CN105286835A - 一种便携式心血管功能测试仪及基于其的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式心血管功能测试仪及基于其的测试方法，适用于家庭和医院进行心血管疾病早期筛查和辅助诊断，它包括底板和控制面板，底板上设有电源插孔、电源开关、血压计袖带接口和脉搏波传感器接口，底板内设有中央控制模块、电源模块、数据采集模块、数据存储模块和网络模块，控制面板上设有触摸显示模块和语音模块。本发明通过使用嵌入式技术集成血压测量、脉搏波采集和分析、数据存储和网络上传功能，使仪器一体化便于携带；测量结果可以存储于本机和上传至医院健康管理系统，便于患者查看历次测量结果和医生观察患者心血管发展趋势，并且患者可以通过网络与医生进行交互，达到不进医院也可以获得心血管疾病的预防和治疗方案。

Description

一种便携式心血管功能测试仪及基于其的测试方法

技术领域

本发明涉及心血管功能检测相关技术领域，具体是涉及一种适用于一般家庭和医院使用的便携式心血管功能测试仪。

背景技术

心血管病是全球范围内造成死亡的最主要原因。《中国心血管病报告2014》显示：目前我国心血管病患者约有2.9亿，每5例死亡者中就有2例死于心血管病；世界卫生组织报告称：2012年全球约有1750万人死于心血管病，占总死亡人数的31％；如不加以控制，到2030年约有2360万人将死于心血管病。心血管病已经成为本世纪威胁人类健康的重大公共卫生问题之一，因此当务之急是预防和治疗心血管疾病。

心血管疾病常用的检测方法分为有创检测方法和无创检测方法。有创检测方法为动脉造影术，但是这种检测方法对操作者技能要求较高、检测仪器价格昂贵，此外还可能因个体差异给患者带来不良反应。无创检测方法有多普勒超声检测劲动脉内中膜厚度(IMT)、同步测量上臂和踝臂血压，并计算踝臂指数(ABI)、超声测量动脉管壁的可扩张性和顺应性、高分辨率多普勒评定内皮功能等，但是这些检测仪器大多价格昂贵、操作复杂、测量结果与测量者的经验和技术水平有很大关系。这些缺点阻碍了心血管疾病的预防和治疗。

中国专利申请公开号为CN104688216A，公开了一种便携式一体化心血管监测仪，是由主机、显示屏、控制按键、散热孔、打印机、锂电池、电源指示灯、电源插口、电源开关、传感器接口、USB接口、脉搏传感器、信号线和袖带构成，使用WindowsCE系统恢复机身一体化，便于携带。但该发明的不足之处在于，该监测仪对测量结果未进行保存不便于用户了解历史测量结果；不能将测量结果上传至医院健康管理系统不便于医生观察患者的心血管发展趋势，医务生不能通过网络下发心血管预防或治治方案。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种便携式心血管功能测试仪，采用嵌入式技术集成血压测量、脉搏波信号获取和分析评估心血管功能，操作简单、携带方便，尤其适用于群体普查和长期跟踪患者的心血管状况。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的便携式心血管功能测试仪，包括底板和控制面板。所述的底板上设置有一个电源插孔、一个电源开关、一个血压计袖带接口和一个脉搏波传感器接口，所述底板内设有中央控制模块、电源模块、数据采集模块、数据存储模块和网络模块；所述控制面板上设有触摸显示模块和语音模块；所述底板和控制面板通过螺丝固定在一起。

所述电源插孔连接电源开关，所述电源开关连接电源模块；所述血压计袖带接口和脉搏波传感器接口连接数据采集模块；所述中央控制模块分别连接电源模块、数据采集模块、数据存储模块、网络模块、触摸显示模块和语音模块；

作为优选，所述的数据采集模块包括血压测量电路和脉搏波采集电路，所述的血压测量电路和脉搏波采集电路是相互并联的，通过获取测量者的肱动脉血压和脉搏波信号，经过中央控制模块的处理，方便快捷地了解测量者的心血管状况。

