CN103830844B - 低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪 - Google Patents

Abstract

本装置为低频电磁振动调制的远红外加热肝藏气机血流调理仪，它采用肝区最适频率进行脉冲加热，加热媒介为红外光。它具有调理肝脏疏泄功能，条畅肝区气机，同时对肝区的生理信息进行实时诊断与监控的功能。它能够对肝区血流阻抗，肝主动脉压力值进行加热与测量同步进行，动态监测与反馈调控肝部三维温度值，血流阻抗值以及肝动脉脉搏波信号。信息同时配合胸导联心电图进行脉搏波的传播速度，动脉压力，以及心输出量等参数的测量。温度检测模块能够对肝区三维温度信息进行梯度构建，实时测量运算每一点的温度值。如果肝血流出现异常，装置能够进行健康预警。装置的信号接收与处理模块运用MEMS技术，同时处理多路信号。

Description

低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪

技术领域

本设计属于中医类医疗设备类发明，涉及到低频电磁振动调制、红外加热和三维温度梯度检测反馈控制技术、动态血流阻抗检测、MEMS嵌入式技术、无线信息发射接收技术、动态血压和血氧、标准II导心电图、脉搏波传导速度(PWV)等参数数字化检测和量化识别研究技术。

背景技术：

目前的人体信息检测设备有几个特点：

一、检测的是直观的生理状况，通常就是血压血氧体温和心电，没有对这些数据进行中医证候的辩证分析，得到适合作为中医辨证能够采用的数据。

二、前端检测设备的数据没有得到后期综合处理，通常多路信号同时检测出来，而读图人员很难在较短时间内全面顾及到所有信号波形代表的意义，更考虑不到信号之间时间差和相对频率幅度的不同反应的机体状态。

三、只是作为对使用者的一种被动检测，虽说他们也是在测量动态的信号，但是通常在一段时间里佩戴者所处的环境并不会有很大的变化，也就是说，他们得到的动态数据实质上也是佩戴者当前的一种生理状态，并没有真正得到机体的动态的变化。也就是说这些装置并没有实现主动添加一个环境变量然后观察在这个过程中机体的应对与变化，而针对变化的环境机体所作出的反应以及其快慢恰恰反映出大量的人体生理病理信息。

四、目前的设备很多都是单独作为信息检测使用，也有一些专门作为治疗产品，没有能够将两者集成。

阻抗血流图测量人体血流灌注量等电生理信号，是一项较为便捷的检测技术，它无创，无害，可以连续监测，测量数据有较好的实时性。但是由于对其输出的检测信号的生理意义非常模糊，所以长期以来并没有得到比较广泛的发展。目前多数血流阻抗图仪研究缺乏针对性，往往仿真研究效果较好，但实际应用效果不佳。

发明内容：

一、理论思路

中医里讲肝藏主疏泄，喜条达，恶抑郁。作为人体中最大的实体性器官，肝脏担负着全身大量的能量转换与新陈代谢，是全身脏器温度最高的器官，也是少数可以再生的器官。肝脏的血液循环的好坏是保证所有机体代谢过程的基础，是肝疏泄功能的表现。人的正常衰老与肝脏改变关联明显，肝血流量会随着年龄的增加而减少。男过25岁，女过20岁以后，肝脏循环血流量平均每年下降0.3％～1.5％。60岁时的肝内血流量约比20岁时减少40％～50％。在病理状态下，肝血流的减少量会更多。因此，无论是调节人体的整体气血运行，还是对疾病尤其是肝脏疾病的调养，保持肝脏疏泄功能的正常是非常关键的一步。

本设计目的是为了通过利用低频调制的红外技术对肝脏的进行温度调节，并利用温度传感器组对肝脏的表面温度进行实时监测，并利用反馈调节加热功率。同时实现肝部血流信息的同步实时监测，这种动态测量比单纯的静态测量获得的关于人体功能方面的信息要多很多。在检测的过程中，通过对红外脉冲进行低频调制作为可控热辐射加热装置对肝区部位进行加热，并利用血流阻抗以及心电图检测同步动态的描记机体的状态变化，并从中反映出机体自我调节的能力。本调理仪可以在加热的环境下同步测量，按照程序设定好的程序，可以得到加热和冷却情况下的肝脏血流调节情况和相关联的心血管生理信息。通过提供长时间段的监测数据，让病人的身体信息能够得到充分有效的采集，如果在加热的过程中出现温升异常或者加热血流变化异常，仪器能够自动报警。如果配合医生使用，便可以很便捷的提供很多具有诊断价值的信息，并且通过与中医中讲的肝藏的生理功能相结合，可以作为对肝藏疏泄功能，藏血功能的一种量化的调理手段与检测方式。

