CN102293644B - 血液流动状况检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种血液流动状态检测装置及检测方法，所述检测装置包括充气压力束缚带、检测主机、与检测主机连接的温度传感器及湿度传感器；所述检测主机包括有控制按钮、开关稳压电源电路、单片机中央控制-处理单元、前置放大器、A/D转换电路、显示器及蜂鸣器。检测方法为限制近心端血流一定时间后解除限制，测量远心端部位皮肤温度、湿度的变化并与血流状态正常人群标准参数比较，判断受试者是否存在血管内皮机能障碍，评估受试者心血管硬化和血液动力学早期症状的严重程度。本发明结构简单，成本低，操作方便、无创伤无痛苦，可用于常规体检和社区普查。
Description
技术领域
本发明属于血液流动状况检测技术领域，特别涉及一种血液流动状况检测装置及检测方法。
背景技术
目前，全国现有1.6亿名高血压患者，每年300万人死于心脑血管疾病。我国大城市心脑血管疾病的发病年龄明显前移，30多岁发生脑梗死、脑出血及心肌梗死的患者时有发生，尤其是20世纪末期及其以后出生的人群，其饮食习惯、工作方式及运动量的减少，更为血管疾病的发生创造了条件。更为遗憾的是，调查显示我国普通人群中，90％的人对自己的血压以及判断高血压的标准水平不甚了解，95％的人不清楚自己的心脑血管系统健康情况，60％的人缺乏定期体检和相关医学指导。
近年来，许多流行病学研究和大规模临床试验均证实，血管结构与功能的变化与心脑血管疾病的发生和预后有非常密切的关系。一般认为，动脉壁增厚、变形或硬化将导致动脉弹性功能下降或机能减退，即动脉硬化。
从病理学角度来看，动脉硬化可分为粥样硬化、细小动脉硬化和Monckeberg型中膜钙化这3类。通常所说的动脉硬化多指动脉粥样硬化。动脉硬化的病变发展后，在动脉内可形成复合病变，引起动脉内腔狭窄、闭塞等，还有动脉壁变得脆弱化等病患。动脉弹性下降可使收缩血压升高、舒张期血压下降、脉压差增大；发生在冠状动脉的斑块，可能会引起心绞痛和心肌梗死；发生在大动脉可能会引起大动脉瘤；发生在下肢动脉可以引起闭塞性动脉硬化症；发生在颈动脉和脑血管，则会引起脑梗塞。
动脉硬化在初级阶段是可逆的，但是随着病变的进展，这种改变将逐渐成为不可逆转性病变。所以，进行早期检测的临床意义非常大。
现在，医学界逐渐意识到血管壁病变及其发生发展所致的管腔病变是心肌梗死、中风等各种心血管并发症的基础。因此，如何早期诊断动脉硬化，积极干预治疗、改善愈后，提高生存及生活质量成为医学关注的热点。 适宜做动脉硬化早期检测的重点人群有五大类。 首先是年满65周岁以上的人群；其次是那些已被诊断为高血压、高脂血症、糖尿病、代谢综合征、冠心病和脑卒中的患者或者相关指标达到临界值的人；另外，有早发心脑血管疾病家族史、肥胖、长期吸烟、高脂饮食、缺乏体育运动、精神紧张或精神压力大及A型性格等心脑血管疾病高危因素的人也应及早进行检测；还有长期头晕不适等症状尚未明确诊断者，以及有活动后或静息状态下胸闷、心悸等心前区不适症状尚未明确诊断的人。
应该注意的是，年龄的增加、高血压、高血脂、糖尿病、吸烟被认为是动脉硬化的五大危险因素。如果这些危险因素有几项同时存在，动脉硬化性疾病的发病概率也会成倍增加。 最近的研究提示，糖耐量异常、高脂血症、高血压、内脏脂肪积蓄型肥胖等疾病可明显增加动脉硬化性疾病的风险，所以它们也被称为复合危险因素症候群。这些病患不仅与遗传有关，还与营养过度、运动不足等不良生活习惯有着很大关系。这也表明，对于动脉硬化应早期检测，从而及早治疗以使病变逆转。
1、动脉硬化的诊断方法分为：①判断动脉硬化的形态学变化（肥厚、血栓、粥瘤、钙化）的超声波检查（颈动脉内中膜厚度：IMT，板块），CT，MRI，血管造影检查；②判断动脉壁的硬化程度的脉搏波传导速度PWV、僵硬度参数等方式。 上个世纪九〇年代法国科学家发明了自动化脉波波速PWV（ Pulse Wave Velocity）测定仪之后，日本和韩国也相继研发成功了类似仪器。这类仪器的研发成功，使动脉硬化早期检测系统对血管性疾病，尤其是动脉硬化程度及管腔闭塞性情况的无创检测成为可能。目前，欧姆龙/科林VP－1000动脉硬化早期检测装置在国内大医院有一定的普及率，该装置通过测量受检者的臂踝脉搏波传导速度baPWV（brachial-ankle Pulse Wave Velocity）来评估血管弹性，还采用示波法测量踝臂血压比值，即ABI （Ankle-Brachial Blood pressure Index），以诊断下肢动脉闭塞。