作为优选，所述的血压测量电路包括气缸、血压计袖带、充气泵、放气阀、压力传感器和塑料软管组成，所述气缸通过塑料软管分别与血压计袖带、充气泵、放气阀和压力传感器连接，所述压力传感器连接放大电路，所述放大电路连接滤波电路，所述滤波电路连接中央控制模块，所述血压计袖带安装在血压计袖带接口。采用示波法原理进行血压测量，操作简单，方便快捷，结果精确。

作为优选，所述脉搏波采集电路由脉搏波传感器、高通滤波电路、增益调节电路、低通滤波电路和陷波电路组成；所述脉搏波传感器连接高通滤波电路，所述高通滤波电路连接增益调节电路，所述增益调节电路连接低通滤波电路，所述低通滤波电路连接陷波电路，所述陷波电路连接中央控制模块，所述脉搏波传感器安装在脉搏波传感器接口。通过平面张力法获取连续的高保真脉搏波波形，利用中央控制模块中的算法提取波形的特征点，根据特征点计算反应心肌供血状况的心内膜下心肌活力率(SEVR)和血管弹性的增长指数(AIx)，评价心血管状况。

作为优选，所述电源模块包括锂电池电路和供电电路，所述锂电池电路在安装上锂电池后可以对其进行充电，在没有外接电源的情况下也可以使用，所述供电电路在外接电源的情况下为仪器供电，避免了锂电池损坏而无法使用的情况发生。

作为优选，所述数据存储模块包括SD卡槽和SD卡，所述SD卡插在SD卡槽内，所述SD卡槽连接中央控制模块和电源模块，测量结果存储在SD卡内，方便用户查看历史测量结果。

作为优选，所述网络模块包括WiFi模块和远程通信模块；所述WiFi模块分别连接中央控制模块和电源模块；所述远程通信模块由Sim卡槽和Sim卡组成，Sim卡插在Sim卡槽内，Sim卡槽分别连接中央控制模块和电源模块，所述WiFi模块和远程通信模块是相互并联的。在有WiFi的环境下使用WiFi上传测量结果，在没有WiFi的环境下使用Sim卡上传测量结果，确保医生能够及时了解测量者的测量结果，此外，医生根据健康管理系统的测量结果进行评估，生成心血管预防或治疗方案，通过网络下发至便携式心血管功能测试仪。

作为优选，所述触摸显示模块分别连接中央控制模块和电源模块，选用的触摸显示屏为电容屏，操作灵敏，通过触摸显示屏输入用户账号、进行测量控制、查看历史测量结果和关机重启等功能。

作为优选，所述语音模块包括扬声器和驱动电路，所述扬声器连接驱动电路和中央控制模块，所述驱动电路连接电源模块。语音模块用于播报测得血压值、心内膜下心肌活力率(SEVR)及其参考范围、增长指数(AIx)及其参考范围和心血管整体状况。

利用上述便携式心血管功能测试仪进行心血管功能测试的方法，包括以下步骤：

首先将血压计袖带安装在血压计袖带接口，将脉搏波传感器插入脉搏波传感器接口，将SIM卡插入SIM卡槽，将SD卡插入SD卡槽；

然后通过电源开关开启仪器，用户注册账户，紧接着将血压计袖带固定在手肘上部肱动脉处，通过触摸显示模块操作，启动血压测量电路采集人体肱动脉血压值；再将脉搏波传感器固定在人体手腕桡动脉处，通过触摸显示模块操作，启动脉搏波采集电路采集人体桡动脉脉搏波信号；测得血压值和脉搏波信号传送至中央控制模块；

中央控制模块接受来自血压测量电路的肱动脉血压值和来自脉搏波采集电路的桡动脉脉搏波信号，利用中央控制模块中的算法提取波形的特征点，根据特征点计算反应心肌供血状况的心内膜下心肌活力率SEVR和血管弹性的增长指数AIx，评价心血管整体状况；