本产品面向的用户既可以是肝部疾病或者脾胃病的患病人群，也可以是需要长期监护的慢性病患者，比如高血压，糖尿病，心脏病患者，当然也可以作为亚健康人群的体质监测仪。

二、设计结构与方案

肝血流调理仪为利用红外脉冲加热配合血流阻抗与心电检测的具有诊断功能的调理肝血流设备。它的具体原理与规格陈列如下：

低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，包括传感器检测外束带部分和信号接收与处理模块两部分。在调理仪的外层束带(1)外侧，装有远红外脉冲加热垫(7)，热电偶传感器组(2)，肝血流阻抗检测导体(3)，标准II导联心电贴片(4)，体液采集带(15)，肝动脉脉搏波传感器探头(18)；脉冲、功率调节器(8)连接于远红外脉冲加热垫(7)，用于调节其加热功率；热电偶传感器组(2)，肝血流阻抗检测导体(3)，标准II导联心电贴片(4)作为独立信息采集单元，通过导线(14)连接，同步传导采集温度、阻抗以及心电信号，所述温度、阻抗以及心电信号经信号接收与预处理模块(6)同步集成，可发送到信号接收辩证显示器(5)中；电耦合器(17)保护充电电源(16)不与调理仪的外层束带(1)直接接触；体液采集带(15)作为汗液吸附装置，及时吸收汗液，并采集体表分泌物；肝动脉脉搏波传感器探头(18)在心窝下3cm偏右1.5cm处获取肝动脉的测量值。

1.传感器部分

传感器部分集成有：

(1)血流阻抗检测模块

血流阻抗检测模块、在检测带内层装设的血流阻抗信息检测电极为四导检测模式。外侧供电电极为与肝脏在胸前体表的投影相对应的环状电极，供电电压小于1V，供电电流小于2mA。供电频率为可调频率。

低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪中的肝血流阻抗检测导体(3)，包括肝血流阻抗测量电极与供电电极，电极均为仿肝脏体表投影边界的形状制成。肝血流阻抗检测导体(3)中的肝血流阻抗测量电极与供电电极均为仿肝脏体表投影边界的形状制成，既能够最大限度的获取肝区部位的血流灌流量的变化信息；又可以根据测量需求改变位置，平移至肋下或者后背的肝脏投影位置。内侧检测电极与外侧供电电极形状相似，均为肝区在体表投影的边界形状，且由外向里等比例缩小，具体数据参见说明书附图1。最内侧供电电极为圆形，这种设计方式可以最大限度的检测到肝脏的血流变化情况，电极采用Ag-AgCl电极，导体在设计上采用网状柔性加工手段，并置于弹性莱卡材料衬垫上，保证它在使用时有高出调理仪内侧表面1cm的距离，可以实现在肢体适度运动的情况下与身体保持良好的接触。

(2)心电图检测模块

心电为标准II导联心电图，分别利用导电织物无粘性的与皮肤接触，分别贴在右胸前上锁骨下位置，左下腹，和右下腹三个位置。其中右下腹电极为右腿驱动电极。电极外侧有高分子SAP材料汗液吸附装置，覆盖在心电贴片周围区域。可以防止在加热过程中机体为了散热而出汗，或者是使用者在运动的过程中出汗而导致测量数据失真。

(3)可控频加热模块及其附属的温度检测模块

肝藏气机血流调理仪中的远红外脉冲加热垫(7)作为加热元件，亦属于调理仪的温控模块。加热方式为电加热，电源设计为可充电式高能锂电池，在使用的过程中只需要将开关打开，就可以实现可调功率加热。远红外脉冲加热垫(7)功率在20-100kj/h范围，辐射区域为人体肝区所在的体表部分，依据人体热平衡机理实现对肝脏深部组织Δt≈1.5℃的热增益，加热过程通过热电偶传感器组(2)，肝血流阻抗检测导体(3)，标准II导联心电贴片(4)，体液采集带(15)，肝动脉脉搏波传感器探头(18)实现包括肝阻抗血流，肝动脉脉搏波以及标准II导联心电图的多信息同步获取。远红外脉冲加热垫充电方式为220V市电充电法，充电插销后端有电隔离器，作为充电变压器的同时，保持调理仪的电器隔离。远红外脉冲加热垫的加热脉冲频率为7-13Hz，红外波长为500-1000μm。属于经过检测的肝脏最适加热频率，加热器功率为20-100kj/h。