2、PWV是判断与心脑血管疾病有密切关系的动脉壁硬化程度的指标。运用“当动脉硬化时由心脏输出的血液产生的波动(脉搏波)的传导速度会加快”这一原理，测量2次心跳之间的波动(脉搏波)传导速度判断血管的弹性程度。PWV可以作为将来患粥样动脉硬化或冠状动脉硬化疾病风险因子的评估指标。 传统PWV检查是采用张力法，测量劲动脉、股动脉的脉搏波传导速度。这一方法需要受测者脱下裤子、测试者人工找点、用尺子人工量距离记录并计算。它是局部的动脉检查，需要专业医生操作，测试结果受人为影响因素大，操作时间长，所以多年来一直没有得到临床推广。
传统的张力法原理为：测试者将压力波传感器压在患者动脉正上方，使动脉的一部分尽量变成适当的扁平状，以使动脉内部的压力直接传导给压力传感器。为获取准确的结果该法检测要求苛刻：探头必须位于血管的正上方；操作人员必须用力将检测的血管压成适当扁平状；被检测血管的下方必须有硬物支撑。其中任何一项要求没有达到都会造成检测结果不准确。欧姆龙科林动脉硬化检测装置则是通过测量baPWV来评价全身血管弹性，预测心脑血管疾病的风险。该仪器使用线性膨胀技术，应用双重袖带，检出四肢的脉搏波形，需输入身高、体重参数，是一个全身性检查。 日本千叶大学和慈惠医大专门做了脉搏波传导速度影响因子的研究，结果为：弾性率、血管径和壁厚、血液粘度、血管内圧、心率、心搏出量、血管运动神经、血流速度等均是其影响因素。因此，对脉搏波传导速度采取单纯血压补正不是非常合理。同时，世界上还没有一个公认的方法和公式。首先人体的血压本身就是一个波动的数值，况且进行血压补正的对比值是由健康人群测得的特性曲线获得，并不适用于病人。如降压治疗中的患者，就有许多血压值和PWV的变化背离情况。但统计表明，高血压患者的收缩压每降5毫米汞柱，的确可使脉搏波传导速度减慢1.3米/秒。所以又必须检测血压，以修正PWV。这是一个矛盾。 ABI是判断由粥样动脉硬化引起的下肢动脉狭窄、阻塞的指标。通过同步测量四肢的血压，再由脚踝收缩压除以上臂收缩压中较高的值，得出结果。根据ABI，可以判断下肢动脉的狭窄、阻塞情况。对于阻塞性动脉硬化症(ASO)的诊断和术后观察最合适。此外，通过观察左右上臂血压差，可以检测出大动脉炎症和锁骨下动脉狭窄等上肢动脉的异常情况。ABI作为诊断阻塞性动脉硬化症(ASO)的指标被普遍使用，其判断标准是由AHA(美国心脏学会)1993年制定的: 其判断标准为：0.9<ABI<1.3为正常；ABI≤0.9，有动脉阻塞的可能性；ABI≤0.8，动脉阻塞的可能性极高；0.5≤ABI<0.8，至少有一处动脉阻塞；ABI<0.5，有多处动脉阻塞存在；ABI≥1.3，血管有疑似钙化。
美国专利US2006/6018237公开了一种用于监控血流速度、血流容积、血压、颅内压（ＩＣＰ）、血流中栓塞的存在以及其它与血流相关的系统，所述系统包括一个便携式非侵入数据采集设备。法国专利FR2005/000718公开了一种用光扫描显微镜测量微观物体在流体如血流中移动的速度的方法，包括如下步骤：通过在含有所述物体的平面上进行ｘ和ｙ光扫描而捕获图像；在平面（ｘ，ｙ）上检测平面（ｘ，ｙ）上的标记；由如此确定的斜率估计物体的速度ｖ↓［ｘ］。中国专利200420037211公开了一种脑血流动力学分析仪器，包括检测系统、采集分析系统、存储输出系统，其特征在于检测系统包括连续波多普勒血流速度波形检测模块，脉冲式超声颈动脉管径检测模块和臂式电子血压测量模块。
美国专利US2006/6018237公开了一种用于监控血流速度、血流容积、血压、颅内压（ＩＣＰ）、血流中栓塞的存在以及其它与血流相关的系统，所述系统包括一个便携式非侵入数据采集设备。法国专利FR2005/000718公开了一种用光扫描显微镜测量微观物体在流体如血流中移动的速度的方法，包括如下步骤：通过在含有所述物体的平面上进行ｘ和ｙ光扫描而捕获图像；在平面（ｘ，ｙ）上检测平面（ｘ，ｙ）上的标记；由如此确定的斜率估计物体的速度ｖ↓［ｘ］。中国专利200420037211公开了一种脑血流动力学分析仪器，包括检测系统、采集分析系统、存储输出系统，其特征在于检测系统包括连续波多普勒血流速度波形检测模块，脉冲式超声颈动脉管径检测模块和臂式电子血压测量模块。
总之，作为综合评估动脉硬化程度的指标，PWV及ABI检测具有无创性、简捷、时间短、可重复性强等优点，已逐渐应用于临床，但目前仍然有一些问题。即这类仪器价格昂贵，只有部分大医院有能力购买，检测费用也高。
