CN211094256U - 一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超声智能诊断技术领域，尤其涉及一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置及系统。该装置包括柔性超声传感器装置、超声脉冲装置和手机终端，柔性超声传感器装置包括柔性电极、超声波压力传感器和柔性电子皮肤；柔性电极的第一端与超声波压力传感器连接，第二端与超声脉冲装置连接；超声波压力传感器的第一端与柔性电极连接，第二端与柔性电子皮肤连接；柔性电子皮肤的第一端与超声波压力传感器连接，第二端通过多个接触点与被监测者的血管部位贴附，并与被监测者的血管部位保持共形；柔性电子皮肤采用硅酮材料制备，硅酮材料的厚度为5‑50微米。该装置体积小、便于携带，与皮肤表面进行柔性贴合，实时监测人体的血压信息。

Description

一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置及系统

技术领域

本实用新型涉及超声智能诊断技术领域，尤其涉及一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置及系统。

背景技术

血压是血液在血管内流动时，作用于单位面积动脉壁的侧压力(即压强)，是推动血液在血管内流动的动力。血液借助心脏的生理搏动，经过动脉灌流到身体的各个部位。正常人的血压在一天内存在着高值期和低值期，但如果血压长期维持在高值阶段，即高血压，就会损害人的心脏并导致许多健康问题。根据2017年《柳叶刀》的最新研究，基于对全球200个国家的1900多万成年人的血压统计分析，全球高血压患者人数在过去40年中翻了一番，估计已经达到11亿人，有逐渐从富裕的西方发达国家转移到发展中国家的趋势。而且超过一半的高血压患者生活在亚洲，其中中国占到2.26亿人。

高血压是导致冠心病和中风的主要原因。有数据表明，在某些年龄组中，血压自115/75mmHg开始，每升高20/10mmHg，人患心血管疾病的风险就会增加一倍。除冠心病和中风外，血压升高的并发症还包括心力衰竭，外周血管疾病，肾功能损伤，视网膜出血和视力损伤等。据世界卫生组织(WHO)统计，每年全球约有750万人因血压升高造成的疾病死亡，占全球总死亡人数的12.8％。因此，高血压病被称为人类健康的“隐形杀手”。

血压测量是高血压防控过程中必不可少的手段。当前测量血压的仪器(即血压计)按测量血压的方式可分为直接式和间接式。直接式即经皮穿刺将导管送至中心动静脉，导管末端接监护测压系统，自动显示血压值。该方法测量的血压准确率高，可实时连续准确监测动静脉压，输出血压波形。但是其为有创方式，易造成感染，目前仅适用于危重、疑难病例。

间接式方法用于监测外周动脉血管的搏动压，目前主要有听诊法(又叫柯氏音法)和示波法(也叫振荡法)两种间接式血压计。基本原理是指空气加压压迫局部动脉，通过施加压力，阻止局部动脉的搏动，从而测量这一时期的血流压力的过程。其中，听诊法通过调节袖带气体改变压力，用听诊器听搏动的声音，从而得到收缩压和舒张压；示波法则是获取在放气过程中产生的振荡波，通过一定的算法换算得出血压值。绝大多数的电子血压计均是采用示波原理来设计的。以上两种间接式血压计成本较低，操作简单，测量值便于记录，方便携带。然而，它们的缺点也较明显，听诊法血压计易引入主观误差，难以标准化。示波法血压计因不具有普遍适用的换算关系，尤其对于高血压患者较高的收缩压及舒张压，测量误差一般在10％-20％之间。而且，不管是听诊法还是示波法血压计，它们都只能测量动脉的收缩压和舒张压，无法输出血压波形。

血压波形的变化包含大量关于心血管状态的信息。动脉压波形中的每个波峰和波谷都代表特定的左心生理活动，而静脉压波形的特征则与右心生理活动密切相关。因此，连续监测这些重要信号的细微变化可以为心血管疾病的诊断和预测提供关键信息。

现有的基于压力传感器的无创血压监测仪器，可以连续监测动脉和静脉血压的波形。但是，目前的监测仪器设备体积较大，不方便携带。同时，压力传感器的刚性界面无法主动适应皮肤表面的柔软与易变形特性，造成无法实时准确监测人体活动情况下的血压信息。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置及系统，该智能柔性超声装置体积小、便于携带，可与皮肤表面进行柔性贴合，实时监测人体的血压信息。

