TWI632903B - Control method of external counterpulsation system - Google Patents
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Abstract
一種體外反搏系統的控制方法藉由一控制單元實施，並包含下列步驟：偵測多個QRS複合波；根據該等QRS複合波，計算一心率值；根據該心率值，決定加壓的一時間間隔；根據該等QRS複合波，計算一加壓時間點；至少根據該等QRS複合波判斷是否在一異常狀態，當判斷在該異常狀態時，控制多個脈壓帶停止加壓並減壓。該控制單元動態地調整加壓的該時間間隔，並在該異常狀態時即刻地減壓，避免在錯誤的時間點加壓而危害使用者的健康，進而提供一種安全的體外反搏系統的控制方法。
Description
本發明是有關於一種控制方法，特別是指一種體外反搏系統的控制方法。
體外反搏系統適用於實施一種體外反搏療法(Enhanced External Counterpulsation；EECP)，藉由分析心臟的收縮期和舒張期，以判斷心臟的跳動狀況，並作為多個設置於一使用者的下肢的脈壓帶充氣、排氣的判斷依據，以決定該等脈壓帶的充氣、排氣的多個開始時間，並依照充氣、排氣的該等開始時間分別執行加壓排氣、除壓排氣的多個運作，以達到體外反搏的治療方式。
體外反搏療法每天只需要一小時的治療，每週五次持續七週共三十五小時即可完成一輪的治療，除了有助於心絞痛與動脈粥狀硬化的改善，且在生理上還可以：(1)降低血壓，減少心臟工作負荷量；(2)降低心跳速率；(3)改善血氧不足；(4)減低心絞痛、胸痛以及其復發的機率；(5)減少脈差，加強及擴大冠狀動脈側支血管；(6)改善血液循環；(7)改善呼吸短促；(8)減少狹心症患者
硝化甘油舌下含片的使用量；(9)體力變好；(10)運動時間加長。
因此，如何提供一種安全的體外反搏系統的控制方法便成為一個待解決的重要問題。
因此，本發明的目的，即在提供一種安全的體外反搏系統的控制方法。
於是，本發明體外反搏系統的控制方法，適用於一體外反搏系統。該體外反搏系統包含一設置於一使用者的小腿的第一脈壓帶、一設置於該使用者的大腿的第二脈壓帶、及一設置於該使用者的臀部的第三脈壓帶、及一控制單元。該體外反搏系統的控制方法藉由該控制單元實施，並包含以下步驟。
接收該使用者的一心電信號，並據以偵測多個QRS複合波；根據該等QRS複合波，計算一心率值；根據該心率值，決定加壓的一時間間隔；根據該等QRS複合波，計算一加壓時間點；至少根據該等QRS複合波判斷是否在一異常狀態，當判斷在該異常狀態時，該控制單元控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶停止加壓並減壓；當該控制單元判斷不在該異常狀態時，該控制單元從該加壓時間點開始，依序分別控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶對該使用者輪流加壓該時間間隔。
在一些實施態樣中，其中，當該控制單元判斷該心率值
小於150下/分鐘(Beat Per Minute；BPM)時，決定該時間間隔等於50毫秒(ms)。當該控制單元判斷該心率值大於等於150BPM且小於180BPM時，決定該時間間隔等於40毫秒。當該控制單元判斷該心率值大於等於180BPM且小於200BPM時，決定該時間間隔等於30毫秒。
在一些實施態樣中，每一QRS複合波包含一R波，該體外反搏系統還包含一個三軸加速度器以產生一偵測該使用者起身的起身信號，其中，當該控制單元在一預定時間內，沒有偵測到任何一個QRS複合波時，該控制單元判斷在該異常狀態。當該控制單元控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶之其中任一者對該使用者加壓中，且偵測到下一次的該R波時，該控制單元判斷在該異常狀態。當該控制單元判斷該心率值大於一臨界設定值時，該控制單元判斷在該異常狀態。當該控制單元接收到該起身信號時，該控制單元判斷在該異常狀態。
在一些實施態樣中，其中，該預定時間等於2秒。
在一些實施態樣中，其中，該臨界設定值等於200BPM。