人们急需一类能够在家使用的自检仪器，随时监测血压变化和血管硬化状况，要求价格低、操作方便、无创伤无痛苦，还能用于常规体检和社区普查，对血管早期病变的早期诊断和早期干预提供重要的依据。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而提供一种血液流动状况检测仪器和检测方法，其结构简单，成本低，操作方便、无创伤无痛苦，可用于常规体检和社区普查，对血管早期病变的早期诊断和早期干预提供重要的依据。
本发明是这样实现的，一种血液流动状态检测装置，包括充气压力束缚带、检测主机、与检测主机连接的温度传感器及湿度传感器；所述检测主机包括有控制按钮、开关稳压电源电路，还包括有：
由一单片机构成的中央控制-处理单元，所述中央控制-处理单元包含有时钟电路、存储器、看门狗定时器、计数器、数据输入/输出接口；用于预设阀值，确定温度和湿度电压采集的正确步骤，判断采集时初始条件的正确与否；对采样数据进行统计和计算；将计算结果送至显示器显示；存储检测结果或数据；根据检测结果得到的数据判断传感器的信号超过预设阀值时向报警器发出报警信号；
前置放大器，用于将来自所述温度传感器及湿度传感器的信号转换为电压信号并放大；
A/D 转换电路，用于将所述前置放大器放大的信号进行模/数转换，并传递给中央控制-处理单元；
显示器，用于显示中央控制-处理单元输出数据或图像信号；
蜂鸣器，用于接收报警信号后发出声响。
其中，所述温度传感器包含有一环境温度传感器、两通过数据导线连接的皮肤温度传感器一及皮肤温度传感器二；所述湿度传感器包含一环境湿度传感及一皮肤湿度传感器。
所述温度传感器温度分辨率不低于0.05oC，所述温度传感器置于空心管状结构探头中，该探头管壁采用绝热材料制成。
所述检测主机通过有线或无线与计算机连接。
所述温度传感器的输出端连接有跟随器，用于将温度传感器的电压信号反向放大。
本发明的另一目的在于提供一种多功能电子测量仪，包括电子血压测量模块，还包括有所述的血液流动状态检测装置，所述电子血压测量模块通过数据导线与所述血液流动状态检测装置的检测主机连接。
本发明的另一目的在于提供一种运用所述的血液流动状态检测装置检测血流状态参数的方法，其采用限制近心端血流一定时间后解除限制，通过测量远心端部位皮肤温度、湿度的变化来测量血流的恢复速度或血流量的改变，并与血流状态正常人群的标准参数比较，判断受试者是否存在血管内皮机能障碍，评估受试者心血管硬化和血液动力学早期症状的严重程度；具体包括以下步骤：
（1）记录受试者种族、年龄、性别，在预定的检测条件下，测量并记录受试者当前身体基本生理参数，包括体温、血压和脉搏；
（2）测量并记录受试者两远离心脏部位的皮肤表面温度和表面附近的湿度；
（3）限制血流条件成就时在所述两部位中离心脏较近的部位暂时限制血流；
（4）当达到限制血流解除条件时，解除血流限制；
（5）测量并记录限制血流前的同一远心端处的皮肤温度和湿度变化；
（6）测量并记录从解除限制到同一远心端处皮肤温度突然上升时的时间差；
（7）按当前检测环境条件和受试者种族、年龄、性别及生理参数条件，从标准时间差数据库中调出与条件基本一致的标准时间差；
（8）对比受试者的时间差与所述标准时间差，根据二者的差异程度，判断受试者的血管状态和血液动力学参数改变的程度。
所述预定的检测条件包括环境条件及温度传感器探头的开始检测条件；所述环境条件为温度18-25oC，湿度30%-70%，风速小于0.2m/s，无显著辐射或对流换热热源；所述温度传感器探头的开始检测条件为传感器探头温度接近或等于皮肤温度。
步骤（3）中限制血流的条件为要限制血流的部位和远心端检测部位的温度达到平衡。
步骤（4）中解除限制的条件为限制血流后限制血流部位和远心端检测部位的温度达到平衡。
本发明还提供一种运用所述血流状态参数检测方法测量类似于ABI的K参数的方法，包括以下步骤：
先分别测量得到两侧上肢的时间差，再检测得到两侧下肢的时间差，用左侧下肢时间差除以两侧上肢时间差中较小的一个差值，得到左侧K参数，用右侧下肢时间差除以两侧上肢时间差中较小的一个差值，得到右侧K参数。