中央控制模块将血压值、心内膜下心肌活力率(SEVR)及其参考范围、血管弹性的增长指数(AIx)及其参考范围、心血管整体状况通过触摸显示模块显示出来，此外还可以通过语音模块将测量结果播报出来，与此同时将测量结果通过网络模块上传至医院的健康管理系统，便于医生了解患者最新的心血管状况；

医生根据健康管理系统的测量结果进行评估，生成心血管预防或治疗方案，下发至便携式心血管功能测试仪。

这样的便携式设计便于人们在家中进行测量，并且可以通过网络与医生进行交互，达到不进医院也可以获得心血管疾病的防治方案。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过使用嵌入式技术集成血压测量、脉搏波采集和分析、数据存储和上传功能，使仪器一体化便于携带；通过本发明的测试仪，测量结果可以存储于本机和上传至医院健康管理系统，便于患者查看历次测量结果和医生观察患者心血管发展趋势，并且患者可以通过网络与医生进行交互，达到不进医院也可以获得心血管疾病的预防和治疗方案。

2、本发明通过SD卡存储测量结果，方便测量者查看历史测量记录。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明的血压测量电路框图；

图3是本发明的脉搏波采集电路框图；

图4是本发明的操作流程图；

图中标号：1.底板，10.中央控制模块，11.电源模块，12.数据采集模块，13.数据存储模块，14.网络模块，15.血压计袖带接口，16.脉搏波传感器接口，17.电源插孔，18.电源开关，2.控制面板，20.触摸显示模块，21.语音模块，110.锂电池电路，111.供电电路，120.血压测量电路，121.脉搏波采集电路，1200.气缸，1201.血压计袖带，1202.充气泵，1203.放气阀，1204.压力传感器，1205.塑料软管，130.SD卡，131.SD卡槽，140.WiFi模块，141.远程通信模块，210.扬声器，211.驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1所述，本发明的便携式心血管功能测试仪包括底板1和控制面板2，底板1上设置有一个电源插孔17、一个电源开关18、一个血压计袖带接口15和一个脉搏波传感器接口16，底板1内设有中央控制模块10、电源模块11、数据采集模块12、数据存储模块13和网络模块14；控制面板2上设有触摸显示模块20和语音模块21，触摸显示模块20和语音模块21是相互并联的；底板1和控制面板2通过螺丝固定在一起。

电源插孔17连接电源开关18，电源开关18连接电源模块11；血压计袖带接口15和脉搏波传感器接口16连接数据采集模块12，血压计袖带安装在血压计袖带接口15，脉搏波传感器插在脉搏波传感器接口16；中央控制模块10分别连接电源模块11、数据采集模块12、数据存储模块13、网络模块14、触摸显示模块20和语音模块21；

电源模块11包括锂电池电路110和供电电路111，在没有外接电源的情况下通过锂电池电路110为便携式心血管功能测试仪供电，在有外接电源的情况下锂电池电路110和供电电路111均可使用。

数据存储模块13包括SD卡130和SD卡槽131；SD卡130插在SD卡槽131内，SD卡槽131连接中央控制模块10和电源模块11，测量结果保存在数据存储模块13内，用户可随时查看历史测量结果。

网络模块14包括WiFi模块140和远程通信模块141；WiFi模块140分别连接中央控制模块10和电源模块11；远程通信模块141由Sim卡槽和Sim卡组成，Sim卡插在Sim卡槽内，Sim卡槽分别连接中央控制模块10和电源模块11；WiFi模块140和远程通信模块141相互并联。

触摸显示模块20分别连接中央控制模块10和电源模块11，触摸显示模块20采用电容触摸显示屏，通过触摸显示屏设置用户信息，进行测量控制以及关机重启等基本功能，此外还在触摸显示屏上显示测量结果，实时显示脉搏波信号，人机交互界面友好。