在一些實施態樣中，相鄰二個R波之間的時間長度為一R-R間距(R-R Interval)，其中，該控制單元根據下列公式計算該加壓時間點y(n)，y(n)=C+0.4*RR-average，C為該R波出現的時間點，RR-average為對應該R波之前的多個R-R間距的平均值。
在一些實施態樣中，其中，該控制單元是根據該等R-R間距，動態地計算該心率值。
本發明的功效在於：藉由該控制單元根據該心率值動態地調整控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶加壓的該時間間隔，並在該異常狀態時，控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶停止加壓並減壓，使得該使用者在有任何不適或起身時，即刻地控制該體外反搏系統減壓，避免在錯誤的時間點加壓而危害該使用者的健康，進而提供一種安全的體外反搏系統的控制方法。
1‧‧‧體外反搏系統
11‧‧‧控制單元
12‧‧‧電磁閥驅動裝置
13‧‧‧空氣壓縮機
14‧‧‧電磁閥單元
141‧‧‧第一電磁閥
142‧‧‧第二電磁閥
143‧‧‧第三電磁閥
15‧‧‧氣體流量控制閥
161‧‧‧第一脈壓帶
162‧‧‧第二脈壓帶
163‧‧‧第三脈壓帶
2‧‧‧智慧衣
21‧‧‧金屬鈕扣
3‧‧‧三軸加速度器
9‧‧‧使用者
S1~S11‧‧‧步驟
P‧‧‧P波
QRS‧‧‧QRS複合波
Q‧‧‧Q波
R‧‧‧R波
S‧‧‧S波
T‧‧‧T波
J‧‧‧J點
ST‧‧‧ST段
PR‧‧‧P-R間期
RA‧‧‧電極
LA‧‧‧電極
RL‧‧‧電極
LL‧‧‧電極
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明一體外反搏系統的態樣；圖2是一示意圖，說明一智慧衣的態樣；圖3是一波形示意圖，說明一心電圖信號的態樣；及圖4是一流程圖，說明本發明體外反搏系統的控制方法的一實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明體外反搏系統的控制方法適用於一體外反搏系統1，該體外反搏系統1包含一控制單元11、一電磁閥驅動裝置12、一電磁閥單元14、一空氣壓縮機13、一氣體流量控制閥15、一第一脈壓帶161、一第二脈壓帶162、及一第三脈壓帶163、及一智慧衣2。該電磁閥單元14包括一第一電磁閥141、一第二電磁閥142、一第三電磁閥143、及一個三軸加速度器(如圖2)3。該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163分別設置於一使用者9的小腿、大腿、及臀部。
該空氣壓縮機13用於壓縮空氣，並輸出壓縮後的氣體。該電池閥單元的該第一電磁閥141、該第二電磁閥142、及該第三電磁閥143分別受到該控制單元11的控制，以分別決定來自該空氣壓縮機13的氣體是否傳送至對應的該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163。該氣體流量控制閥15控制來自該空氣壓縮機13的氣體分別至該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163的流量，在本實施例中，該流量介於225毫米汞柱至375毫米汞柱之間。該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163藉由這種採用充氣的方式產生壓力，以避免壓力在傳遞時間上的延遲。
參閱圖2，該智慧衣2例如是以導電纖維編織而成，並在內襯加入塑膠材料光纖及各種生理感測元件，且供該使用者穿戴，以偵測該使用者9的心跳。該智慧衣2藉由心電描記術(Electrocardiography)的已知技術產生一心電信號。該智慧衣2利用生理導電纖維及傳統纖維結合，並在對應肢導程的四個位置分別紡入電極紗，以作為四個電極RA、LA、RL、LL，且透過嵌在內側的生理導電纖維，將該等電極RA、LA、RL、LL所偵測的電信號傳導至該四個金屬鈕扣21。該等金屬鈕扣21適用於電連接一訊號控制單元(圖未示)，該訊號控制單元接收該等電信號，並計算其電位變化，以產生該心電信號，且以無線傳輸的方式，將該心電信號傳送至該控制單元11(如圖1)。該三軸加速度器3設置於該智慧衣2上，以偵測該使用者9在三個方向上的加速度，進而判斷該使用者9是否起身，當該三軸加速度器3判斷該使用者9起身時，產生一起身信號。