(二)技术方案

本实用新型提供一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置，包括柔性超声传感器装置、超声脉冲装置和手机终端；

所述柔性超声传感器装置包括柔性电极、超声波压力传感器和柔性电子皮肤；

所述柔性电极的第一端与超声波压力传感器连接，第二端与超声脉冲装置连接；

所述超声波压力传感器的第一端与柔性电极连接，第二端与柔性电子皮肤连接；

所述柔性电子皮肤的第一端通过旋涂的方式与超声波压力传感器连接，第二端通过多个接触点与被监测者的血管部位贴附，并与被监测者的血管部位保持共形；

所述柔性电子皮肤采用硅酮材料制备，所述硅酮材料的厚度为5-50微米；

所述超声脉冲装置和手机终端通过无线蓝牙方式连接。

进一步地，所述柔性电极为网状金属电极。

进一步地，所述柔性超声传感器装置、超声脉冲装置集成为智能手环，所述智能手环通过无线蓝牙方式与所述手机终端连接；

或，所述柔性超声传感器装置、超声脉冲装置集成在所述手机终端。

进一步地，所述超声脉冲装置包括脉冲发生器和脉冲接收器，所述脉冲发生器的第一端与超声波压力传感器连接，第二端与脉冲接收器连接；

所述脉冲接收器的第一端与脉冲发生器连接，第二端与超声波压力传感器连接。

进一步地，所述脉冲发生器包括任意波形发生器、功率放大器、阻抗匹配器和开关选择器；

所述脉冲发生器用于产生电脉冲信号，驱动所述柔性超声传感器装置发出超声信号；

所述柔性超声传感器装置用于接收超声脉冲装置的电脉冲信号，利用超声波对被监测者血管进行定位，根据发出和接收的超声信号对定位出的血管直径变化进行实时采集，并向超声脉冲装置发出电脉冲信号。

进一步地，所述脉冲接收器包括放大电路、滤波电路、自动控制增益电路和信号反馈器；

所述脉冲接收器用于接收柔性超声传感器装置发出的电脉冲信号，并将所述电脉冲信号转换成数字模拟信号发送至手机终端。

进一步地，所述手机终端包括控制模块和通讯模块；

所述控制模块用于控制所述超声脉冲装置的电脉冲信号的类型和强度，调节电脉冲信号工作频率和脉冲重复频率，同时控制超声脉冲装置对柔性超声传感器装置发出的电脉冲信号的采集频率，并对所述超声脉冲装置发出的数字模拟信号进行处理，得到血压变化数据；

所述通讯模块用于显示和存储所述血压变化数据。

本实用新型还提供一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声系统，包括如上述任一方案所述智能柔性超声装置，还包括云端服务器和医生客户端；

所述云端服务器用于结合预先获得的大数据中心对手机终端中的血压变化数据进行分析，若血压变化数据超过预设的正常血压范围，则云端服务器将所述血压变化数据判定为血压异常信息，并将所述血压异常信息反馈到医生客户端。

进一步地，所述手机终端中还包括报警器，当云端服务器将血压变化数据判定为血压异常信息时，云端服务器同时将血压异常信息反馈到报警器，报警器发出语音报警。

进一步地，所述云端服务器与手机终端通过wifi或3G/4G/5G进行无线连接。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置及系统，该装置中将柔性传感装置与手机终端监控相结合，在满足被监测者活动自由的情况下实现对人体各个重要血管部位血压的实时连续准确监控，是一种集自由式、便携式和智能化为一体的无创型血压智能监测装置。

附图说明

图1为本实用新型的便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置的示意图；

图2为本实用新型的便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置的一种结构示意图；

图3为本实用新型的便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置的另一种结构示意图；

图4为本实用新型的便携式在线连续监测血压的智能柔性超声系统的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

本实用新型提供一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置，如图1所示，包括柔性超声传感器装置1、超声脉冲装置2和手机终端3。

柔性超声传感器装置1用于接收超声脉冲装置2的电脉冲信号，利用超声波对被监测者血管进行定位，根据发出和接收的超声信号对定位出的血管直径变化进行实时采集，并向超声脉冲装置2发出电脉冲信号。

