CN113907723A - 一种可监视多个生命体征参数的心尖检测装置 - Google Patents

Abstract

一种可监测多个生命体征参数的心尖检测装置，属于医疗器械领域，所述心尖检测装置的传感器为一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器，设置于心尖位置，其内包括心尖压力、体温、呼吸检测传感器，并连接至中继盒，中继盒内包括各种检测信号的转换处理器和无线发射模块，中继盒佩戴在患者身上，无线发射模块与计算机内的无线接收模块无线连接，计算机中分别设置有心尖博动压力、体温、呼吸的多个处理模块、中央处理器，多种数据和整形的多种波形显示在显示器，本装置可降低患者的负重，减少线路干扰、图像失真等现象，提高护理、治疗效率，提高检测的方便性，及时对对患者进行相应的治疗。

Description

一种可监视多个生命体征参数的心尖检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种可监视多个生命体征参数的心尖检测装置，属于医疗器械装置。

背景技术

医学临床需要对重症病人进行多参数生命体征连续监测，以便及时发现病情变化并处理，目前重症监护室已经在二级医院普及。但是现在临床用的监护设备功能单一，且大多数为通过导联线与监护仪有线连接，如心电监测需要四根导联线与监护仪连接，体温监测一根线，呼吸监测一根线，有创血压一根线，无创血压一根线。在实际应用中对病人和医护人员都非常不方便，尤其是抢救病人时影响很大，由于导联线脱落引起生命体征参数失真，延误抢救时间，甚至导致病人死亡。

目前医学临床上监测心率都是用的心电监测，需要四根导联线与监护仪连接，影响病人体位变换，且容易脱落。尚无有效的解决办法。

目前医学临床上尚无用无创的方法可以连续监测血压的设备。

目前血压检测有无创和有创两种方法：

无创血压测量国际公认的是柯氏听诊法。水银血压计是听诊法原理来设计的，原理正确，但水银不环保，还需要专业培训过才能听准测准。电子血压计是示波法原理来设计的，是根据样本规律算血压，设计原理有缺陷性，所以误差较大。且无创血压测量目前均需充气、放气过程，不能实时连续检测。

有创动脉压监测是指将动脉导管置入动脉内直接测量动脉内血压的方法，需要合适的动脉导管、充满液体带有开关的压力连接管、压力换能器、连续冲洗系统、电子监护仪。直接动脉压力监测为持续的动态变化过程，不受人工加压、袖带宽度及松紧度影响，准确可靠，随时取值。可根据动脉波形变化来判断分析心肌的收缩能力。可以实时检测动脉血压变化，且相对准确，因为是有创操作，不能常规使用。

柔性薄膜传感器是植入在新型高分子材料上的传感器，柔性薄膜具有柔软、质轻、高柔韧度薄膜，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是柔性薄膜与微电子技术结合，这种传感器包括超声、触控等多种高性能传感器。形状也可以根据需要制成各种形状、厚度的元件。柔性薄膜传感器的材料很薄、较软，在某些情况下可贴合于人体皮肤表面或者植入体内,具有良好的生物相容性，并能与生物组织实现良好的力学匹配。柔性薄膜传感器在的设计主要关注于灵敏度、响应时间、检测限、稳定性等性能的提高。最近，研究者们又将目光拓展到了器件的压力响应范围、压力分辨率、空间分辨率及拉伸性能等，使得传感器具有更广阔的应用前景。

专利CN202020509888.2公开了一种用于医疗监护的多功能监测床垫及监护系统，图9是利用中央处理器处理温度和血压的系统图，这种监测床垫及监护系统是将床垫主体和设置于床垫主体内的医疗监测模块以及与医疗监测模块数据连接的多参数记录仪；所述医疗监测模块包括压电薄膜传感器、振动传感器、温度传感器、中央处理器、无线通信模块以及存储器；所述多参数记录仪包括分别与中央处理器连接的多臂式电子血压计和电子体温计，所述中央处理器与压电薄膜传感器、振动传感器和温度传感器电连接并通过无线通信模块与医疗监护系统进行通信，上传所述床垫的在离床状态、床垫温度以及人体BCG信号、体温和血压信息，并接收监护系统下发的监测数据和/或控制指令。