本发明的基本原理是：心脏病以及动脉粥样硬化的早期症状可以通过冠状动脉外围细胞内的内皮状态看出。内皮的功能是保护血管壁免受损伤，维持正常的血流和血压。不久前，美国的研究人员发现，指尖测试可以查出内皮机能障碍这类心脏病早期症状。这项研究的全称叫做动脉末梢充血张力测定法（RH-PAT）,具体就是看血流经过手指尖时，指尖血流量的变化。首先，血流量被测定后，一个膨胀血压环限制血液流向手臂达5分钟。 然后拿走血压环以后，重新测量指尖血流量，以测定指尖部位对血流被阻后重新流淌的反应速度。研究人员还用了另一种方法：将导液管插入被血压环卡住动脉，对血管拍X光片进行调查。94人参加了这项调查活动，结果显示这些人都没有动脉方面疾病。但是指尖测定方法却显示其中55人有内皮机能障碍症状。这种方法显示健康人的手臂，血流很快恢复正常，但是有心血管症状的病人却反应很慢。 在胸部疼痛病人中，这种无创伤指尖测定法在诊断心脏病早期症状方面非常有效。但是血流量的检测需要昂贵的仪器，且准确性有限，病人检测时有一定痛苦。
本发明同样采用先限制血流，一段时间突然放松后测量血流恢复快慢的方法。但却是采用测量相关部位皮肤温度变化的方式来测量血流的恢复速度或者血流量的改变。限制血流后，相关部位的温度应该略低于限制前。突然放松后，由于血液流量的恢复，该部位的温度会迅速回升。根据回升的速度，即可判断是否存在内皮机能障碍，评估心血管硬化和血液动力学早期症状的严重程度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的血液流动状况检测装置的方框结构示意图；
图2是本发明实施例提供的血液流动状况检测装置使用方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作详细说明如下。
参见图1，一种血液流动状态检测装置，包括充气压力束缚带、检测主机、与检测主机连接的温度传感器及湿度传感器；所述检测主机包括有控制按钮、开关稳压电源电路，还包括有：
由一单片机构成的中央控制-处理单元，所述中央控制-处理单元包含有时钟电路、存储器、看门狗定时器、计数器、数据输入/输出接口；用于预设阀值，确定温度和湿度电压采集的正确步骤，判断采集时初始条件的正确与否；对采样数据进行统计和计算；将计算结果送至显示器显示；存储检测结果或数据；根据检测结果得到的数据判断传感器的信号超过预设阀值时向报警器发出报警信号；
前置放大器，用于将来自所述温度传感器及湿度传感器的信号转换为电压信号并放大；
A/D 转换电路，用于将所述前置放大器放大的信号进行模/数转换，并传递给中央控制-处理单元；
LCD显示器，用于显示中央控制-处理单元输出数据或图像信号；
蜂鸣器，用于接收报警信号后发出声响；
其中，所述温度传感器包含有一环境温度传感器、两通过导线连接的皮肤表面温度传感器；所述湿度传感器包含一环境湿度传感及一皮肤表面湿度传感器；前述传感器的输出端均通过导线与前置放大器连接，传感器信号经所述前置放大器放大以后进入A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，然后进入由单片机构成的中央控制-处理单元对信号进行处理转换为可读数据，并通过LCD 显示器显示。
记录温度或解除血流限制，检测完成结束，或操作失误时，都需与中央控制-处理单元连接的蜂鸣器来完成。检测主机可采用220V/110V交流电源，也可采用5V-9V可充电电池。为避免两种电源之间相互干扰，还包括有电源转换器。
1）前置放大器
可采用但不限于惠斯通电桥（wheatstone bridge）作为前置放大器，其将来自热电阻的温度信号转换为电压信号，然后将微弱的电信号放大。为了确保信号的线性补偿特征不受后继电路的影响，在温度信号的输出端接一个跟随器，将通过跟随器的温度电压反向放大，使随温度升高而递减的电压变为递增，形成温度与电压之间的正的线性关系。
2）A/D 转换电路
可采用但不限于MAX1911的12位集成电路作为A/D 转换电路，电路内设参考电压和时钟。A/D 转换电路受单片机（中央控制处理单元）的控制，后者通过片选口和读写口启动A/D 转换，转换完毕由单片机分两次读出转换数据的低8位 和高4位。
3）中央控制-处理单元
可采用但不限于AT89S52单片机作为检测控制和数据处理的中央单元。它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52芯片具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52芯片 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
由单片机构成的中央控制-处理单元，作为检测控制和数据处理的中央单元，其执行以下基本功能：
1、确定温度和湿度电压采集的正确步骤，判断采集时初始条件的正确与否；
2、对采样数据进行统计和计算；
3、将计算结果送至显示器显示；
4、存储检测结果或通过接口连接RAM 数据存储器存储数据；