语音模块21包括扬声器210和驱动电路211，扬声器210连接驱动电路211和中央控制模块10，驱动电路211连接电源模块11，语音模块21将测量结果以声音的方式呈现在用户面前。

数据采集模块12包括血压测量电路120和脉搏波采集电路121，血压测量电路120和脉搏波采集电路121是相互并联的。

图2显示的是本发明的血压测量电路框图，血压测量电路120包括气缸1200、血压计袖带1201、充气泵1202、放气阀1203、压力传感器1204和塑料软管1205，气缸1200通过塑料软管1205分别连接血压计袖带接口15、充气泵1202、放气阀1203和压力传感器1204，压力传感器连接放大电路，放大电路连接滤波电路，滤波电路连接中央控制模块10，血压计袖带1201安装在血压计袖带接口15。

图3显示的是本发明的脉搏波采集电路框图，脉搏波采集电路121包括脉搏波传感器1210、高通滤波电路、增益调节电路、低通滤波电路和陷波电路，脉搏波传感器接口16连接高通滤波电路，高通滤波电路连接增益调节电路，增益调节电路连接低通滤波电路，低通滤波电路连接陷波电路，陷波电路连接中央控制模块10，脉搏波传感器1210连接脉搏波传感器接口16。

图4是本发明的操作流程图，包括以下步骤：

首先将血压计袖带安装在血压计袖带接口15，将脉搏波传感器1210插入脉搏波传感器接口16，将SIM卡插入SIM卡槽，将SD卡130插入SD卡槽131。

然后通过电源开关18开启仪器，用户注册账户，紧接着将血压计袖带固定在手肘上部肱动脉处，通过触摸显示模块20操作进行血压测量，充气泵1202对气缸1200进行充气，此时血压计袖带也会充气从而阻断肱动脉，接着通过放气阀1203进行放气，在放气过程中压力传感器1204获得气缸内的压力变化，将变化的压力值传输至中央控制模块10，经过特定算法获得血压值；再将脉搏波传感器1210固定在桡动脉处，通过触摸显示模块20操作进行脉搏波信号获取，通过脉搏波传感器1210获得脉搏波波形经过高通滤波电路、增益调节电路、低通滤波电路和陷波电路传输至中央控制模块10，经过特定算法获取脉搏波特征点并计算出心内膜下心肌活力率(SEVR)和增长指数(AIx)。测得血压值、SEVR、AIx以及脉搏波波形通过触摸显示模块20显示出来，此外通过语音模块21播报测得的血压值、SEVR、AIx和他们的参考范围，与此同时将测量结果自动保存在数据存储模块13。通过网络模块14将测量结果上传至医院的健康管理系统，便于医生了解患者最新的心血管状况，医生根据医院健康管理系统中的测量结果生成心血管预防或治疗方案并通过网络下发至便携式心血管功能测试仪。通过以上设计使得心血管功能检测达到便携、操作简单、费用低、实现患者与医务工作者的在线交流，便于群体普查，实现长期跟踪患者的心血管状况。

Claims (10)

1.一种便携式心血管功能测试仪，其特征是，包括底板(1)和控制面板(2)；

所述的底板(1)上设置有一个电源插孔(17)、一个电源开关(18)、一个血压计袖带接口(15)和一个脉搏波传感器接口(16)，所述底板(1)内设有中央控制模块(10)、电源模块(11)、数据采集模块(12)、数据存储模块(13)和网络模块(14)；

所述控制面板(2)上设有触摸显示模块(20)和语音模块(21)，所述触摸显示模块(20)和语音模块(21)是相互并联的；

所述电源插孔(17)连接电源开关(18)，所述电源开关(18)连接电源模块(11)；

所述血压计袖带接口(15)和所述脉搏波传感器接口(16)连接数据采集模块(12)；

所述中央控制模块(10)分别连接电源模块(11)、数据采集模块(12)、数据存储模块(13)、网络模块(14)、触摸显示模块(20)和语音模块(21)；

所述底板(1)和控制面板(2)通过螺丝固定在一起。

2.根据权利要求1所述的便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述数据采集模块(12)包括血压测量电路(120)和脉搏波采集电路(121)，所述血压测量电路(120)和脉搏波采集电路(121)是相互并联的。