本调理仪附有温度检测的热电偶传感器组，用来综合测量计算体表温度，并在信号分析与辩证模块中根据年龄，性别，身高与体重计算得出的体表面积获取体表产热量和基础代谢率。有一个肝区皮肤温度检测传感器，用来检测加热部位的体表温度。调理仪在调制红外加热的过程中，热电偶传感器组(2)进行温度的实时三维梯度检测；运用安放在指定部位的热电偶传感器组(2)，对特定的几个身体部位进行测量，结合加热部位的比热与生理结构，测算出从表皮指向内脏的任意一点的温度值；肝区部位的肝血流阻抗检测导体(3)，在加热的过程中实时监控加热部位血流灌流量的变化，并通过反馈机制进行功率调节。

低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪的肝血流阻抗检测导体(3)材料采用网状柔性银-氯化银材料，宽度为0.6厘米，并且与下面的导电织物一同置于高约1厘米的弹性海绵垫下；血流阻抗供电与检测导体电极两侧有高分子SAP材料的体液采集带作为汗液吸附装置，既可以及时吸收汗液，防治汗液以及其他体液影响皮肤电阻，又可以采集体表分泌物，用来分析分泌物成分，判断机体的酸碱平衡以及气血津液的整体状况。电极外侧有汗液吸附装置，为高分子SAP材料的体液采集带，覆盖了肝血流阻抗检测导体(3)的内部区域；标准II导联心电贴片(4)也有类似的高分子SAP材料的体液采集带，防止汗液对测量数据的影响。

(4)肝动脉压力检测模块

低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪匹配肝动脉脉搏波传感器探头(18)对肝动脉压力脉搏波进行测量，从获得的脉搏波波动信号获得肝动脉的压力变化，获得肝动脉的血压。通过在肝动脉的体表波动处，约在心窝下2-4cm偏右1-2cm，依据个人情况不同，脉搏波动的最明显位置有所差异，但是均在本传感器的覆盖范围之内。传感器采用的是压力传感器，利用的原理是压电半导体的压电效应。波动传入信号接收装置，经过以及放大之后，在波形medlab软件中滤掉呼吸波以及其他干扰，获得肝动脉压力波波形图。

2.信号接收与处理部分

首先将传感器传来的信息输入集成MEMS芯片技术的信号接收处理器，然后将信号数字化并进行滤波与运算。信号接收辩证显示器(5)应用MEMS芯片进行包括信号的采集、滤波、转换与发射等信息的处理；运用medlab软件编写信号采样点获取，利用Microsoftvisual basic6.0作为软件开发平台编写信号的特征点提取以及时域分析等后期信号处理程序。

对于血流阻抗信号，采用直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis，DDS)，再经过阻抗波滤波放大等电路模块，将信号变换为输出波形信号。然后针对波形信号进行的特征值提取，上升支斜率最大值，每周期波形积分面积均值运算，并结合心电图的特征值，计算脉搏波传导速度以及血压值。并将计算值与肝动脉压力波的波形图进行等换算率比较，比较的结果作为压力波的矫正因素进行再次处理并最终得出动脉血压的校正值。

对于心电信号，由于心电信号对象比较微弱，仅为毫伏(mV)级，极易受环境及检测设备的干扰。分别设计高通滤波器、低通滤波器和工频滤波器，利用IIR和FIR的陷波器设计，消除心电信号中的工频干扰。低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪的肝血流阻抗检测导体(3)与配合测量的标准II导联心电贴片(4)联合可计算心血管生理参数如血压，脉搏波传导速度等，在加热的过程中，得出随温度变化的情况下肝部生理指标的变化。

对预处理后的信号进行波形检测和特征点定位，本设计分别从时域和变换域两方面，进行QRS波群、P波和T波的检测算法研究。时域峰值定位算法和小波变换模极值对算法的QRS波群检测，并以已检测的QRS特征点为基准，结合P、T波的幅值斜率特征和小波分解所对应模极值对的特征，分别采用差分阈值算法和小波模极值对算法，对P、T波的检测。

温度信号和加热频率信号作为不易受干扰的变量，直接可以将信号传入发射终端。

当信号采集并数字化滤波分析之后，在手持显示屏上会显示出加热前的各项指标，加热时这些指标的漂移幅度，加热后冷却过程中这些值的变化情况，并从这些动态的数据中得出诊断信息报告。低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪的信号采集辩证模块将信号依次处理并最终变换为数据包的形式发送到接收端，也可以直接输出到配备的显示器上；报告能够对这些信息与设值的标准范围进行对照，如果对照发现超标项，即检测到测量信号不在正常值范围内时，则能够发出报警并对超标项进行显示。本调理仪设置有自动、手动两种调节模式，可以根据需求进行选择。

将所有的信号通过频选装置采样并编码为数据包的形式，通过微功率无线电发射装置发射到终端设备上。

另外，根据采集到的心电信号联合计算血流速度的大小，再根据肝区体表温度的变化导致的血流量与血流速度的变化，推算肝脏的调节血量的能力，反应肝区血管的低热恢复能力以及其他生理功能。