參閱圖3，圖3是在一次正常的心跳週期中，一心電圖(Electrocardiogram；ECG)信號的態樣，其中，橫軸是時間，每格是0.04秒，縱軸是電壓，每格是0.1毫伏特(mV)。該心電圖信號包含一P波(P)、一QRS複合波(QRS)、一T波(T)、一J點(J)、一P-R間期(PR)、及一ST段(ST)。該QRS複合波(QRS)包括一Q波(Q)、一R波(R)、及一S波(S)。
參閱圖1與圖4，圖4是一流程圖，說明本發明體外反搏系統1的控制方法的一實施例，並包含步驟S1~S11。
於步驟S1，該控制單元11接收來自該智慧衣2的該心電信號，並據以產生多個心電圖信號(分別如圖3所示)，且以已知的現有技術來偵測多個QRS複合波。在本實施例中，該控制單元11是採用曲線長度轉換演算法(Curve Length Trans-formation)將該心電信號中的雜訊濾除，以獲得該等QRS複合波，但不在此限。
於步驟S2，該控制單元11根據該等QRS複合波，計算一心率值。更具體地說，相鄰二個R波之間的時間長度為一R-R間距(R-R Interval)，該控制單元11動態地計算該R-R間距，且該心率值等於該R-R間距。
於步驟S3，該控制單元11根據該心率值，決定加壓的一時間間隔。更詳細地說，當該控制單元11判斷該心率值小於每分鐘150下(Beat Per Minute；BPM)時，決定該時間間隔等於50毫秒(ms)。當該控制單元11判斷該心率值大於等於150BPM且小於180BPM時，決定該時間間隔等於40毫秒。當該控制單元11判斷該心率值大於等於180BPM且小於200BPM時，決定該時間間隔等於30毫秒。
於步驟S4，該控制單元11根據該等QRS複合波及下列公式，計算一加壓時間點。
y(n)=C+0.4*RR-average，C為一個R波出現的時間點，RR-average為對應該R波之前的多個R-R間距的平均值。
於步驟S5，該控制單元11根據該等QRS複合波及該起身信號，判斷是否在一異常狀態。當判斷在該異常狀態時，執行步驟S11。當判斷不在該異常狀態時，執行步驟S6。
更詳細地說，當該控制單元11在一預定時間內，沒有偵測到任何一個QRS複合波時，該控制單元11判斷在該異常狀態。在本實施例中，該預定時間是2秒，但不在此限。
或者，當該控制單元11控制該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163之其中任一者對該使用者9加壓中，且偵測到下一次的該R波時，該控制單元11判斷在該異常狀態。
或者，當該控制單元11判斷該心率值大於一臨界設定值時，該控制單元11判斷在該異常狀態。在本實施例中，該臨界設定值等於200BPM，但不在此限。
或者，當該控制單元11接收到該起身信號時，也就是當該使用者9挪動身體而起身時，該控制單元11判斷在該異常狀態。
於步驟S6，執行第一加壓。即該控制單元11控制該電磁閥驅動裝置12驅動該第一電磁閥141開啟，使得該第一脈壓帶161充氣而產生壓力，以對該使用者9的小腿施壓。
於步驟S7，該控制單元11根據該等QRS複合波及該起身信號，判斷是否在該異常狀態。當判斷在該異常狀態時，執行步驟S11。當判斷不在該異常狀態時，執行步驟S8。
於步驟S8，執行第二加壓。即該控制單元11控制該電磁閥驅動裝置12驅動該第二電磁閥142開啟，使得該第二脈壓帶162充氣而產生壓力，以對該使用者9的大腿施壓。
於步驟S9，該控制單元11根據該等QRS複合波及該起身信號，判斷是否在該異常狀態。當判斷在該異常狀態時，執行步驟S11。當判斷不在該異常狀態時，執行步驟S10。
於步驟S10，執行第三加壓。即該控制單元11控制該電磁閥驅動裝置12驅動該第三電磁閥143開啟，使得該第三脈壓帶163充氣而產生壓力，以對該使用者9的臀部施壓。
於步驟S11，該控制單元11控制該電磁閥驅動裝置12驅動該第一電磁閥141、該第二電磁閥142、及該第三電磁閥143關閉，使得該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163停止加壓而能排氣除壓(減壓)。
舉例來說，該使用者9的心跳持續一段時間為每分鐘60下，且該異常狀態都沒有發生時，則該R-R間距等於1秒，該第一脈壓帶161對該使用者9的小腿的加壓時間點為每一個R波出現後的400毫秒，且在持續50毫秒(該時間間隔)後，該第二脈壓帶162
