CN109770989A - 一种智能型气压式止血带及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种智能型气压式止血带，包括袖带、进气阀、充气泵、排气阀、压力传感器、信号处理模块和微处理芯片，其中，袖带与排气阀连接及连通，袖带通过进气阀与充气泵连接及连通，压力传感器的一端与信号处理模块的输入端电连接，信号处理模块的输出端与微处理芯片的输入端电连接，微处理芯片的输出端分别与排气阀和进气阀电连接。本发明通过微处理芯片预设止血带的工作时间以及血压阈值，压力传感器采集压力信号到微处理芯片中计算袖带气压及患者收缩压并动态调节使袖带气压与患者收缩压相等，当工作时间过长时控制袖带完全排气后重新充气，但当患者收缩压低于预设血压阈值时，维持袖带气压与收缩压相等且不排气，以免患者伤口大出血危及生命。

Description

一种智能型气压式止血带及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地，提出一种智能型气压式止血带，还提出一种智能型气压式止血带的控制方法。

背景技术

气压止血带是外科四肢手术中最常用的设备，通过压迫血管阻断血流从而达到止血的效果。而在院前急救中，较少使用气压式止血带对四肢大出血进行止血，多是采用橡皮带等捆扎患肢进行止血，这就容易因摩擦较大、压力过高等原因而造成压迫部位的皮肤、神经或肌肉损伤和坏死。

目前，针对上述出现的问题，有研究者发明了适用于院前急救的气压式止血带，然而，这些院前急救使用的气压式止血带存在止血带操作步骤繁琐、伤员血压出现波动时（如正常血压下降至休克血压）止血带不能及时调整等问题，导致肢体局部或远端神经的缺氧、感觉和运动神经传导异常、或是缺乏时间监测导致远端肢体长时间缺血而坏死。此外，现有的气压式止血带一般需要通过预设的固定值进行加压，且需要医务人员每1小时人工进行放气操作，因此患者无法在院前急救中自行使用，且在紧急情况下会因此造成医务人员人力资源的浪费。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的气压式止血带容易导致肢体远端长时间缺血对患者造成影响等至少一种缺陷，提供一种智能型气压式止血带，通过使袖带内气压处于动态平衡状态，有效避免远端肢体长时间缺血导致对患者造成不良的影响，且当患者处于休克状态时能够维持止血带的运行，同时有效提高医疗资源的利用率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种智能型气压式止血带，包括袖带、进气阀、充气泵、排气阀、压力传感器、信号处理模块和微处理芯片，其中，袖带与排气阀连接及连通，袖带通过进气阀与充气泵连接及连通，压力传感器的输出端与信号处理模块的输入端电连接，信号处理模块的输出端与微处理芯片的输入端电连接，微处理芯片的输出端分别与排气阀和进气阀电连接；

通过所述微处理芯片预设止血带的工作时间以及血压阈值，微处理芯片控制进气阀工作，充气泵向袖带内进行充气加压，同时所述压力传感器采集压力信号后发送到信号处理模块中进行滤波处理，再发送到微处理芯片中计算当前袖带的气压和患者的收缩压，当袖带气压与患者收缩压相等时进气阀关闭；微处理芯片定时根据袖带气压和患者收缩压，控制进气阀或排气阀工作，使袖带气压与患者收缩压维持相等；当到达预设的工作时间时，微处理芯片判断当前患者收缩压是否低于预设血压阈值，若是，则微处理芯片控制维持袖带气压与患者收缩压相等，并定时重复该判断步骤；若否，则微处理芯片控制排气阀工作至袖带完全排气3分钟，然后微处理芯片控制进气阀工作并重复上述步骤。

本技术方案中，根据患者收缩压和袖带气压的压力值对气压式止血带进行动态调整，使袖带气压维持与患者收缩压相等，此时止血带尚有止血效果，但不会对患者肢体过度压迫。压力传感器采集的压力信号包括袖带气压信号和脉搏波信号，所采集的压力信号经信号处理模块滤波处理后分别发送到微处理芯片中，微处理芯片根据袖带气压信号和脉搏波信号计算当前袖带气压和患者收缩压，并根据计算和判断结果动态调整气压式止血带中袖带内的气压。此外，当止血过程中止血时间过长时控制袖带完全排气3分钟后重新充气进行止血，从而避免止血时间过长导致肢体远端缺血；当患者收缩压低于预设血压阈值时，即使到达预设工作时间也不排气，维持袖带气压与收缩压相等，从而避免患者伤口大出血而危及生命。其中，所设置的血压阈值一般为人体休克血压值，即60mmHg。

