿座固定在底座上部，转臂通过转轴安装在齿座上，转臂与齿座的结合面通过齿面啮合，传感器连接体以滑移方式安装在转臂上，传感器安装在传感器连接体上。

2.根据权利要求1所述的桡动脉脉搏波检测装置，其特征是：所述转臂呈U型，其开口端的两内侧与齿座的两端面之间均设有转轴，并且两内侧面与齿座的两端面之间均为齿面啮合。

3.根据权利要求1所述的桡动脉脉搏波检测装置，其特征是：所述传感器连接体上设有能够使传感器连接体在转臂上滑动的卡隼。

4.根据权利要求1所述的桡动脉脉搏波检测装置，其特征是：所述传感器连接体内设有能够调整传感器压力的压力调节机构。

5.根据权利要求4所述的桡动脉脉搏波检测装置，其特征是：所述压力调节机构是由安装在传感器连接体上的传动轴和安装在传感器连接体内的传动套组成的螺旋移动机构，传动轴与传动套螺纹连接。

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