附图说明：

图1.整体结构示意图

图2.肝血流阻抗检测电极示意图

图3.设计实物图

图4(1).叠合方式说明

图4(2).肝血流调理仪穿戴样式图

图5.数据关系

图6.信号流程

附图中序号说明

1为肝血流调理仪的外层束带，靠左边起50cm的区域附着有尼龙搭扣，与右侧外束带的外侧相互黏连。2为热电偶传感器组位置，集合有多个传感器。3为肝血流阻抗检测导体。其中：在图2上19、11为供电电极，9、10为检测电极。

4，12，13为标准II导联心电贴片。5为信号接收辩证显示器。6为信号接收与预处理模块。

7为远红外脉冲加热垫。8为脉冲、功率调节器，内附高能锂电池。14为导线，实物以一条集成线传导信号，本信号在调理仪外层布料的夹层中，不与人体直接接触。

15为SAP材料的体液采集带，覆盖了血流阻抗导体的内部区域。16为充电电源插销。17为电耦合器，保证充电电源电流不与设备直接接触，但是使用时依然注意，不要在充电的时候使用。18为肝动脉脉搏波传感器探头。

具体实施方案：

一.肝血流调理仪理论背景

肝血流调理仪的加热面积为250cm²，加热部位包括肝脏以及外侧的皮肤脂肪组织。按照170±5cm的标准，可以测得总共加热部位的重量为2公斤左右，其中分部的血液为600ml，血液灌流量为16cm³/s，加热频率为10Hz，利用远红外线加热，红外波长为500-1000μm。加热的方式为脉冲加热法，频率为2-20Hz。

红外加热会引起反射性血管扩张，有下面几个个途径：

(1)热-皮肤内热感受器【户菲尼(Ruffini)小体】-丘脑下部前侧-交感神经-血管平滑肌松弛-血管扩张-血液循环加强。

(2)热-血管-血液温度升高-血管周围神经丛兴奋-轴突反射-血管扩张。

(3)较强烈的热-组织-组织蛋白微量变性-形成组胺或血管活肤-血管扩张。

加热元件覆盖的的面积操过了肝脏在体表的投影面积。加热的部位不仅包括了整个肝脏，而且包括了部分的脾脏，十二指肠与大部分胃，部分食道和一小部分肺脏。在加上所包含的区域的表皮，真皮与皮下组织，所以测量到得血流阻抗值不全是肝脏部位的血流灌注量的变化，但是在非进食期间，消化系统的血流量比较少，在提升机体温度的时候，激发交感神经，副交感神经受到抑制，使得消化系统血液循环阻力进一步升高，血流量进一步减少，肺脏与消化系统都是空腔器官，比热相对较小，允许算在系统误差以内。所以在测量期间的血流阻抗值可以认为代表着肝区部位的血液灌注量。呼吸会导致肝脏位置在一个呼吸周期里面上下运动，幅度可以达到2-3cm，但是由于我们采用了带式加热方法，覆盖了肝脏移动的范围，所以产生的误差极小，可以忽略。

在人保持安静的状态下，肝区体表平均散热率经测定为1.14J/s，增加的血流量带走的温度为，整个肝区的平均比热值为C＝3.35J/gt，正常情况下散热量为5J/s。得到整个区域要是想要升温一度需要6700J的能量。当需要加热的时候，每升高一度，肝区新陈代谢的速率就上升15％，也就意味着血流量增加15％。我们按照计算值2000ml/min来计算，当肝区表面在将热升温到50.5度的时候，稳定的散热量为11J/s，温度梯度可以延伸至肝脏内部，呈梯度分布。高于体核温度1度的纵向梯度距离可以达到3cm以上。如果我们的加热装置功率设定为30J/s，(肝血流调理仪的功率范围为20-100kj/h)，远红外脉冲加热频率10Hz，那么将肝脏部位5cm深度的部位加热到38.5度需要10分钟。关于本仪器加热在肝区形成的从外向内的温度梯度中任意一点的温度计算公式如下：

Q＝q_m+q_r 2

其中ρ为加热部位的平均密度，C为加热部位的平均比热容，k为热传导系数T为加热区任意一点的温度值，其中T_a为体表血液温度，T_v为待测部位的温度，W_b值为血液灌注率，Q为加热组织的热量增量。