具体地，柔性超声传感器装置1包括柔性电极11、超声波压力传感器12和柔性电子皮肤13。其中，柔性电极11主要为网状金属电极，柔性电极11的第一端与超声波压力传感器12连接，第二端与超声脉冲装置2连接，用于保障智能柔性超声装置的性能稳定性，同时实现超声波压力传感器12与超声脉冲装置2的有效连接；超声波压力传感器12的第一端与柔性电极11连接，第二端与柔性电子皮肤13连接，用于发出和接收超声信号，对被监测者血管进行准确定位，实现超声信号和电脉冲信号的可逆转换，实时记录血管直径变化；柔性电子皮肤13的第一端与超声波压力传感器12连接，第二端与被监测者的血管部位贴附。

柔性电子皮肤13通过多个接触点主动适应皮肤表面的柔软与易变形特性，并与之保持共形，可自由贴附于被监测者的任意血管部位，即使在运动造成皮肤表面发生较大变形(30％)情形下，也能很好贴附，不影响被监测者活动自由。

柔性电子皮肤13为是采用旋涂的方式，在超声波压力传感器12上制备的一层合适厚度的硅酮材料薄膜，硅酮材料薄膜的厚度在5-50微米间，柔性电子皮肤13用于保障柔性超声传感器装置1的拉伸性能和超声监测性能。

超声脉冲装置2用于产生电脉冲信号驱动柔性超声传感器装置1发出超声信号，同时接收柔性超声传感器装置1发出的电脉冲信号并将其转换成数字模拟信号发送给手机终端3。

具体地，超声脉冲装置2包括脉冲发生器21和脉冲接收器22，脉冲发生器21的第一端与超声波压力传感器12连接，第二端与脉冲接收器22连接；脉冲接收器22的第一端与脉冲发生器21连接，第二端与超声波压力传感器12连接。

脉冲发生器21包括任意波形发生器、功率放大器、阻抗匹配器和开关选择器等，可以实现对不同强度、频率和/或模式的电脉冲信号的输出，激发超声波压力传感器12按相应工作频率振动并按设定脉冲重复频率发出超声信号；脉冲接收器22包括放大电路、滤波电路、自动控制增益电路和信号反馈器等，用于接收超声波压力传感器12发出的电脉冲信号，并将其转换成数字模拟信号发送给手机终端3。

手机终端3用于控制超声脉冲装置2产生的电脉冲信号的类型和强度，调节电脉冲信号的工作频率(5-15MHz)和脉冲重复频率(50-5000Hz)，同时可以控制超声脉冲装置2对柔性超声传感器装置1发出的电脉冲信号的采集频率(0.2-2GHz)，并进一步对数字模拟信号进行处理，获得基于血管直径和血压关系呈现实时的血压变化数据；还用于显示和存储被监测者的血压变化数据。

具体地，手机终端3包括控制模块31和通讯模块32，控制模块31用于控制超声脉冲装置2的电脉冲信号的类型和强度，调节超声工作信号的工作频率和脉冲重复频率，同时控制超声脉冲装置2对电脉冲信号的采集频率，并对超声脉冲装置2发出的数字模拟信号进行处理，获得基于血管直径和血压关系呈现实时的血压变化数据；通讯模块32用于显示和存储所述血压变化数据。

进一步地，超声脉冲装置2与手机终端3通过无线蓝牙或有线连接。

优选地，如图2所示，柔性超声传感器装置1、超声脉冲装置2可集成为智能手环，所述智能手环通过无线蓝牙方式与手机终端3连接；或，如图3所示，柔性超声传感器装置1、超声脉冲装置2可集成在手机终端3，以上两种集成方法均可实现对被监测者血压变化的实时反馈诊断分析。

本实用新型还提供一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声系统，如图4所示，该系统除包括上述的便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置，还包括云端服务器4和医生客户端5。

手机终端3将获得的血压变化数据发送并保存到云端服务器4。云端服务器4接收手机终端3发送的血压变化数据，并结合预先获得的大数据中心对血压变化数据进行分析，若血压变化数据超过预设的正常血压范围，则云端服务器4将所述血压变化数据判定为血压异常信息，并将血压异常信息发送到医生客户端5，医生客户端5针对被监测者的血压异常信息给出治疗方案或调整修改原定方案。