5、检测提示音响或报警控制；
所述温度传感器是红外传感器、热电阻传感器或热电偶传感器或其他形式的温度传感器，其温度分辨率不低于0.05oC。
具体选用时，最好尺寸小、灵敏度高、线性好。一般可以在市场上购买到。用于皮肤温度监测的传感器举例如下：
热电阻Heraeus M222系列原装100或1000DIN铂电阻。其技术指标：温度系数：TCR=3850ppm/K；温度范围：0---150°C；导线：镀铂镍线；规范：DIN EN 60751；尺寸：2.3mm×2.1mm×0.9mm；R0漂移小于等于0.04％ （500℃，1000小时后）；抗振动等级：至少40g加速度（10-2000Hz）绝缘电阻：＞100MΩ，20℃时；自热系数：0.4K／mW（0℃时）；响应时间：空气2m/s t0.5=3.0S t0.9=10.0S；环境条件：未保护时只能用于干燥环境；测量电流：PT100 0.3-1.0 mA；PT1000 0.1至0.3mA。
其中，环境温度和环境湿度传感器可采用但不限于用Sensirion SHT21或SHT11温湿度传感芯片，其尺寸要求很小。
温湿度传感芯片的相对湿度检测技术参数如下：
参数 条件 最小 典型 最大 单位
分辨率 12 bit 0.04 %RH
8 bit 0.7 %RH
精度误差 典型 +/-2 %RH
最大 +/-3 %RH
重复性 +/-0.1 %RH
迟滞 +/-1 %RH
非线性 <0.1 %RH
响应时间 τ63% 8 s
工作范围 extended 0 100 %RH
长时间漂移 正常 < 0.5 %RH/yr
温度检测技术参数如下：
参数 条件 最小 典型 最大 单位
分辨率 14 bit 0.01 °C
12 bit 0.04 °C
精度误差 典型 +/-0.3 °C
最大 +/-3 °C
重复性 +/-0.1 °C
工作范围 extended -40 125 °C
响应时间 τ63% 5 30 s
长时间漂移 < 0.04 °C/yr
具体地，皮肤表面的湿度传感器可采用但不限于采用SHT21芯片。其性能参数要求同前面所述。
较优的，该皮肤温度传感器置于探头中，所述探头为空心管状结构，其管壁采用绝热材料制成，内置其中的温度传感器的头部与探头管口保持一定距离。较优地，该传感器为红外温度传感。
进一步，在安装所述红外温度传感的探头边设置有压力传感器，通过该压力传感器可获知探头接触皮肤的压力，从而将每次检测时探头对皮肤的压力调整到一致。
LCD 显示器可采用4位或4位以上高亮度LED显示器。分辨率保留小数点后一位。每位LED 受一个CD4511BCD 码驱动器驱动，单片机的P1口向各驱动器提供数据。
蜂鸣器与单片机的INT0口连接构成声响提示/报警电路。当条件合适时（比如检测点的皮肤温度不再变化），蜂鸣器发声，提示可以开始记录温度，或可以开始解除血流限制等。检测完成时提示可以结束。当操作失误时还能自动报警。
开关稳压电源电路直接采用市售合适的产品安装即可，但要求输出的直流电压稳定性好，功率足以满足所有部件需求。
其它配套零件如按键、电源开关、插座、插头、接线等均无特殊要求，可买现成产品组装。
进一步地，所述检测主机通过有线或无线（如bluetooth技术)与计算机连接。将检测主机的数据信号传输到计算机，作进一步处理、归类，制图和存储。
运用本发明实施例提供的血液流动状态检测装置进行血流状态参数检测时，需要在风速和辐射较大时检测环境风速和辐射热，以保证检测的准确性，减小误差。
参见图2，该图示出了运用本发明实施例提供的血液流动状态检测装置进行检测的方法，下面结合该检测仪以人体左上肢检测为例说明血流状态参数检测方法。
本发明实施例提供的血液流动状态检测装置的充气压力束缚带采用现有普通血压计所用的充气压力束缚带结构，这里不再详述。
如图2所示，束缚带1表面设有可相互粘连的尼龙网扣2。当束缚带1放在上臂3下面后，束缚带1的一端穿过环4，然后拉紧束缚带1，折叠尼龙网扣2使束缚带1重叠后粘连在一起。连接在束缚带1边缘内侧的传感器5开始检测皮肤温度，测量数据通过导线6传输到检测主机7。另一传感器8通过导线9与传感器5连接。导线9的长度预先根据检测部位（如上肢、下肢、头颈）来确定，使之起着距离测量尺的作用。所以，传感器8的位置是沿着皮肤表面，将导线9拉成直线的方式而确定的。位置确定后，用弹性带或扣带10，将传感器8固定在皮肤表面。该处皮肤温度数据将通过导线9和导线11传输到检测主机7。当两个部位的皮肤温度均趋于稳定后，打开充气管阀门12，手握空心橡胶球13加压，因阀门14只能让空气单向进入，不能反向流出。