在该专利中，利用将检测到的体温、血压可利用中央处理器处理后，能够显示在显示器中。

专利201621074119.4披露了一种基于薄膜传感器的腕式血压计，图10显示的是腕式血压计的检测结构示意图该腕式血压计的壳体中的处理器以及与处理器连接的模数转换器、显示器、存储器、报警器，模数转换器通过信号放大器与薄膜传感器连接。该专利是利用单片机进行血压处理的一种方式。

CN201821203127.3公开了一种基于压力传感的智能运动鞋，图11利用薄膜传感器检测心率的示意图。智能运动鞋包括鞋底、设置在鞋底上的鞋帮及设置在鞋底与鞋帮之间的鞋垫，鞋垫包括包裹层和位于包裹层里的压电薄膜传感器，压电薄膜传感器上设有分别对应足部第一趾骨、第二趾骨、第三趾骨、第四趾骨、第五趾骨、第一跖骨、第五跖骨、楔骨、骰骨、跟骨处的传感点；鞋底包括弹性TPU中底和支撑TPU外底，弹性TPU中底的侧沿开设有复数个侧向凹槽，弹性TPU中底与鞋帮前掌脚尖连接处设有一防撞鞋头，防撞鞋头内设有柔性线路板，压电薄膜传感器与柔性线路板相连接。在该专利中利用薄膜传感器通过模数转换即可检测到人体的心率。

专利CN93120921.8公开了一种心脏潜力综合检测仪，图12是心脏搏动压力检测处理结构示意图 ，该专利中，能够在低氧、高氧和正常环境下，同时采集心脏波动、搏动压力值和心电图，利用这种检测仪可在外加压力变化状况下，观测到血流和血液的变化，心脏潜力综合检测仪对人的冠心病、血管硬化、心血管病进行早期检测，早期预测，以便提前预防和治疗。具体而言，搏动压力波经传感器变换成电信号后，经一分离电路分成压力成分及搏动波，它们分别经放大后被送至A/D变换器，变换成数字信号后被输入微计算机，由心电传感器输入的信号送至12导自动转换电路，然后送入心电输出电路，再经A/D变换器送入微计算机。分离电路由一低频锁相集成电路、电容电阻低通滤波器、电解电容分流电路以及放大电路组成，其中的电解电容、分流电路经一电感器与电容电阻低通滤波器相联接，心电输出电路为相同的两路，它们彼此并联，分别处理导通路心电信号，每一心电输出电路是一个由高阻抗运算放大器构成的共模减法放大级，其直流供电端有并联电阻电容及由并联电阻电容构成的分压电路，分压电路的中点为信号接地端，与实际地线分开，运算放大器的两个输入端各接有比例放大电阻以及分别接有三个稳压二极管对接而成的压敏电阻，运算放大器的输出端接有由两个电解电容器组成的容抗分压耦合电路，然后经50Hz陷波电路及低通放大电路输出至模拟数字变换器。

专利CN201920042408.3公开了一种睡眠监测装置，图13是利用薄膜传感器检测呼吸、心跳的示意图。在该专利中所述压电薄膜传感器获取监测用户呼吸、心跳及体动产生的压力信号，所述薄膜温度传感器获取监测用户体温产生的体温信号，并通过所述蓝牙芯片发送至所述主机，所述主机包括壳体，所述壳体内设置有通信模块、存储器和处理芯片；所述壳体外表面包括显示屏、功能按键、USB接口及多个颜色不同的指示灯；所述通信模块、存储器、触摸屏、功能按键、USB接口及指示灯均与所述处理芯片连接。