优选地，手机终端3中还包括报警器33，当云端服务器4将血压变化数据判定为血压异常信息时，云端服务器4同时将血压异常信息发送到报警器33，报警器33发出语音报警。

优选地，云端服务器4与手机终端3通过wifi或3G/4G/5G进行无线连接。

需要理解的是，以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声装置，其特征在于，包括柔性超声传感器装置(1)、超声脉冲装置(2)和手机终端(3)，

所述柔性超声传感器装置(1)包括柔性电极(11)、超声波压力传感器(12)和柔性电子皮肤(13)；

所述柔性电极(11)的第一端与超声波压力传感器(12)连接，第二端与超声脉冲装置(2)连接；

所述超声波压力传感器(12)的第一端与柔性电极(11)连接，第二端与柔性电子皮肤(13)连接；

所述柔性电子皮肤(13)的第一端通过旋涂的方式与超声波压力传感器(12)连接，第二端通过多个接触点与被监测者的血管部位贴附，并与被监测者的血管部位保持共形；

所述柔性电子皮肤(13)采用硅酮材料制备，所述硅酮材料的厚度为5-50微米；

所述超声脉冲装置(2)和手机终端(3)通过无线蓝牙方式连接。

2.根据权利要求1所述的智能柔性超声装置，其特征在于，所述柔性电极(11)为网状金属电极。

3.根据权利要求1所述的智能柔性超声装置，其特征在于，所述柔性超声传感器装置(1)、超声脉冲装置(2)集成为智能手环，所述智能手环通过无线蓝牙方式与所述手机终端(3)连接；

或，所述柔性超声传感器装置(1)、超声脉冲装置(2)集成在所述手机终端(3)。

4.根据权利要求1所述的智能柔性超声装置，其特征在于，所述超声脉冲装置(2)包括脉冲发生器(21)和脉冲接收器(22)，所述脉冲发生器(21)的第一端与超声波压力传感器(12)连接，第二端与脉冲接收器(22)连接；

所述脉冲接收器(22)的第一端与脉冲发生器(21)连接，第二端与超声波压力传感器(12)连接。

5.根据权利要求4所述的智能柔性超声装置，其特征在于，所述脉冲发生器(21)包括任意波形发生器、功率放大器、阻抗匹配器和开关选择器；

所述脉冲发生器(21)用于产生电脉冲信号，驱动所述柔性超声传感器装置(1)发出超声信号；

所述柔性超声传感器装置(1)用于接收超声脉冲装置(2)的电脉冲信号，利用超声波对被监测者血管进行定位，根据发出和接收的超声信号对定位出的血管直径变化进行实时采集，并向超声脉冲装置(2)发出电脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的智能柔性超声装置，其特征在于，所述脉冲接收器(22)包括放大电路、滤波电路、自动控制增益电路和信号反馈器；

所述脉冲接收器(22)用于接收柔性超声传感器装置(1)发出的电脉冲信号，并将所述电脉冲信号转换成数字模拟信号发送至手机终端(3)。

7.根据权利要求6所述的智能柔性超声装置，其特征在于，所述手机终端(3)包括控制模块(31)和通讯模块(32)；

所述控制模块(31)用于控制所述超声脉冲装置(2)的电脉冲信号的类型和强度，调节电脉冲信号工作频率和脉冲重复频率，同时控制超声脉冲装置(2)对柔性超声传感器装置(1)发出的电脉冲信号的采集频率，并对所述超声脉冲装置(2)发出的数字模拟信号进行处理，得到血压变化数据；

所述通讯模块(32)用于显示和存储所述血压变化数据。

8.一种便携式在线连续监测血压的智能柔性超声系统，包括如权利要求1-7种任一所述智能柔性超声装置，其特征在于，还包括云端服务器(4)和医生客户端(5)；

所述云端服务器(4)用于结合预先获得的大数据中心对手机终端(3)中的血压变化数据进行分析，若血压变化数据超过预设的正常血压范围，则云端服务器(4)将所述血压变化数据判定为血压异常信息，并将所述血压异常信息反馈到医生客户端(5)。

9.根据权利要求8所述的智能柔性超声系统，其特征在于，所述手机终端(3)中还包括报警器(33)，当云端服务器(4)将血压变化数据判定为血压异常信息时，云端服务器(4)同时将血压异常信息反馈到报警器(33)，报警器(33)发出语音报警。

10.根据权利要求9所述的智能柔性超声系统，其特征在于，所述云端服务器(4)与手机终端(3)通过wifi或3G/4G/5G进行无线连接。

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