3.根据权利要求2所述的便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述血压测量电路(120)由气缸(1200)、血压计袖带(1201)、充气泵(1202)、放气阀(1203)、压力传感器(1204)和塑料软管(1205)组成；所述气缸(1200)通过塑料软管(1205)分别与血压计袖带接口(15)、充气泵(1202)、放气阀(1203)和压力传感器(1204)连接，所述压力传感器(1204)连接放大电路，所述放大电路连接滤波电路，所述滤波电路连接中央控制模块(10)，所述血压计袖带(1201)安装在血压计袖带接口(15)。

4.根据权利要求2所述的便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述脉搏波采集电路(121)由脉搏波传感器(1210)、高通滤波电路、增益调节电路、低通滤波电路和陷波电路组成；所述脉搏波传感器接口(16)连接高通滤波电路，所述高通滤波电路连接增益调节电路，所述增益调节电路连接低通滤波电路，所述低通滤波电路连接陷波电路，所述陷波电路连接中央控制模块(10)，所述脉搏波传感器(1210)安装在脉搏波传感器接口(16)。

5.根据权利要求1所述的便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述电源模块(11)由锂电池电路(110)和供电电路(111)组成，所述锂电池电路(110)在充电完成后给便携式心血管功能测试仪供电，所述供电电路(111)通过外接电源适配器给便携式心血管功能测试仪供电。

6.根据权利要求1所述的便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述数据存储模块(13)由SD卡(130)和SD卡槽(131)组成，所述SD卡(130)插在SD卡槽(131)内，所述SD卡槽(131)连接中央控制模块(10)和电源模块(11)。

7.根据权利要求1所述的一种便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述网络模块(14)包括WiFi模块(140)和远程通信模块(141)；所述WiFi模块(140)分别连接中央控制模块(10)和电源模块(11)；所述远程通信模块(141)由Sim卡槽和Sim卡组成，所述Sim卡插在Sim卡槽内，所述Sim卡槽分别连接中央控制模块(10)和电源模块(11)；所述WiFi模块(140)和远程通信模块(141)是相互并联的。

8.根据权利要求1所述的一种便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述触摸显示模块(20)分别连接中央控制模块(10)和电源模块(11)。

9.根据权利要求1所述的一种便携式心血管功能测试仪，其特征是，所述语音模块(21)由扬声器(210)和驱动电路(211)组成，所述扬声器(210)连接驱动电路(211)和中央控制模块(10)，所述驱动电路(211)连接电源模块(11)。

10.一种利用权利要求1～9中任意一项所述便携式心血管功能测试仪进行心血管功能测试的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、将血压计袖带固定在肱动脉处，通过触摸显示模块启动血压测量电路采集人体肱动脉血压值；

(2)、将脉搏波传感器固定在人体手腕桡动脉处，通过触摸显示模块启动脉搏波采集电路采集人体桡动脉脉搏波信号；

(3)、中央控制模块接受来自血压测量电路的肱动脉血压和来自脉搏波采集电路的桡动脉脉搏波信号，利用中央控制模块中的算法提取波形的特征点，根据特征点计算反应心肌供血状况的心内膜下心肌活力率SEVR和血管弹性的增长指数AIx，评价心血管整体状况；

(4)、中央控制模块将测量结果保存至数据存储模块，并通过触摸显示模块显示；

(5)、中央控制模块控制网络模块将测量结果上传至医院健康管理系统；

(6)、医生通过对医院健康管理系统的测量结果进行评估，生成心血管预防或治疗方案，下发至便携式心血管功能测试仪。