在该专利中，公开了利用薄膜温度传感器呼吸、心跳等压力信号利用微处理器进行处理的应用。

在上述的多个专利中，分别公开了利用薄膜传感器检测人体多个体征，但是，没有一个专利能够将心尖压力、体温、呼吸同时检测的仪器，这样在重症监护室对患者生命体征进行观察过程中，由于监护设备功能单一，相同或相似的功能设置在不同检测仪器中，造成了监视设备多，电线、管路多，由于数据线路多会受到电源线与数据线路之间的交叉或缠绕等问题。

发明内容

针对目前目前重症监护室对患者生命体征进行观察过程中，由于监护设备功能单一，相同或相似的功能设置在不同检测仪器中，造成了监视设备多，电线、管路多，由于数据线路多会受到电源线与数据线路之间的交叉或缠绕等问题的影响，会造成相互影响，数据不准确，图像失真等问题，另外，由于患者身上检测仪器的繁多，一方面会影响患者的翻身、移位，一旦翻身或移位，就会带来线路之间的交叉、重叠，管路挤压等问题，另外，会影响对患者的身体检查、护理、手术等，严重地影响着患者住院治疗时的各项工作，针对上述情况，本发明提供一种可监视多个生命体征参数的心尖检测装置，其目的是减少检测设备的数量，降低患者的负重，减少线路干扰带来的数据不够准确、图像失真等现象，减少繁多设备、管线对护理、治疗带来的影响，提高护理、治疗效率，提高监测的方便性，根据装置的报警等第一时间内对患者进行相应的治疗。

本发明的技术方案是： 一种可监测多个生命体征参数的心尖部检测装置，包括柔性薄膜传感器、中续盒和计算机，其特征在于：

（1）所述柔性薄膜传感器为一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器，由心尖压力感受器、呼吸压力感受器和体温传感器组成，贴于心尖部，心尖压力感受器采集人体心脏搏动周期心尖部压力的变化信号，呼吸压力感受器采集人体呼吸周期心尖部皮肤张力的变化信号，体温传感器采集心尖部体温的变化信号；

（2）中继盒分别转换心尖压力感受器、呼吸压力感受器和体温传感器的原始信号为数字信号发射到计算机；

（3）计算机包括中央处理器、主板、硬盘以及存储器，计算机中分别设置有心尖博动压力、体温、呼吸的多个处理模块以及无线接收模块，经过处理整形的多种数据和波形的数据在显示器上显示多个生命体征参数数值和波形；

进一步，一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器上由集成线路连接到中继盒，中继盒包括各种检测信号的转换处理器、无线发射模块和电池及电源模块，中继盒佩戴在患者身上；

进一步，所述心尖压力感受器经过处理换算得到的高峰值和最低峰值分别为血压的收缩压和舒张压。

本发明具有的积极效果是，通过将心尖压力感受器、体温传感器、呼吸感受器集成在一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器上，可在不同检测器上检测不同的参数，减少了检测线路的数量，降低了相互间的干涉可避免图像的失真，提高数据的真实性；通过在患者一侧设置转换处理器和无线发射模块，有利于数据的传输，最大限度地减低了患者身上的检测仪器负载，有利于在患者的护理、治疗，降低了护理、治疗过程中因翻身、移位等原因带来的检测仪器脱落，线路干涉、管路压扁、线路与管路的折弯等现象，可减少因翻身、移位带来的丝路、管路等依次的挪动等，通过将心尖搏动压力、体温、呼吸的数据处理模块设置在计算机中，可压缩患者一侧的负重，可减少多个仪器中重复使用的部件数量，可大幅度地降低多个设备带来的制造成本，提高重症监护是的整洁性，特别是通过患者于计算机之间的无线传输，大幅度地降低了有限线路带来的不便，特别是医护人员通过蜂鸣器可实时了解所负责患者的具体情况，可在第一时间对患者采取相应的应对措施，防止由此而产生不良后果。通过利用本发明，可减少检测设备的数量，降低患者的负重，减少线路干扰带来的数据不够准确、图像失真等现象，减少繁多设备、管线对护理、治疗带来的影响，提高护理、治疗效率，提高监测的方便性，根据装置的蜂鸣、报警等第一时间内对患者进行相应的治疗。