其中q_m为组织的代谢产热率，取值为常数，q_r为单位组织所吸收的微波辐射能。

经过变换在机体肝脏表面产生的热效应用以下公式为

ε₁表示热传导系数，在不同的部位，不同的组织，ε₁的值不同。

T_P表示传递到肝脏表面部位(估计厚度为5厘米)时加热的温度值。

τ₀为温度梯度的上升时间常数。

t为时间。

通过公式3，我们就可以把我们加热的体表温度与肝脏表面的温度关系表达出来。随着时间的推移，肝脏部位的温度会逐渐趋于稳定，因为在肝脏表面加热的同时，会引起微血管的扩张，血流灌注量的增加，增加的血流灌注量会带走一部分热量，同时，局部的温升会引起机体的体温调节，通过增加其他部位体表的热辐射量，用以保持温度的平衡。只要保持这样的一个加热状态，肝脏部位的表层温度就会保持在高于体核温度0.5-1度的状态。

当机体的温度加热到稳定的状态的时候，肝区的散热量由于温度升高导致的增量，通过下面的公式可以得出。

其中为肝区的吸收的净热量，为加热装置在肝区加热时释放的总热热量，为肝区在基础新陈代谢的情况下散失的热量，一般情况下为负值。为增加的新陈代谢导致的肝区部位产热量的总量。ε为由于加热原因导致的肝区增加的散热量。简化后如下：

Q_Pdt＝Q_Sdt+Q_散热dt+Q_Mdt+δ 5

其中为Q_Pdt肝区在稳定后单位时间的吸收的净热量，Q_sdt为加热装置在肝区加热时单位时间释放的总热热量，可以由加热装置的功率P乘以效率η便可得到，Q散热dt为肝区单位时间在基础新陈代谢的情况下散失的热量，一般情况下为负值，可以由腋下温度贴片的温度上升值求得体表散热的总量。Q_Mdt为单位时间内增加的新陈代谢导致的肝区部位产热量的总量。δ为由于加热原因导致的肝区增加的散热量。

散热量的增加的原因几乎可以认为是肝血流灌注量的增加而引起的。主要通过吸收三个方面进行热量散失。一是加热装置的辐射，二是动脉血的热传导，三是与肝组织通过静脉血管壁之间的热交换。

动脉的搏动增加表现为血流阻抗图波幅增高，积分面积增大。在生理上表现为其相连续的动脉血管分支内血流速度加快以及相应的毛细血管的容量扩增。参与了一部分热量流失。另一部分热量流失增加表现为基线的漂移，一般来讲表现为平均阻抗的下降。下降的幅度代表着静脉血与相应的毛细血管丛的容量扩增。

肝阻抗血流仪在指定的功率下进行加热10分钟即可达到内部肝脏表层升温0.5～1度的稳态，维持20分钟左右，然后停止加热并自然冷却，在整个加热以及自然冷却的过程中观察心电信号以及血流阻抗信号，得出在自然降温过程中血流恢复情况，通过与加热血流增量的值作对比，得出机体状态。

辩证过程见表1.

表1.辩证关系表

红外辐射热能达到或进入人体组织，使组织温度升高，血管扩张，血流加速，局部血液循环得到改善，组织营养和代谢相应好转。血流还把局部的热量带回全身，使全身温度升高。热还能使细胞吞噬机能加强，局部代谢旺盛，细胞氧化过程加快和肌张力降低。在红外辐照下，支配小动脉和毛细血管的交感神经信号减弱，小动脉和毛细血管扩张，出现主动性充血。照射部位附近的组织内均有充血和血流加速反应。血流加速的程度和持续时间与红外辐射的作用时间长短和强度有关。据文献说明，红外辐射引起的效果如表2所示。

表2.红外引起的机体反应

变量	效果
		血液循环	加快
浅小动脉	扩张
		浅毛细血管	扩张
浅静脉	扩张
		循环速度	增加
脉率	无变化
		动脉血压	无变化
毛细血管内压	增加
		静脉压	增加
呼吸	无变化
		呼吸频率	无变化
深度	无变化
		呼吸量	无变化
组织代谢	增加
		淋巴形成	增加
吞噬作用	增加
		局部免疫能力	增加
肌张力	降低
		出汗	增加
尿量	无变化

二.可获得信息

1.心每搏输出量SV

外周毛细血管的扩张与静脉血的温度上升会导致静脉压的下降，血循环阻力下降，静脉容血量增加。促使回心血量的增加。增加的血流量会引起每搏输出量增加，舒张压与收缩压差值扩大。我们通过测量血流阻抗图波形的上升支最大斜率点，血液的电阻率以及电极之间的位置与距离，配合上左心室射血时间，就可以测量每搏输出血流量的变化。计算公式为：

式中：ρ为血液的电阻率；L为两环状测量电极间的长度；(dZ/dt)max为阻抗变化的时间导数的最大值；T_Z为左心室射血时间。Z₀为测量到的肝区血流阻抗，Z_l表示该部位测量的肝脏表面阻抗值，乘以0.14代表心脏总的输出量在肝区表面的分布比值；代入上式可得SV。

