CN202723847U

CN202723847U - 一种指端血流速度的测量仪器

Info

Publication number: CN202723847U
Application number: CN 201220345769
Authority: CN
Inventors: 陈真诚; 朱健铭; 梁永波; 李华; 殷世民
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-07-17

Abstract

本实用新型公开了一种基于加速脉搏波的指端血流速度测量仪器，该仪器包括容积脉搏波采集模块，信号调理模块，运算处理模块，外部大容量存储模块，USB通信模块，波形及结果显示模块。测量时，容积脉搏波传感器检测人体指端脉搏搏动信号，经信号调理模块后，通过运算处理模块转换为数字信号，并存储于外部大容量存储模块中，将容积脉搏波进行两次微分及滤波处理，得到平滑二次微分波形，即系统所需加速脉搏波；从加速脉搏波中，提取出脉搏波传导时间，建立传导时间与人体血压之间的函数关系，确定血流速度。本实用新型实现了无创，便捷，准确可靠的指端血流速度测量，测量仪器所需输入信号少，输入信号与测量结果间关系稳定。

Description

一种指端血流速度的测量仪器

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，尤其涉及一种利用加速脉搏波提取参数计算血流速度的测量仪器。

背景技术

很多研究表明，血流参数能很好的反映人体生理状况，为很多疾病的预防和医治起到了非常积极的作用，而血流速度则是各血流参数中极为重要的一个。

目前血流速度的检测方法通常为超声多普勒和激光多普勒法，即利用超声或激光方法将组织内血液图像呈现到屏幕上，通过测量屏幕中血液图像的变化来反映血流速度。现在大多数医院都配备了多普勒成像血流速度检测仪，用于诊断及科学研究，多普勒方法血流速度检测仪经过了几十年的改进并临床应用，已经被广大医学工作者所认可。

但是由于多普勒方法血流速度检测仪体积较为庞大，操作不便且对操作人员的知识水平要求较高，对于测试部位较为固定，比如手指，像家庭，科研场所等需要方便快捷测量血流速度的情况下，就不方便使用了。

综上，目前对血流速度的检测在一定环境和场合应用时仍存在很大限制和不足。

发明内容

本实用新型所要解决的的技术问题是提供一种无创，便捷，准确可靠的指端血流速度的测量仪器，该测量仪器具有体积小，操作简便，价格相对低廉，适合家庭检测及科研机构使用。

为了解决该技术问题，本实用新型的具体技术方案如下：

一种指端血流速度测量方法，其包括以下步骤：

（1）获得该对象的原始微弱光电容积脉搏波信号；

（2）获得经信号调理后的较平滑的光电容积脉搏波信号；

（3）通过调理后的光电容积脉搏波信号，经运算处理后，获得加速脉搏波及脉搏波传导时间；

（4）通过建立的所述活体对象指端血流速度与脉搏波传导时间函数，获得指端血流速度。

对获得的经调理后的脉搏波信号，通过运算处理模块和外部大容量存储模块进行采集和存储，并经数字滤波后确定原始容积脉搏波。

对原始容积脉搏波，通过运算处理模块进行两次微分并滤波，获得加速脉搏波。

对加速脉搏波，通过运算处理模块进行加速脉搏波特征点的识别和捕获，并经运算获得传导时间。

对传导时间，通过运算处理模块进行拟合，计算，获得血流速度。

将原始波形，加速脉搏波波形及血流速度计算结果同步显示于LCD液晶屏中。

一种实现指端血流速度测量方法的仪器，它由：

获得该活体对象的光电容积脉搏波采集模块；

对获得的光电容积脉搏波进行信号调理的信号调理模块；

对调理后波形数据进行运算处理的运算处理模块；

对调理后波形数据进行存储的外部大容量存储模块；

对调理后波形数据进行与计算机通信的USB通信模块；

对波形数据与测量结果进行显示的波形及结果显示模块组成，

容积脉搏波采集模块、信号调理模块、运算处理模块、USB通信模块顺序连接，另外，运算处理模块还与大容量存储模块和波形及结构显示模块连接。

所述运算处理模块的输出端分别连接外部大容量存储模块，USB通信模块，波形及结果显示模块。

所述容积脉搏波采集模块为容积脉搏传感器，包括医用血氧探头、红外光发光管和受光管，获得所述活体对象手指端光电容积脉搏波原始微弱信号，其输出端连接信号调理模块的放大电路。