附图说明

图1 本发明的具体结构示意图。

图2 心尖薄膜传感器的分布示意图。

图3计算机内中央处理器之前的结构示意图。

图4心尖搏动压力图。

图5 心率曲线示意图。

图6 心尖搏动压力图以及其中的收缩压和舒张压位置示意图。

图7 人体呼吸监测图。

图8 全天体温监测示意图。

图9利用中央处理器处理温度和血压的系统图。

图10血压测量装置的结构示意图。

图11利用薄膜传感器监测心率的示意图。

图12心脏搏动压力检测处理结构示意图 。

图13利用薄膜传感器检测呼吸、心跳的示意图。

标号说明：10-套环式柔性压电薄膜压力传感器、11-排线、12-中继盒、13-转换处理器、14-无线发射模块、15-电源模块、16-计算机、17-显示器、18-播放器、19-移动终端、19a-APP、21-心尖压力感受器、22-体温传感器、23-呼吸压力感受器、24-隔离层、34-一次模数转换器、40-主板、41-放大器、42-滤波器、43-分离器、44-二级转换器、45-存储器、46-中央处理器、47-辅助模块、48-无线接收模块、语言模块49、二级传输模块50。

具体实施方式

以下参照附图，就本发明的具体技术方案进行说明。

本发明的技术方案是：一种可监视多个生命体征参数的心尖检测装置，图1是本发明的具体结构示意图。可监视多个生命体征参数的心尖检测装置包括计算机16以及显示器17、薄膜传感器，其中，计算机16包括中央处理器46、主板40、硬盘以及存储器45，所述柔性薄膜传感器为一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10，一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10设置于心尖位置，一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10上连接有中继盒12，中继盒12内包括各种检测波的转换处理器13、电源模块15和无线发射模块14，中继盒12佩戴在在患者身上，一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10与中继盒12之间利用数据排线11连接，一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10上集成有用于检测心尖压力感受器、体温传感器、呼吸感受器，中继盒12内的无线发射模块14无线连接有无线接收模块48，无线接收模块48设置在计算机16中，计算机16中分别设置有心尖博动压力、体温、呼吸的多个处理模块、中央处理器46以及二级无线传输模块，在计算机中经过处理整形的多种数据和波形，通过有线将多个人体特征参数及其波形传输至显示器17，利用二级无线传输模块无线传输至无线移动终端19上。

图2 是心尖薄膜传感器的分布示意图，所述一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10的有中心位置设置向外周依次设置有心尖压力感受器21、体温传感器22、呼吸压力感受器23，多个检测器之间用隔离层24隔离，心尖压力传感器21、体温传感器22、呼吸压力感受器23分别与中继盒12的输入端连接。

所述心尖压力感受器21、体温传感器22、呼吸压力感受器23均采用了压电薄膜传感器，压电薄膜传感器为一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10，套环式柔性压电薄膜压力传感器10的直径3-5cm，内周涂有压力或温度敏感检测胶、外周和隔离层波分涂覆有3M胶，传感器连接至传输用排线11上，排线11另外一端连接至中继盒，所述排线线长为10-20cm。具体而言，心尖压力传感器21、呼吸压力感受器23与人体接触部为压力敏感检测胶，温传感器22与人体接触部为温度敏感检测胶。

所述中继盒12内同时设置有转换处理器13、无线发射模块14和蓄电池盒，蓄电池可打开盖子拿下充电，同时中继盒12内设置有电源模块，中继盒12与蓄电池连接，中继盒12外侧设置有充电插口，在本实施例中，蓄电池为锂电池。