橡胶球13中空气将通过管15进入束缚带1中，反复挤压橡胶球13，空气不断通过阀门14进入橡胶球13，然后通过管15进入束缚带1，使束缚带1带逐渐膨胀。因为绕在上臂的束缚带1的长度已被尼龙网扣2固定。束缚带1的膨胀使得上臂受压，动脉血流暂时受阻。当上臂受到足够的压力后，关闭阀门12，停止加压橡胶球13。等到传感器5和8处的皮肤温度再次达到稳定后，突然开启阀门12和14，束缚带1中空气迅速流出，上臂压力骤减，血流很快恢复，导致传感器8处的皮肤温度很快回升，检测主机计算并存储从减压开始到温度回升之间的时间差，然后与同样环境条件（温度、湿度、风速、辐照灯）和同样生理状况（种族、年龄、性别、体温、血压）下的标准时间差进行对比，判断受试者的血管状态和血液动力学参数改变的程度。
该检测仪还包括有连接到检测主机7上的环境温度传感探头16、环境湿度传感探头17、连接在束缚带1边缘的皮肤表面湿度传感器18，其测出的湿度数据通过导线19传输到检测主机7。
本发明通过限制近心端血流一定时间后解除限制，通过测量远心端部位皮肤温度、湿度的变化来测量血流的恢复速度或血流量的改变，并与血流状态正常人群的标准参数比较，判断受试者是否存在血管内皮机能障碍，评估受试者心血管硬化和血液动力学早期症状的严重程度。下面对本发明实施例提供的血液流动状态检测装置进行检测的方法详细说明如下：
（1）记录受试者的种族、性别和年龄，在预定的检测条件下，测量并记录受试者当前身体基本生理参数，包括体温如口腔或鼓膜温度、血压和脉搏；
所述预定的检测条件包括环境条件及温度传感器探头的开始检测条件；所述环境条件为温度18-25oC，湿度30%-70%，风速小于0.2m/s，无显著辐射或对流换热热源；所述温度传感器探头的开始检测条件为传感器探头温度接近或等于皮肤温度。
（2）测量并记录受试者两远离心脏部位的皮肤表面温度和表面附近的湿度，包括四肢、头部或身体其它远离心脏部位；
（3）在限制血流条件成就时，在所述两部位中离心脏较近的部位暂时限制血流；
限制血流的条件为要限制血流的部位和远心端检测部位的温度达到平衡；限制手段包括束缚、压迫或其它形式。
限制血流的部位与检测皮肤温度的部位之间要有确定的距离。比如，用束缚带在上臂某一部位限制血流，检测皮肤温度的部位应在该部位的远心端，如下臂某处。该束缚带与下臂皮肤温度测量点的距离应保持一定；
再如，用手指按压颈部大动脉暂时限制血流，在远心端，如头前额测量温度，则按压点与头前额测量点间的距离应保持一定。该距离是指沿着皮肤表面测量的最短距离，不是两点之间的空中最短距离；
（4）当达到限制血流解除条件时，解除血流限制；
解除限制的条件为限制血流后限制血流部位和远心端检测部位的温度达到平衡；
（5）测量并记录限制血流前的同一远心端处的皮肤温度和湿度变化；
（6）测量并记录从解除限制到远心端皮肤温度突然上升时的时间差；
该时间差与限制血流部位与检测皮肤温度检测点之间的距离有关，与当前环境温度、湿度、风速和辐照有关、与人体当前体温、血压和脉搏有关，也与血管硬化程度、堵塞程度、血液粘度和血管内皮细胞受损程度相关。排除环境和人体基本生理参数的差异后，该时间差就与血管和血液状态相关；
（7）按当前检测环境条件和受试者种族、年龄、性别及生理参数条件，从标准时间差数据库中调出与条件基本一致的标准时间差；
（8）对比受试者的时间差与所述标准时间差，根据二者的差异程度，判断受试者的血管状态和血液动力学参数改变的程度。
建立标准时间差数据库的方法为：
首先选择血管状态和血液动力学参数以及其它生理状态正常的志愿者，记录其的种族、性别和年龄；然后按照前述血液流动状态检测装置进行检测的方法的（1）—（6）测量志愿者的相应生理参数，通过这样的方法，通过大量有统计意义的实验，预先建立血管状态和血液动力学参数正常的人群的时间差，称为标准时间差。然后将该标准时间差数据存放于标准时间差数据库中待用。
标准时间差可以按以下方法进行分类：
（1）根据不同环境条件，分别制定的标准差。这些条件包括：环境温度，环境湿度，皮肤温度，皮肤附近的湿度，环境辐射和环境风速。
（2）针对不同人种或族群分别制定的标准差。
（3）针对不同年龄和性别分别制定的标准差。
（4）针对不同生理参数分别制定的标准差（如血压和体温）。
运用本发明实施例提供的检测装置还可进行类似ABI的K参数的测量，ABI是判断由粥样动脉硬化引起的下肢动脉狭窄、阻塞的指标。所谓ABI即下肢血压与上肢血压之比，即踝肱动脉血压之比。左侧ABI即选择左侧的踝动脉压值，右侧ABI即选择右侧的踝动脉压值，而肱动脉血压选择左右上肢中较高的血压值。ABI值越低，下肢动脉的狭窄、阻塞越严重。正常ABI值不低于0.9。