优选地，信号处理模块包括分别设置的低通滤波器和带通滤波器，低通滤波器的输入端与压力传感器的输出端连接，低通滤波器的输出端与微处理芯片的第一输入端连接；带通滤波器的输入端与压力传感器的输出端连接，带通滤波器的输出端与微处理芯片的第二输入端连接。

本优选方案中，由于压力传感器所采集的压力信号包括袖带气压信号和脉搏波信号，其中还夹杂着来自外界的高频干扰和低频干扰，因此需要对所采集的压力信号进行滤波。而由于袖带内压力的变换较缓慢，因此袖带内的气压信息属于低频率信号，压力信号通过低通滤波器后可筛选出袖带内的气压信息；而患者收缩压信息的频率范围在0.6-6.4Hz，因此可将压力信号通过一个带通滤波器筛选出脉搏波信号。

优选地，低通滤波器为二阶有源低通滤波器。其中二阶低通滤波器比一阶衰减的快，对高频干扰的滤波效果更好。

优选地，低通滤波器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、运算放大器U1、运算放大器U2，其中：

电阻R1的一端与压力传感器的输出端电连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1的同相输入端电连接，运算放大器U1的输出端与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与运算放大器U1的反相输入端电连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端电连接，电阻R4的另一端接地；运算放大器U1的输出端与电容C1的一端电连接，电容C1的另一端与电阻R2的一端电连接；电阻R2的另一端与电容C2的一端电连接，电容C2的另一端接地；

运算放大器U1的输出端与电阻R5的一端电连接，电阻R5的另一端与运算放大器U2的同相输入端电连接，运算放大器的输出端与电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端与运算放大器U2的同相输入端电连接；运算放大器U2的反相输入端与电阻R7的一端电连接；电阻R7的另一端接地；运算放大器U2的输出端与信号处理模块的第一输入端电连接。

优选地，带通滤波器包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、运算放大器U3、运算放大器U4，其中：

电容C3的一端与压力传感器的输出端电连接，电容C3的另一端与电阻R8的一端电连接，电阻R8的另一端运算放大器U3的同相输入端电连接，运算放大器U3的输出端与电容C4的一端电连接，电容C4的另一端与运算放大器U3的同相输入端电连接；运算放大器U3的输出端与电阻R9的一端电连接，电阻R9的另一端与运算放大器U3的同相输入端电连接；运算放大器U3的反相输入端接地；

运算放大器U3的输出端与电容C5的一端电连接，电容C5的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接，运算放大器U4的输出端与电容C6的一端电连接，电容C6的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接；运算放大器U4的输出端与电阻R10的一端电连接，电阻R10的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接；运算放大器U4的反向输入端接地；运算放大器U4的输出端与信号处理模块的第二输入端电连接。

优选地，止血带还包括显示模块，显示模块的输入端与微处理芯片的输出端连接，微处理芯片将计算及统计得到的当前袖带气压值、当前患者收缩压数据以及止血带总运行时间和每次止血带充气加压时间数据发送到显示模块中进行显示。

优选地，止血带还包括按键模块，按键模块的输出端与微处理芯片的第三输入端连接，按键模块用于控制止血带进行充气或放气、控制显示模块显示止血时间以及控制止血带数据复位。由于微处理芯片需要预设止血带的工作时间以及血压阈值，除了可以直接在微处理芯片设置外，还可通过本优选方案中的按键模块灵活操作，从而灵活调节显示模块的显示，为后期医务人员的进一步处理提供参考依据。