所述转换处理器13包括一次模数转换器34，一次模数转换器34将检测到的模拟信号转换为数字信号，可按通讯协议传输到计算器16中。

图3是计算机内中央处理器之前的结构示意图，所述计算机16内设置有心尖博动压力、体温、呼吸的数据处理模块，中央处理器46内设置有多个输入端口，数据处理模块内根据需要设置有放大器41、滤波器42、分离器43、二级转换器44、存储器45、多个辅助处理模块48，语言模块49、二级无线发射模块50，中央处理器46包括整形器，计算模块、比较的处理模块，中央处理器46配备有存储器，其内有数据库，根据需要进行调用；所述滤波器42、分离器43、二级转换器44、放大器41、二级转换器44是根据各个参数范围进行的二次转换，将数据进行相应放大、分离、滤波以及模数处理，为在中央处理器46中进行的准备。

尽管在图3中没有全部画出，但是在本实施例中，心尖搏动压力信号、体温信号、呼吸压力信号的分别设置有各自的放大器41、滤波器42、分离器43等进行单独处理。

所述计算机16内配备有语音输出模块，语音输出模块可通过语音播放器18播放超出设定值的具体项目和参数。

所述心尖检测装置配备有移动终端19，其内安装有专用的APP19a，所述计算机16中设置有各种参数的上限与下线，超出上限与下限的数值可通过蜂鸣器或报警器通知，计算机中设置有APP19a的显示权限、显示范围设定，超出上限与下限的数值显示在计算机16上，或通知或显示到与该数值有关的医务人员APP19a上，同时根据设定会以语音形式通知权限内相关人员。

以下是在本发明中各种人体参数的处理方法，现有技术中，都有心尖博动压力、体温、呼吸等参数的独自的处理器处理模式，以下是各种参数的处理过程说明。

心尖搏动压力：心尖搏动压力是通过心尖压力感受器21检测到心尖的搏动压力信号，然后，在中继盒通过转换处理器13处理，将模拟信号转化成数字信号传输至计算机16中，计算机16中利用放大器41放大信号，利用滤波器42去除杂波，得到压力数据及其曲线，图4是心尖搏动压力图。

血压和心率：心尖压力感受器21获得心尖博动压力信号，在中继盒通过转换处理器13处理，将模拟信号转化成数字信号传输至计算机16中，利用计算机16中分离器43分离，得到最大和最小峰值，得到最大和最小峰值以及心率，图5 是心率曲线示意图，最大和最小峰值再在中央处理器46中将最大和最小峰换算成毫米汞柱单位，得到收缩压和舒张压，图6是心尖搏动压力图以及其中的收缩压和舒张压位置示意图。其中，B为收缩压，O为舒张压，存储器45数据库中有多种现有数据，经比较可得到血压状况，超出设定阈值的试试报警，并将血压状况和心率数据或波形传输至显示器17，本实施例中阈值包括对应160毫米汞柱、180毫米汞柱、200毫米汞柱的第一、第二、第三阈值。

呼吸：图7 是人体呼吸监测图。呼吸压力感受器23检测到的呼吸信号是由转换处理器13转换成数据信号，传输至计算机16中，由于这个信号是心率和呼吸率的叠加，通过放大器41、滤波器42，经分离器43分离，利用高通滤波和低通滤波，将两个信号分离，并分别进行二次转换，然后送往中央处理器46中经PLD模块处理，通过计算得出呼吸率，将数值传输到显示器17或移动终端19APP19a中，如果呼吸率过低，就会通过蜂鸣器和报警器分明或报警。

体温：图8 是人体呼吸监测图。所述体温传感器22表面为热敏胶，这种传感器属于现有技术，经过检测的体温信号为模拟信号，需要利用转换处理器13处理，将数字信号传送到计算器16分别进行放大、滤波处理，在中央处理器中进行计算、比较等处理，得到所述体温参数，超出设定值的进行报警。

语音输出模块，通过检测的人体各种参数，为了提醒医务人员，各种人体体征参数一旦超标，特别是一些重要的参数超标后，需要尽快进行处理，为了不耽误处理时间，医务人员可根据需要在各自的工作岗位上设置语音播放器18、报警器设置在医生办公室、护士办公室，也设置在移动终端19的短信功能或语音播放器18，届时，医务人员可根据语音播放或短信通知，及时对患者进行处置。