利用本发明提供的上述测量血流状态参数的检测方法进行K参数测量的步骤是：先分别得到两侧上肢的时间差；再检测得到两侧下肢的时间差；用左侧下肢时间差除以两侧上肢时间差中较小的一个差值，得到左侧K参数；用右侧下肢时间差除以两侧上肢时间差中较小的一个差值，得到右侧K参数。具体方法为：
1、按上述检测方法步骤（1）-（6），采用限制一侧上肢近心端的血流，突然解除限制后，检测一定距离的远心端处的温度变化，得到该侧上肢的时间差，再同样检测得到另一侧上肢的时间差；
2、按同样的方法，采用限制一侧下肢近心端的血流，突然解除限制后，检测同样距离的远心端处的温度变化，得到该侧下肢的时间差，再同样检测另一侧下肢的时间差；
3、用左侧下肢时间差除以两侧上肢时间差中较小的一个差值，得到左侧K参数；用右侧下肢时间差除以两侧上肢时间差中较小的一个差值，得到右侧K参数。
K参数越低，下肢动脉的狭窄、阻塞越严重。其中，正常K值不低于0.9。
本发明的另一目的还在于提供一种多功能电子测量仪，包括有本发明实施例所提供的血流状态参数检测装置，还包括有电子血压测量装置；所述电子血压测量装置为普通臂式电子式血压计，采用前述配合血流状态参数检测装置的充气束缚带，该充气束缚带应有足够长度，以便可用于下肢血压和时间差检测。该多功能电子测量仪的电子血压测量装置与血流状态参数检测装置的检测主机连接，共用血流状态参数检测装置的主机芯片、显示屏和电源，实现血压、脉搏和血液流动参数的同时检测。
该多功能电子测量仪的使用方法按照前述血流状态参数检测装置的检测使用方法进行，只是在突然解除压力后，除了测量远心端传感器部位的皮肤温度变化，还要通过所述电子血压测量装置同时检测血压和脉搏，并将全部检测值都将显示在LCD显示器的屏幕上，并存入检测仪器内。
在利用本发明提供的仪器，并按本发明提供的方法进行血液流动状态参数测量时，由于使用方法的不当或其它因素存在，可能会使得检测存在误差，影响了检测的准确性，下面就如何正确使用所述仪器及消除具体测量中各种干扰因素进行说明。
1、传感探头与皮肤接触状态引起的误差
（1）应选用受接触状态影响较小的探头种类。比如采用红外温度传感探头代替热电阻传感探头。前者即使靠近皮肤表面，尚未真正接触，也能得到与真实接触相近的结果。
（2）将探头设计成空心管状结构，管壁用绝热材料制成，管中置入温度传感器，传感器可以是红外、热电阻或其他类型。传感器头部与管口保持一定距离（如0.3-1.0mm)。当探头接触皮肤后，管口在皮肤上的压力即使变化很大，管内传感器头部与皮肤的距离也变化不大。所以由于探头压力不均造成的监测误差会减小。另一方面，接触皮肤的绝热管壁也不会过多带走皮肤的热量，减小了探头本身对皮肤的影响。
（3）采用压力控制方法。比如在探头旁边设置压力传感器，通过该压力传感器可获知探头接触皮肤的压力，从而将每次检测时探头对皮肤的压力调整到一致。
（4）采用专门弹性带，用以将传感器固定在身体某一部位上（参见图2所示）。
2、近心端血流限制部位与远心端皮肤温度检测部位之间的距离不确定造成的误差。
该距离是指沿着皮肤表面测量的最短距离，不是两点之间的空中最短距离。每次检测时，该距离测量不准就会造成很大误差。除了仔细测量两个部位之间的距离外。还可以采用传感器导线作为测量尺的方法，即在两个部位的温度传感器之间，用固定长度的数据导线连接。每次检测时，只要沿着皮肤表面将导线拉伸成直线状态，即可保证检测距离的一致（参见图2所示）。
3．血流限制前后，传感器位置移动或接触皮肤的压力变化引起的误差
解决这个问题的最好办法是：先将限制血流处和远心端检测部位的传感器固定在皮肤上，等待两组传感器与皮肤达到温度平衡后（即测出的温度基本不再变动），再开始限制血流，然后等待两处的温度再次达到平衡后，突然解除限制，最后再检测两处的温度变化状态。这种方法实际上是在一段时间内，实时监测两个部位的温度变化动态。
4．人体移动的影响
为达到准确检测的目的，不能像拍摄热相图，X光图或MRI那样，要求受试者长时间保持一点不动。解决方法是：
（1）将检测部件与身体检测部位固定在一起，设备可随肢体运动而不影响检测。如果检测数据可通过无线通讯方式发送到计算机，则患者还可随身带着设备四处走动。
（2）设备应足够轻巧，体积不大，不使患者感到不适。
（3）设备应不影响受试者检测部位的温度分布。
5．排除正常生理影响因素，检测前要求：
（1）禁止任何形式的运动。