2.脉搏波传导速度

已知肝动脉左心室之间的动脉距离L为30-40cm，通过

PWV＝L/PTT 7

脉搏波传导速度与血管的硬化程度在一定范围内成正比，血管的老化程度也可以从血流阻抗波形图中得出，根据血流阻抗的上升支的斜率最大值与每搏输出量，我们就能够算出血管弹性量。如果血流阻抗波图上升支幅度小于正常斜率的80％，而对应的每搏输出量没有出现相对应的改变，配合我们得出的血压值，如果收缩压偏高，便可以判断出肝区血管硬化情况。

3.血压

依II导心电R波波峰出现时间对应肝阻抗血流曲线上升支斜率最大点之间的时间差PTT，可以得到脉搏波传导速度PWV，然后依据PWV与BP之间的关系，尤其是与SBP之间有很强的相关性，可以求出肝区动脉收缩压。计算公式为：

BP＝A/PTT²+B 8

通过对肝血流阻抗基线的标定，在幅值的最高点与最低点的值与肝区血压的收缩压和舒张压是一一对应的关系。于是便可以相对应的求出舒张压的值。测量值肝动脉压力波的波形图进行等换算率比较，比较的结果作为压力波的矫正因素进行再次处理并最终得出动脉血压的校正值。

4.血液循环外周阻力

体循环总外周阻力的实用公式：

TPR＝P_m/CO 9

总外周阻力指数(TPRI)

TPRI＝80P_m/CI＝80P_mCO/BSA＝TPR×BSA 10

所得到的这些信息，通过对肝区部位的加热，都会受到一定程度的影响。正常人在加热的过程中，由于局部血管阻力减少，心律会出现较小的下降，肝阻抗血流的基线上升，波幅增大，相应的每周期的积分值也增大。但是如果有中医辨证中肝气虚的病人进行检测，会测得加热初期干血流阻抗波幅较小，加热过程中波幅上升明显。每周期对波图面积积分值相应增加。如果对肝硬化或者肝血淤滞症状的人进行加热，由于加热导致的新陈代谢加快，氧气消耗量增加，会测到心律有不同程度的加快。但是微循环供血不足，会测得血流阻抗基线上移，但是阻抗波图的每周期面积积分并没有发生太大变化。因此，通过标准时间内加热过程中血流阻抗的波动情况，我们可以得到被测者的肝血流究竟是正常还是气虚还是血瘀。

如图5系列所示通过变化的外界环境影响来观察肝区阻抗血流的变化及其代表的生理学特性改变，是我们这款仪器的最大的创新点。

三.设计结构

本专利为一款肝阻抗调理仪，产品设计规格为150cm×20cm×0.5cm远红外脉冲加热垫，利用市电220V电源进行充电加热，功率为20-100W可调。

在外观上它的特征在于，它由红外加热装置，肝区阻抗血流检测金属电极，心电检测电极，信号接受与处理电路及显示几项功能部分组成。

肝血流阻抗导体为内置的环绕肝区的柔性导体，最外侧和最内侧为供电电极，中间的两个相似的闭合形状的电极为检测电极。四个电极带的形状均为肝区的前胸体表投影形状，导体材料采用网状柔性银-氯化银材料，宽度为0.6厘米，检测导体与供电导体之间的距离为0.9cm检测导体之间的距离为1.9cm，距离上的减少可以提高传感器的波形幅值，而通过环绕肝区的设计结构又可以最大化采集肝区血流的整体信息，采用柔性的材料可以在身体做轻微弯曲的时候，有效的保证到体育身体部位的紧密贴合，并且与下面的导电织物一同置于高约1cm的弹性海绵垫下，又增加了部分弹性缓冲压力，保证电极与体表的稳定接触。电极外侧有汗液吸附装置，为高分子SAP材料的体液采集带，覆盖了血流阻抗导体的内部区域。

心电为标准II导联心电图，分别贴在右胸前上锁骨下位置和左下腹，两个位置。其中右下腹电极为右腿驱动电极。电极外侧有高分子SAP材料汗液吸附装置，覆盖在心电贴片周围区域的圆环区域。

肝动脉脉搏波压力传感器为r＝2cm的圆形接触面压敏半导体，设置位置在心窝下3cm偏右1.5cm，压电接触面部分的下端设置有身体微运动平衡装置，能够保证在正常呼吸状态下，由于呼吸引起的干扰不会影响到肝动脉的测量值。

信号采集与检测模块内置有电源，导线接口，一级差分放大，滤波，二级放大，A/D转换，频选器，编码发射器。既可以将信号依次处理并最终变换为数据包的形式发送到接收端，也可以通过数据线直接将信息输入到配备的显示器上。