所述数据库是从大数据中国优选后的各种人体特征数据，如血压阈值的设置，心率快慢的设置均均通过与数据库中的数值进行比较，最后得出结论。

在上述薄膜传感器检测得到的心尖压力中，可通过检测同时得到多种信号，如:在心尖压力检测中，可同时得到、血压压力、心率等，为了更加方便，在滤波中根据需要采集需要的压力，因此，在本实施例中设置了多个薄膜传感器分别进行检测，可防止在检测过程中有杂波混入，降低检测的精度和质量。

尽管在本实施例中仅进行了心尖搏动压力、体温、呼吸的检测，利用本心尖监测装置的原理，还可以进行心功能等的检测、分析处理以及显示功能。

本发明通过将心尖搏动压力、体温、呼吸的检测传感器集成在一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器10上，可在不同检测仪器上检测不同的参数，减少了检测线路的数量，降低了相互间的干涉可避免图像的失真，提高数据的真实性；通过在患者一侧设置转换处理器和无线发射模块14，有利于数据的传输，最大限度地减低了患者身上的检测仪器负载，有利于在患者的护理、治疗，降低了护理、治疗过程中因翻身、移位等原因带来的检测仪器脱落，线路干涉、管路压扁、线路与管路的折弯等现象，可减少因翻身、移位带来的丝路、管路等依次的挪动等，通过将心尖搏动压力、体温、呼吸的数据处理模块设置在计算机16中，可压缩患者一侧的负重，可减少多个仪器中重复使用的部件数量，可大幅度地降低多个设备带来的制造成本，提高重症监护是的整洁性，特别是通过患者侧与计算机16之间的无线传输，计算机16与医护人员随身移动终端19上APP19a之间的传输，大幅度地降低了有限线路带来的不便，特别是医护人员课通过蜂鸣器可实时了解所负责患者的具体情况，那个参数超标，可在第一时间对患者采取相应的应对措施，防止由此而产生不良后果。通过利用本发明，可减少检测设备的数量，降低患者的负重，减少线路干扰带来的数据不够准确、图像失真等现象，减少繁多设备、管线对护理、治疗带来的影响，提高护理、治疗效率，提高监测的方便性，根据装置的蜂鸣、报警等第一时间内对患者进行相应的治疗。

Claims (3)

1.一种可监测多个生命体征参数的心尖部检测装置，包括柔性薄膜传感器、中继盒和计算机，其特征在于：

（1）所述柔性薄膜传感器为一体型套环式柔性压电薄膜压力传感器，由心尖压力感受器、呼吸压力感受器和体温传感器组成，贴于心尖部，心尖压力感受器采集人体心脏搏动周期心尖部压力的变化信号，呼吸压力感受器采集人体呼吸周期心尖部皮肤张力的变化信号，体温传感器采集心尖部体温的变化信号；

（2）中继盒分别将心尖压力感受器、呼吸压力感受器和体温传感器的原始信号转换为数字信号发射到计算机；

（3）计算机包括中央处理器、主板、硬盘以及存储器，计算机中分别设置有心尖博动压力、体温、呼吸的多个处理模块以及无线接收模块，经过处理整形的多种数据和波形的数据在显示器上显示多个生命体征参数数值和波形。

2.根据权利要求前所述的一种可监测多个生命体征参数的心尖部检测装置，其特征在于：一体型套环式薄膜传感器上由集成线路连接到中继盒，中继盒包括各种检测信号的转换处理器、无线发射模块和电池及电源模块，中继盒佩戴在患者身上。

3.根据权利要求前所述的一种可监测多个生命体征参数的心尖部检测装置，其特征在于：所述心尖压力感受器经过处理换算得到的高峰值和最低峰值分别为血压的收缩压和舒张压。

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