（2）保持放松心态。
（3）最好空腹或进食后一段时间。
6．排除非正常生理因素，检测前要求排除：
（1）发热；
（2）精神状态和心理因素的变化；
（3）药物的影响。
7．排除环境影响因素，尽可能接近理想的环境条件；理想的环境条件包括：（1）温度：18-25oC（2）湿度：30%-70%（3）风速：小于0.2m/s（4）无显著辐射或对流换热热源。通过关闭门窗，关闭热源，关闭风扇，调节空调等措施，尽可能使监测或检测环境接近上述条件。
当离理想环境条件差距较大时，检测失效。失效的参数范围如下：
*当前体温（鼓膜温度） < 35oC 或 > 38oC
*当前环境温度 < 0oC 或 > 30oC
*当前环境湿度 > 95%
*当前环境风速 > 1m/s
8．排除仪器和探头本身的影响
（1）仪器、探头或任何接触人体皮肤的零件，其初始温度应尽可能与原皮肤温度一致。解决方法是：首先测量检测部位的皮肤温度。然后将传感器探头或整个仪器设备放入温度可调的恒温箱一段时间，使之温度接近或等于皮肤温度后，再取出检测。
（2）仪器或探头接触人体皮肤的部分，其材质最好采用绝热材料，以减小与皮肤的接触热传导。
本发明具有以下优点：
(1)直接检测血流阻塞状况，而非间接检测阻塞产生的物理或化学变化，因此对检测精度的提高和设备部件的简化都带来质的改进。
(2)特别设计的探头和配件能使最微弱血流状态变化也能被检测出来。
(3)从专门统计的参照数据库，即标准时间差数据库中，自动寻找对应的时间差作比较，可以使环境和人为干扰因素降到最低。
(4)能同时检测得到类似于ABI的K参数，血压和脉搏值。
(5)采用实时的数据采集模式，全自动化的操作和信息处理方式，先进的人机界面设计。
本发明与传统检测方法及现有国外快速检测方法相比，具有以下优势：
(1)完全无创。本技术采用绝对无创伤的检测方式，不论患者身体条件如何，均可以使用，无任何痛苦和副作用；
(2)快速简便。本技术能将传统PWV检测方式所需的1小时时间缩短到5分钟或更短。可以自己一人操作，不需专业人士辅助；
(3)准确可靠。能与国外各类专门仪器的检测精度相比。能反复检测，数据重复性好；
(4)功能齐全、高度自动化。采用先进的电子和IT技术，使仪器具有较高级的自动化和信息处理功能；
(5)无易耗材料。本发明不同于绝大多数国内外检测仪器，本系统不需任何经常更换的材料、药品、试纸或零件；
(6)成本低。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但本发明并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种血液流动状态检测装置，包括充气压力束缚带、检测主机、与检测主机连接的温度传感器及湿度传感器；所述检测主机包括有控制按钮、开关稳压电源电路，还包括有：
由一单片机构成的中央控制-处理单元，所述中央控制-处理单元包含有时钟电路、存储器、看门狗定时器、计数器、数据输入/输出接口；
所述单片机，用于预设阀值，确定温度和湿度电压采集的正确步骤，判断采集时初始条件的正确与否，对采样数据进行统计和计算，将计算结果送至显示器显示，存储检测结果或数据，根据检测结果得到的数据判断温度传感器和湿度传感器传感器的信号超过预设阀值时向报警器发出报警信号；
前置放大器，用于将来自所述温度传感器及湿度传感器的信号转换为电压信号并放大；
A/D 转换电路，用于将所述前置放大器放大的信号进行模/数转换，并传递给中央控制-处理单元；
显示器，用于显示中央控制-处理单元输出数据或图像信号；
蜂鸣器，用于接收报警信号后发出声响；
所述温度传感器包含有一环境温度传感器、两通过数据导线连接的皮肤温度传感器一及皮肤温度传感器二；所述湿度传感器包含一环境湿度传感器及一皮肤湿度传感器；所述温度传感器的温度分辨率不低于0.05oC；所述温度传感器置于空心管状结构探头中，该探头管壁采用绝热材料制成。
2.根据权利要求1所述的血液流动状态检测装置，其特征在于，所述检测主机通过有线或无线与计算机连接。
3.根据权利要求1所述的血液流动状态检测装置，其特征在于，所述温度传感器的输出端连接有跟随器，用于将温度传感器的电压信号反向放大。
4.一种多功能电子测量仪，包括电子血压测量模块，其特征在于，还包括有权利要求1－3任一项所述的血液流动状态检测装置，所述电子血压测量模块通过数据导线与所述血液流动状态检测装置的检测主机连接。
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