当血流阻抗图处于检测状态的时候，开启温控模块的射频加热仪，在量化好了的加热模式下，在规定的时间内将肝区体表温度加热到指定温度。血流阻抗图的幅度在这一时间内随之改变。信号接收与处理模块同步记录下肝区的温度，血流阻抗图以及心电图的时域曲线，并通过无线收发装置将信号发送给信号分析与辩证模块。

信号分析与辩证模块硬件部分应用的是MEMS技术实现对低频调制以及对加热的功率反馈进行控制。软件部分利用的是Microsoft Visual basic 6.0编程软件。利用medlab编程显示波形，并且利用小波变换常规算法提取特征点。

远红外脉冲加热模块的加热脉冲频率为7-13Hz，规格为100×16cm，红外波长为500-1000μm。属于经过检测的肝脏最适加热频率，加热器功率为20-100kj/h，电源设计为可充电式高能锂电池，在使用的过程中只需要将开关打开，就可以实现可调功率加热。充电方式为220v市电充电法，充电插销后端有电隔离变压器，实现充电电压转化的同时，保持调理仪的电器隔离。高能锂电池的供电功率可以达到120kj/h，每次充电之后都可以使用5小时以上，即至少十次标准测量。由于存在能量的散失，以标准热利用率50％计算，当功率打开在60kj/h时，可以在20分钟的时间内将肝脏表面的温度加热上升1摄氏度，如果将功率输出以及环境温度作为恒定值，便可以实现不同佩戴者，或者同一佩戴者多次测量之后的血流阻抗图以及心电图的直接可比性。实现在不同的时间测量到的动态变化的肝血流数据的相互比较。将肝血流图在一天中的最大值和最小值的时间与正常人群测试的数据库相比较，得到差值最大的时间段，然后对应人体经络当令时间，判断出肝血流异常的病因。

四.使用方法：

低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪的测量使用方法为：(1)加热前，得到正常状态下的肝血流曲线和心电图，(2)在加热的过程中，连续测量肝区阻抗血流曲线及其心电图，同时拟合温度曲线，实时观测二者的变化，并通过阻抗血流曲线和心电图在加热过程中的变化得到诸如肝区血流灌注量，心率，心每搏输出量，心指数，舒张压与收缩压，脉搏波传导速度，血管顺应度等生理信息的变化情况，推算出肝脏的血液系统调节能力以及肝区部位血氧信息以及酶的活性变化；(3)停止加热，测量肝区体表投影温度的下降幅度对应的血流阻抗值变化和心电图的变化，推算肝脏的自我调节能力。将调理仪围在身体胸廓下部位置，将标志物对准剑突位置，然后用束带将调理仪束紧，打开左侧口袋里的电源开关，就可以采集到信号，信号采集装置会自动记录下波形图，并对采集到的信息对肝区血流阻抗和心电图进行测量，并计算，通过信号分析与辩证模块计算出人的各种生理指标数值诸如肝区血流灌注量，心率，心每搏输出量，心指数，舒张压与收缩压，脉搏波传导速度，血管顺应度等生理信息的一般值。

然后拨动穿戴以上的控温旋钮，调节加热的温度以及加热频率，也可以打开自动调频调时反馈装置，让加热仪自动打到最优频率位置。在这个过程中，检测仪实时记录下不同时间不同温度情况下的生理参数变化，然后将整个加热过程的曲线绘制为肝生理变化曲线，然后自动进行分析，也可以根据功能的需求手动选择分析项。计算得出机体调节能力以及身体的健康状态。

采集完毕后，可以翻开历史记录，进行肝加热生理参数变化曲线的比较，观察身体的状态变化。也可以对曲线进行特征值分析，结合四诊诊断信息，综合得出原因所在以及治疗方案。

分析完成之后，可以将数据变成文本格式，通过无线发射装置将调制好的信号发送到附近的手机或者无线信号接收设备上去。

打开接收软件，便能够看到相应的信号波形以及分析结果报告。可以通过再次发送将结果发送给医生或者监护人。实现远端监护。

注意：不要在充电的时候使用！

1为肝血流调理仪的外层束带，靠左边起50cm的区域附着有尼龙搭扣，与右侧外束带的外侧相互黏连。

2为热电偶传感器组的位置，集合有多个传感器。

3为肝血流阻抗检测导体。其中，在图2上11、19为供电电极，9、10为检测电极。

4、12、13为标准II导联心电贴片。

5为信号接收辩证显示器。

6为信号接收与预处理模块。

7为远红外脉冲加热垫。

8为脉冲、功率调节器，内附高能锂电池。

14为导线，实物以一条集成线传导信号，本信号在调理仪外层布料的夹层中，不与人体直接接触。

15为SAP材料的体液采集带，覆盖了血流阻抗导体的内部区域。

16为充电电源插销。

17为电耦合器，保证充电电源电流不与设备直接接触，但是使用时依然注意，不要在充电的时候使用。

18为肝动脉脉搏波传感器探头。

Claims (9)