接著對該使用者9的大腿持續50毫秒的加壓，之後，該第三脈壓帶163接著對該使用者9的臀部持續50毫秒的加壓，之後，停止加壓並減壓。直到下一個R波出現時，該控制單元11再從下一次的該加壓時間點開始，依序分別控制該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163對該使用者9輪流加壓該時間間隔。如此，反覆循環，直到該體外反搏系統1停止對該使用者9的治療。
另外要特別補充說明的是：在本實施例中，該三軸加速度器判斷該使用者9是否起身以產生該起身信號，該智慧衣2用於偵測心跳而產生該心電信號。在其他實施例中，該三軸加速度器也可以將三軸加速度的資訊傳送至該控制單元11，而改由該控制單元11根據三軸加速度的資訊，判斷該使用者9是否起身，該心電信號也可以藉由其他裝置偵測而獲得，不在此限。
綜上所述，本發明體外反搏系統的控制方法藉由該控制單元11根據該心率值動態地調整控制該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163加壓的該時間間隔，並在該異常狀態發生時，控制該第一脈壓帶161、該第二脈壓帶162、及該第三脈壓帶163停止加壓並減壓，使得該使用者9在有任何不適或起身時，即刻地控制該體外反搏系統1減壓，避免在錯誤的時間點加壓而危害該使用者9的健康，進而提供一種安全的體外反搏系統的控制方法，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
Claims (6)
- 一種體外反搏系統的控制方法，適用於一體外反搏系統，包含一設置於一使用者的小腿的第一脈壓帶、一設置於該使用者的大腿的第二脈壓帶、及一設置於該使用者的臀部的第三脈壓帶、一控制單元、及一產生一偵測該使用者起身的起身信號的三軸加速度器，該體外反搏系統的控制方法藉由該控制單元實施，並包含下列步驟：接收該使用者的一心電信號，並據以偵測多個QRS複合波；根據該等QRS複合波，計算一心率值；根據該心率值，決定加壓的一時間間隔；根據該等QRS複合波，計算一加壓時間點，每一該等QRS複合波包含一R波；至少根據該等QRS複合波判斷是否在一異常狀態，當判斷在該異常狀態時，該控制單元控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶停止加壓並減壓，當該控制單元判斷不在該異常狀態時，該控制單元從該加壓時間點開始，依序分別控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶對該使用者輪流加壓該時間間隔，當該控制單元在一預定時間內，沒有偵測到任何一個QRS複合波時，該控制單元判斷在該異常狀態，當該控制單元控制該第一脈壓帶、該第二脈壓帶、及該第三脈壓帶之其中任一者對該使用者加壓中，且偵測到 下一次的該R波時，該控制單元判斷在該異常狀態，當該控制單元判斷該心率值大於一臨界設定值時，該控制單元判斷在該異常狀態，當該控制單元接收到該起身信號時，該控制單元判斷在該異常狀態。
- 如請求項1所述的體外反搏系統的控制方法，其中，當該控制單元判斷該心率值小於150下/分鐘(Beat Per Minute；BPM)時，決定該時間間隔等於50毫秒(ms)，當該控制單元判斷該心率值大於等於150BPM且小於180BPM時，決定該時間間隔等於40毫秒，及當該控制單元判斷該心率值大於等於180BPM且小於200BPM時，決定該時間間隔等於30毫秒。
- 如請求項2所述的體外反搏系統的控制方法，其中，該預定時間等於2秒。
- 如請求項2所述的體外反搏系統的控制方法，其中，該臨界設定值等於200BPM。
- 如請求項2所述的體外反搏系統的控制方法，相鄰二個該R波之間的時間長度為一R-R間距(R-R Interval)，其中，該控制單元根據下列公式計算該加壓時間點y(n)，y(n)=C+0.4*RR-average，C為該R波出現的時間點，RR-average為對應該R波之前的多個R-R間距的平均值。
- 如請求項5所述的體外反搏系統的控制方法，其中，該控制單元是根據該等R-R間距，動態地計算該心率值。
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