优选地，止血带还包括内置电池，内置电池为直流12V电池，用于当外接电源断电时临时供电，从而避免外接电源断电时止血带停止工作而导致患者无法及时止血引发安全问题。

同时，本发明还提出一种应用上述智能型气压式止血带的控制方法，具体如下：

一种智能型气压式止血带的控制方法，包括以下步骤：

通过所述微处理芯片预设止血带的工作时间以及血压阈值，微处理芯片控制进气阀工作，充气泵向袖带内进行充气加压，同时所述压力传感器采集压力信号后发送到信号处理模块中进行滤波处理，再发送到微处理芯片中计算当前袖带的气压和患者的收缩压，当袖带气压与患者收缩压相等时进气阀关闭；微处理芯片定时根据袖带气压和患者收缩压，控制进气阀或排气阀工作，使袖带气压与患者收缩压维持相等；当到达预设的工作时间时，微处理芯片判断当前患者收缩压是否低于预设血压阈值，若是，则微处理芯片控制维持袖带气压与患者收缩压相等，并定时重复该判断步骤；若否，则微处理芯片控制排气阀工作至袖带完全排气3分钟，然后微处理芯片控制进气阀工作并重复上述步骤。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：能够根据患者收缩压动态调整止血带中袖带内的气压值，当患者止血时间过长则控制袖带完全排气3分钟后重新充气从而避免肢体远端长时间缺血对患者造成不良的影响；患者收缩压低于预设血压阈值时，维持袖带气压与当前收缩压相等，从而避免患者伤口大出血而危及生命；能够智能控制止血带的充气及排气，不需要医务人员协助使用，并记录可供医务人员参考的止血带运行数据，有效提高医疗资源的利用率。

附图说明

图1为本实施例的智能型气压式止血带的结构示意图。

图2为本实施例中低通滤波器的电路图。

图3为本实施例中带通滤波器的电路图。

图4为本实施例的智能型气压式止血带控制方法的流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，为本实施例的智能型气压式止血带的结构示意图。

本实施例的智能型气压式止血带包括袖带1、进气阀2、充气泵3、排气阀4、压力传感器5、信号处理模块6、微处理芯片7、显示模块8和按键模块9。其中，袖带1通过进气阀2与充气泵3连接及连通，袖带1与排气阀4连接及连通，压力传感器5的压力信号通过信号处理模块6中的低通滤波器后与微处理芯片7的第一输入端连接，压力传感器5的压力信号通过信号处理模块6中的带通滤波器与微处理芯片7的第二输入端连接，微处理芯片7的输出端分别与进气阀2、排气阀4电连接，显示模块8的输入端与微处理芯片7的输出端连接，按键模块9的输出端与微处理芯片7的输入端连接。本实施例中的微处理芯片7为12位AD功能的STC8A8K64S4A12单片机，且设置止血带的工作时间为60min，血压阈值为60mmHg。

如图2所示，为本实施例智能型气压式止血带中的低通滤波器的电路图。

低通滤波器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、运算放大器U1、运算放大器U2，电阻R1、R2、R4的阻值为10kΩ，电阻R3的阻值为12kΩ，电阻R5的阻值为2kΩ，电阻R6的阻值为6kΩ，电阻R7的阻值为1kΩ，电容的C1、C2的电容值为25μF，运算放大器U1、U2为LM324运算放大器。其中：

电阻R1的一端与压力传感器的输出端电连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1的同相输入端电连接，运算放大器U1的输出端与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与运算放大器U1的反相输入端电连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端电连接，电阻R4的另一端接地；运算放大器U1的输出端与电容C1的一端电连接，电容C1的另一端与电阻R2的一端电连接；电阻R2的另一端与电容C2的一端电连接，电容C2的另一端接地；

运算放大器U1的输出端与电阻R5的一端电连接，电阻R5的另一端与运算放大器U2的同相输入端电连接，运算放大器的输出端与电阻R6的一端电连接，电阻R6的另一端与运算放大器U2的同相输入端电连接；运算放大器U2的反相输入端与电阻R7的一端电连接；电阻R7的另一端接地；运算放大器U2的输出端与信号处理模块的第一输入端电连接。

如图3所示，为本实施例的智能型气压式止血带中的带通滤波器的电路图。

带通滤波器包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、运算放大器U3、运算放大器U4，电阻R8的阻值为10kΩ，电阻R9的阻值为120kΩ，电阻R10的阻值为33kΩ，电容C3、C5的电容值为47μF，电容C4的电容值为200nF，电容C6的电容值为240nF，运算放大器U3、U4为LM324运算放大器。其中：

电容C3的一端与压力传感器的输出端电连接，电容C3的另一端与电阻R8的一端电连接，电阻R8的另一端运算放大器U3的同相输入端电连接，运算放大器U3的输出端与电容C4的一端电连接，电容C4的另一端与运算放大器U3的同相输入端电连接；运算放大器U3的输出端与电阻R9的一端电连接，电阻R9的另一端与运算放大器U3的同相输入端电连接；运算放大器U3的反相输入端接地；