所述信号调理模块包括两级放大电路，陷波电路及滤波电路，抑制基线漂移电路，用于对采集到的微弱光电容积脉搏波信号进行适当的放大，滤波及信号调理，其输出端连接运算处理模块。

所述运算处理模块包括脉搏波信号采集，微分处理模块，传导时间计算，用于对调理后信号进行采集，处理及算法运算。

所述外部大容量存储模块包括运算处理中数据的临时存储与运算结果的长久存储。

所述USB通信模块包括接收命令和发送数据，用于对上述原始数据及运算处理后实现与计算机通信，交互信息。

所述波形及结果显示模块包括用户操作界面，脉搏波形显示及计算结果显示。

与现有技术相比较，本实用新型仪器硬件及外形小巧，极方便在家庭及社区医疗监护使用，为早期血流疾病预防，提供了重要参考生理指标；同时，该仪器操作便捷，检测快速，只需要夹持手指，采集容积脉搏波即可实现血流速度测量，减少了病患者病痛之外的伤害和诊断检测时的心理负担；

附图说明

图1 是本实用新型的仪器总体框图。

图2 是本实用新型中原始脉搏波微分及滤波效果图。

图3 是本实用新型中原始脉搏波及加速脉搏波特征点标注图。

图4 是本实用新型中收缩压Ps与传导时间PWT相关系数图。

图5 是本实用新型中舒张压Pd与收缩压Ps相关系数图。

图6 是本实用新型系统的检测结果相关系数图。

具体实施方式

本实用新型公开的血流速度测量方法可以用于血流速度的测量，也可以用于与脉搏波传导时间有关的血流相关参数的测量，如血压，心搏出量，心输出量，外周阻力，血管顺应性等，下面结合附图阐释该测量方法的具体实现方式，附图1是本实用新型的仪器总体框图。

本实用新型的仪器包括容积脉搏波采集模块2，信号调理模块6，运算处理模块8，外部大容量存储模块9，USB通信模块10，波形及结果显示模块11，其中，容积脉搏波采集模块2，信号调理模块6及运算处理模块8为顺序连接，完成脉搏波信号的采集，运算处理模块8包括顺序执行的脉搏波信号采集，微分处理模块，滑动均值滤波模块，传导时间搜索计算模块，血流速度计算模块。运算处理模块8的输出端分别连接外部大容量存储模块9，USB通信模块10，波形及结果显示模块11，分别实现脉搏波形及计算结果的存储，通信及显示功能。检测时，按如下步骤进行：

1、从红外发光管3发射的红外光通过人体手指1透射后，被红外光接收管4接收被吸收后的红外光，由于人体手指1内血管中血液会随着心脏每次搏动而发生规律性变化，所以通过红外光接收管4来捕获这种变化并转化为电信号，即是原始微弱光电容积脉搏波信号5。

2、通过装置2获得的光电容积脉搏波信号5，极微弱并伴有很多干扰信号，必须对其进行适当的放大，滤波，去除干扰信号。光电容积脉搏波信号5首先通过一级放大电路放大适当倍数，再将放大后信号经过50Hz陷波器电路滤除50Hz工频干扰，然后将滤波后信号经过抑制基线漂移电路，最后将调理后信号经过二次放大，获得平滑有效的光电容积脉搏波信号7。

3、对于获得的较好的光电容积脉搏波信号7，通过运算处理模块8内部的A/D转换器进行信号的数字化转换，对数据进行运算处理，计算出脉搏波传导时间，最终计算出血流速度值，并将波形信号及计算结果存储于外部大容量存储模块9中。