1.低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，其特征包括：在调理仪的外层束带(1)外侧，装有远红外脉冲加热垫(7)，热电偶传感器组(2)，肝血流阻抗检测导体(3)，标准II导联心电贴片(4)，体液采集带(15)，肝动脉脉搏波传感器探头(18)；脉冲、功率调节器(8)连接于远红外脉冲加热垫(7)，用于调节其加热功率；热电偶传感器组(2)，肝血流阻抗检测导体(3)，标准II导联心电贴片(4)作为独立信息采集单元，通过导线(14)连接，同步传导采集温度、阻抗以及心电信号，所述温度、阻抗以及心电信号经信号接收与预处理模块(6)同步集成，可发送到信号接收辩证显示器(5)中；电耦合器(17)保护充电电源(16)不与调理仪的外层束带(1)直接接触；体液采集带(15)作为汗液吸附装置，及时吸收汗液，并采集体表分泌物；肝动脉脉搏波传感器探头(18)在心窝下3cm偏右1.5cm处获取肝动脉的测量值。

2.根据权利要求1所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，远红外脉冲加热垫(7)功率在20-100kj/h范围，辐射区域为人体肝区所在的体表部分，依据人体热平衡机理实现对肝脏深部组织Δt≈1.5℃的热增益，加热过程通过热电偶传感器组(2)，肝血流阻抗检测导体(3)，标准II导联心电贴片(4)，体液采集带(15)，肝动脉脉搏波传感器探头(18)实现包括肝阻抗血流，肝动脉脉搏波以及标准II导联心电图的多信息同步获取。

3.根据权利要求1或2所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，所述调理仪在调制红外加热的过程中，热电偶传感器组(2)进行温度的实时三维梯度检测；运用安放在指定部位的热电偶传感器组(2)，对特定的几个身体部位进行测量，结合加热部位的比热与生理结构，测算出从表皮指向内脏的任意一点的温度值；肝区部位的肝血流阻抗检测导体(3)，在加热的过程中实时监控加热部位血流灌流量的变化，并通过反馈机制进行功率调节。

4.根据权利要求1所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，其特征在于：肝血流阻抗检测导体(3)中的肝血流阻抗测量电极与供电电极均为仿肝脏体表投影边界的形状制成，能够最大限度的获取肝区部位的血流灌流量的变化信息；可以根据测量需求改变位置，平移至肋下或者后背的肝脏投影位置。

5.根据权利要求1所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，其特征在于：所述调理仪同时匹配肝动脉脉搏波传感器探头(18)对肝动脉压力脉搏波进行测量，从获得的脉搏波波动信号获得肝动脉的压力变化，获得肝动脉的血压。

6.根据权利要求1所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，其特征在于：肝血流阻抗检测导体(3)与的标准II导联心电贴片(4)配合测量，可计算心血管生理参数，所述心血管生理参数包括：血压、脉搏波传导速度；在加热的过程中，得出随温度变化的情况下肝部生理指标的变化。

7.根据权利要求1或4所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，其特征在于：肝血流阻抗检测导体(3)材料采用网状柔性银-氯化银材料，宽度为0.6厘米，并且与下面的导电织物一同置于高约1厘米的弹性海绵垫下；肝血流阻抗检测导体(3)外侧有汗液吸附装置，所述汗液吸附装置为高分子SAP材料的体液采集带，覆盖了肝血流检测阻抗导体(3)的内部区域；标准II导联心电贴片(4)也有高分子SAP材料的体液采集带，防止汗液对测量数据的影响。

8.根据权利要求1所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，其特征在于：信号接收辩证显示器(5)应用MEMS芯片进行信息的处理，所述信息的处理包括信号的采集、滤波、转换与发射等信息的处理；信号接收辩证显示器(5)运用medlab软件编写信号采样点获取，利用Microsoft visual basic 6.0作为软件开发平台编写信号的特征点提取以及时域分析后期信号处理程序。

9.根据权利要求1所述的低频电磁振动调制的红外肝藏气机血流调理仪，其信号接收辩证显示器(5)将同步传导采集获取的温度、阻抗以及心电信号依次处理并最终变换为数据包的形式发送到接收端；当检测到测量信号不在正常值范围内时，会有健康预警提示；所述调理仪设置有自动、手动两种调节模式，可以根据需求进行选择。