运算放大器U3的输出端与电容C5的一端电连接，电容C5的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接，运算放大器U4的输出端与电容C6的一端电连接，电容C6的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接；运算放大器U4的输出端与电阻R10的一端电连接，电阻R10的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接；运算放大器U4的反向输入端接地；运算放大器U4的输出端与信号处理模块的第二输入端电连接。

如图4所示，为本实施例的智能型气压式止血带的控制方法流程图。

在具体实施过程中，首先将袖带固定在患者待止血部位的外周，启动气压式止血带，微处理芯片7控制进气阀工作，充气泵3向袖带1内进行充气加压，当微处理芯片7接收到压力传感器5采集的压力信号时，微处理芯片7开始计时，且微处理芯片7计算当前袖带气压和患者收缩压，当袖带内气压值与患者收缩压相等时，微处理芯片7控制进气阀关闭，充气泵3停止向袖带内充气。

在气压式止血带使用过程中，压力传感器5每10min采集压力信号并分别通过信号处理模块6中的低通滤波器和带通滤波器对压力信号进行滤波处理，筛选压力信号中的袖带气压信号和脉搏波信号，然后再输入微处理芯片7中进行计算。微处理芯片7根据所筛选的袖带气压信号和脉搏波信号计算当前袖带气压和患者收缩压后，判断当前袖带内的气压值与患者收缩压的偏差：若当前袖带内气压值大于患者收缩压，则微处理芯片7控制排气阀4导通，袖带中的气体排出，至袖带气压与患者收缩压的差值小于3mmHg时，微处理芯片7控制排气阀4关闭；若当前袖带气压小于患者收缩压，则微处理芯片7控制进气阀2导通，充气泵3向袖带1进行充气，至袖带气压与患者收缩压的差值小于3mmHg时，微处理芯片7控制进气阀2关闭。当到达预设的工作时间60min时，微处理芯片7判断当前患者收缩压是否低于预设的阈值60mmHg，若是，则微处理芯片7控制进气阀2工作，使袖带气压维持与患者收缩压相等，并且每10min重复判断当前患者收缩压是否低于预设的阈值60mmHg至患者收缩压高于阈值，再执行完全排气步骤，从而避免患者因大出血导致产生生命危险；若否，则微处理芯片7控制排气阀4导通至袖带1内排空气体，3min后止血带重新启动并执行上述步骤。

同时，止血带中的显示模块8显示当前袖带气压值、当前患者收缩压数值、止血带的总运行时间以及止血带每次充气加压时间，用于为医务人员提供患者及止血带工作数据，以便医务人员了解患者的情况并及时为患者提供帮助。

本实施例根据患者收缩压和袖带内的气压值对气压式止血带进行动态调整，压力传感器5采集的压力信号经信号处理模块6滤波处理后发送到微处理芯片7中，微处理芯片7根据压力信号计算当前人体血压情况和袖带内的气压值，并根据计算和判断结果动态调整气压式止血带内的气压，使气压式止血带中的气压值动态平衡，袖带气压维持与患者收缩压相等，且当止血时间过长时能够及时排气避免导致肢体因缺血过久对患者造成影响；当患者收缩压低于预设血压阈值，即休克血压值时，即使到达预设工作时间也不排气，维持袖带气压与当前患者收缩压相等，从而避免患者伤口大出血而危及生命。此外，本实施例的气压式止血带能够智能调整，因此不需要医务人员一直陪同使用，在医疗资源紧缺的情况下能够有效提高医疗资源的利用率。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能型气压式止血带，其特征在于：包括袖带、进气阀、充气泵、排气阀、压力传感器、信号处理模块和微处理芯片，其中，所述袖带与排气阀连接及连通，所述袖带通过进气阀与充气泵连接及连通；所述压力传感器的输出端与所述信号处理模块的输入端电连接，信号处理模块的输出端与所述微处理芯片的输入端电连接，微处理芯片的输出端分别与排气阀和进气阀电连接；

通过所述微处理芯片预设止血带的工作时间以及血压阈值，微处理芯片控制进气阀工作，充气泵向袖带内进行充气加压，同时所述压力传感器采集压力信号后发送到信号处理模块中进行滤波处理，再发送到微处理芯片中计算当前袖带的气压和患者的收缩压，当袖带气压与患者收缩压相等时进气阀关闭；微处理芯片定时根据袖带气压和患者收缩压，控制进气阀或排气阀工作，使袖带气压与患者收缩压维持相等；当到达预设的工作时间时，微处理芯片判断当前患者收缩压是否低于预设血压阈值，若是，则微处理芯片控制维持袖带气压与患者收缩压相等，并定时重复该判断步骤；若否，则微处理芯片控制排气阀工作至袖带完全排气3分钟，然后微处理芯片控制进气阀工作并重复上述步骤。