4、对于存储于外部大容量存储模块9中的数据可通过USB通信模块10上传到计算机，用于实验阶段数据的分析及后期的仪器维护更新。

5、经过运算处理模块计算出的血流速度值及脉搏波波形数据可通过波形及结果显示模块11显示出来。

6、运算处理模块8为整个系统的核心处理器，负责包括数据的采集，存储，通信及显示的控制，更为重要的是对采集到的数据进行运算处理功能的实现，该运算处理过程主要包括以下几个步骤：

a．对采集到的调理后容积脉搏波数据7进行数字滤波，进一步滤除干扰，得到微分运算前的原始容积脉搏波Ⅰ，如图2；

b．对于上面得到的原始容积脉搏波，进行一阶微分运算，同样采取数字滤波方式，去除微分后产生的毛刺，使一阶微分后的数据平滑，得到一阶微分后脉搏波Ⅱ，如图2；

c．对于上面得到的一阶微分后脉搏波Ⅱ，进行二阶微分运算，采用数字滤波方式，去除二次微分后产生的毛刺，使二阶微分后的数据平滑，得到二阶微分后脉搏波，即系统需要的加速脉搏波Ⅲ，如图2；

d．如图3，从原始容积脉搏波与加速脉搏波对照图中，可以很清晰的看到加速脉搏波呈现很有规律的上升和下降，这些上升支和下降支可以很好的解释心脏搏动引起的血液迸出与血液回流和血管的变化关系，其中A-C段时间间隔能比较准确的反映血液从心脏搏出到传递至末端手指毛细血管所需的时间，且目前研究表明，这一时间间隔和人体动脉血压有很好的线性关系，因此，可从加速脉搏波中获得脉搏波传导时间PWT；

7、动脉血压与传导时间之间存在的线性关系可通过以下线性方程表示：

Ps=a*PWT+b

Pd=c*Ps+d

Figure 462979DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE002

Figure 380119DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE004

其中，a,b,c,d为拟合系数，

Ps，Pd分别为收缩压(mmHg)和舒张压(mmHg)，

PWT为传导时间(ms)，

K = 波形特征量，取常数，

S = 血管截面积(

Figure 159856DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE008

)，取常数500，

Bv = 血流速度(cm/s)，

经推导获得，血流速度Bv函数关系：

Bv=m*PWT+n

其中，m，n为修正系数。

8、在对采集的85个自愿者脉搏波数据整理后，绘制出传导时间和动脉血压相关系数图，如图4，5，及本实用新型系统的检测结果相关系数图，如图6。

Claims

1.一种指端血流速度的测量仪器，其特征是：它由：

获得该活体对象的光电容积脉搏波采集模块(2)；

对获得的光电容积脉搏波进行信号调理的信号调理模块(6)；

对调理后波形数据进行运算处理的运算处理模块(8)；

对调理后波形数据进行存储的外部大容量存储模块(9)；

对调理后波形数据进行与计算机通信的USB通信模块(10)；

对波形数据与测量结果进行显示的波形及结果显示模块(11)组成，

容积脉搏波采集模块（2）、信号调理模块（6）、运算处理模块（8）、USB通信模块（10）顺序连接，另外，运算处理模块（8）还与大容量存储模块（9）和波形及结构显示模块（11）连接。

2.根据权利要求1的测量仪器，其特征在于：所述容积脉搏波采集模块(2)，是容积脉搏传感器，包括医用血氧探头、红外光发光管和受光管，其输出端连接信号调理模块(6)的放大电路。

3.根据权利要求1的测量仪器，其特征在于：所述信号调理模块(6)，是微弱信号调理电路，包括顺序单向连接的两级放大电路，陷波电路及滤波电路，抑制基线漂移电路，其输出端连接运算处理模块(8)。

4.根据权利要求1的测量仪器，其特征在于：所述运算处理模块(8)，是运算处理电路，包括顺序执行的脉搏波信号采集、微分处理模块、滑动均值滤波模块、传导时间搜索计算模块和血流速度计算模块。