2.根据权利要求1所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于：所述信号处理模块包括分别设置的低通滤波器和带通滤波器，所述低通滤波器的输入端与压力传感器的输出端连接，低通滤波器的输出端与微处理芯片的第一输入端连接；所述带通滤波器的输入端与压力传感器的输出端连接，带通滤波器的输出端与微处理芯片的第二输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于：所述低通滤波器为二阶有源低通滤波器。

4.根据权利要求2所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于：所述低通滤波器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、运算放大器U1、运算放大器U2，其中：

所述电阻R1的一端与压力传感器的输出端电连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端电连接，所述电阻R2的另一端与运算放大器U1的同相输入端电连接，所述运算放大器U1的输出端与电阻R3的一端电连接，所述电阻R3的另一端与运算放大器U1的反相输入端电连接，所述电阻R3的另一端与电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端接地；所述运算放大器U1的输出端与电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端与电阻R2的一端电连接；所述电阻R2的另一端与电容C2的一端电连接，所述电容C2的另一端接地；

所述运算放大器U1的输出端与电阻R5的一端电连接，所述电阻R5的另一端与运算放大器U2的同相输入端电连接，所述运算放大器的输出端与电阻R6的一端电连接，所述电阻R6的另一端与运算放大器U2的同相输入端电连接；所述运算放大器U2的反相输入端与电阻R7的一端电连接；所述电阻R7的另一端接地；所述运算放大器U2的输出端与信号处理模块的第一输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于：所述带通滤波器包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、运算放大器U3、运算放大器U4，其中：

所述电容C3的一端与压力传感器的输出端电连接，电容C3的另一端与电阻R8的一端电连接，所述电阻R8的另一端运算放大器U3的同相输入端电连接，所述运算放大器U3的输出端与电容C4的一端电连接，所述电容C4的另一端与运算放大器U3的同相输入端电连接；所述运算放大器U3的输出端与电阻R9的一端电连接，所述电阻R9的另一端与运算放大器U3的同相输入端电连接；所述运算放大器U3的反相输入端接地；

所述运算放大器U3的输出端与电容C5的一端电连接，所述电容C5的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接，所述运算放大器U4的输出端与电容C6的一端电连接，所述电容C6的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接；所述运算放大器U4的输出端与电阻R10的一端电连接，所述电阻R10的另一端与运算放大器U4的同相输入端电连接；所述运算放大器U4的反向输入端接地；所述运算放大器U4的输出端与信号处理模块的第二输入端电连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于：所述止血带还包括显示模块，所述显示模块的输入端与微处理芯片的输出端连接，微处理芯片将计算及统计得到的当前袖带气压值、当前患者收缩压数据以及止血带总运行时间、每次止血带充气加压时间数据发送到显示模块中进行显示。

7.根据权利要求6所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于：所述止血带还包括按键模块，所述按键模块的输出端与微处理芯片的第三输入端连接，所述按键模块用于控制止血带进行充气或放气、控制显示模块显示止血时间以及控制止血带数据复位。

8.根据权利要求6所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于：所述止血带还包括内置电池，所述内置电池为直流12V电池，用于当外接电源断电时临时供电。

9.一种智能型气压式止血带的控制方法，应用权利要求1-8任一项所述的一种智能型气压式止血带，其特征在于，包括以下步骤：

通过所述微处理芯片预设止血带的工作时间以及血压阈值，微处理芯片控制进气阀工作，充气泵向袖带内进行充气加压，同时所述压力传感器采集压力信号后发送到信号处理模块中进行滤波处理，再发送到微处理芯片中计算当前袖带的气压和患者的收缩压，当袖带气压与患者收缩压相等时进气阀关闭；微处理芯片定时根据袖带气压和患者收缩压，控制进气阀或排气阀工作，使袖带气压与患者收缩压维持相等；当到达预设的工作时间时，微处理芯片判断当前患者收缩压是否低于预设血压阈值，若是，则微处理芯片控制维持袖带气压与患者收缩压相等，并定时重复该判断步骤；若否，则微处理芯片控制排气阀工作至袖带完全排气3分钟，然后微处理芯片控制进气阀工作并重复上述步骤。