一种自适应的穿戴式抗血栓治疗设备及其控制方法与流程

本发明涉及医疗设备领域，具体而言，涉及一种自适应的穿戴式抗血栓治疗设备及其控制方法。

背景技术：

深静脉血栓形成是指血液在深静脉腔内异常凝结，阻塞静脉管腔，导致静脉回流障碍，引起远端静脉高压、肢体肿胀、疼痛及浅静脉扩张等临床症状，多见于下肢，可造成不同程度的慢性深静脉功能不全，严重时可致残。

深静脉血栓预防有三种措施，一是基础预防(多活动)，二是药物预防(抗凝)，三是物理预防，即压力袜或空气波压力仪。基础预防针对可以正常活动的人群；药物预防针对血栓发生率高的人群，但是有出血的风险；物理预防是适用人群最广且最安全的预防措施。空气波压力仪又称循环压力治疗仪。空气波压力治疗仪采用间歇气压疗法，主要通过对多腔气囊有顺序的反复充放气，形成了对肢体和组织的循环压力，对肢体的远端到肢体的近端进行均匀有序的挤压，促进血液和淋巴的流动及改善微循环的作用，加速肢体组织液回流，有助于预防血栓的形成、预防肢体水肿，能够直接或间接治疗与血液淋巴循环相关的诸多疾病。

目前的空气波压力治疗仪普遍都是由医生设置好治疗的压力和循环间隔时间进行治疗，但是医生是根据经验来设置的压力和循环间隔时间，并不是适合每个人体，不能达到最佳的治疗效。如何根据人体的静脉承受压力和静脉血液回流时间来个性化给出治疗方案是困扰医生的最大问题。

发明专利申请号为201210059006.7的中国专利提供了一种具有静脉再充盈检测功能的间歇充气加压系统，所述系统主机根据检测传感器检测到的血液排空和回充间隔来动态调整所述间歇充气加压系统的充气循环间隔，所述的检测传感器是红外线传感器，包括有红外线发射器和红外线接收器，并基于红外线接收器所接收到的反射红外线的强度数值变化来反应血液循环状态，且所述红外线发射器和红外线接收器同时工作于多个红外波段，并基于各红外波段检测数据的平均拟合来确定最终检测值。此种检测方式受红外强度，衰减系数和障碍物等的影响大，检测精度受干扰因素多，且不便于有穿戴压力气囊的部位检测。另一方面，市面上空气波压力治疗仪体积大，重量重，一般为推车式或床头挂壁式，不便于医生或护士使用，不便于病人转院时使用，另一方面此类设备价格昂贵，操作复杂，不适合家庭和社康中心等场所使用。

申请号为201521067311.6的实用新型专利阐述了一种便携式空气波治疗仪，其由主机部分和腿套两部分组成，该空气波治疗仪主机内配有锂电池，体积小，重量轻，挂装在腿套表面，直接利用腿套内气囊的接气口与主机接气插口连接实现充放气，但该实用新型阐述的便携式空气波治疗仪只能控制一个独立腔体的腿套，由于目前空气波治疗仪所使用的腿套基本上由多个腔体组成，通过多腔的充放气挤压实现促进静脉血液循环的效果。所以该实用新型提供的设备虽然体积小，可便携，但不能有效地实现促进静脉血液循环的作用，对预防深静脉血栓的形成效果甚微。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种自适应的穿戴式抗血栓治疗设备及其控制方法，该设备在实现其便携可穿戴性的基础上，还基于自动检测到的静脉再充盈时间及静脉承受压力作为治疗方案，能够更好的顺从人体静脉血液流动的规律。

本发明采用的技术方案是：提供一种自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，包括主机、与所述主机气路相连的压力气囊组件，所述压力气囊组件包括相互独立的多腔压力气囊，所述主机包括用于通过多腔压力气囊检测静脉最适承受压力和静脉再充盈时间的检测治疗模块以及自动获取所述静脉最适承受压力和所述静脉再充盈时间并将其作为压力气囊组件的治疗压力和充放气循环间隔时间对患者进行治疗的控制模块。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述检测治疗模块通过对多腔压力气囊中某一腔压力气囊进行充气加压检测人体治疗部位的动脉平均压，根据动脉平均压，确定人体治疗部位的静脉最适承受压力，通过对多腔压力气囊中各腔压力气囊从远心端至近心端依次加压至静脉最适承受压力以排空治疗部位的静脉血液，再将治疗部位的某一腔压力气囊降压至某一预设压力，滤除动脉脉搏波信号后探测其血液重新回到治疗部位并且静脉内压力达到稳定状态时的时间，对不同腔的压力气囊使用不同的降压预设压力重复上述步骤多次，对探测到的多个时间做二次回归处理，判断其中最大的时间点为静脉再充盈时间。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述压力气囊组件包括用于隐藏所述主机和所述压力气囊组件之间连接气管的隐藏袋。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述主机还设有用于与所述压力气囊组件相粘的粘贴面，所述主机通过相粘于所述压力气囊组件与所述压力气囊组件形成一个整体。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述主机还包括用于识别所述压力气囊编码的自动识别模块，所述自动识别模块电连接于所述控制模块。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述检测治疗模块包括用于实时检测气路压力的压力传感器、用于给所述压力气囊组件充气的气泵和用于控制气路和所述压力气囊组件气压的电磁阀。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述主机设有气路接口，所述压力气囊组件设有与所述气路接口相对应的管路接口，所述主机与所述压力气囊组件之间通过所述气路接口和所述管路接口相连实现气路相通。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述主机还包括用于显示治疗参数和状态指示的显示模块、用于提供电源的电源管理模块、用于与外界智能管理平台无线通讯的无线通讯模块和用于指示工作状态、电池状态及报警指示信息的状态指示模块，所述显示模块、所述电源管理模块、所述无线通讯模块和所述状态指示模块分别与所述控制模块相连并由所述控制模块控制。

本发明所述的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，所述主机还包括外壳，所述外壳采用软性材料制作。

本发明还提供一种自适应的穿戴式抗血栓治疗设备的控制方法，包括以下步骤：

S1对作用于人体肢体部位的多腔压力气囊中的某一腔进行充气加压，检测人体肢体部位动脉的平均压；

S2根据动脉平均压，确定人体静脉可承受的最适压力P作为治疗压力；

S3对多腔压力气囊从远心端至近心端依次充气至所述治疗压力，对第一腔放气至某个预设的压力值P1，第二腔保持压力不变，检测此时人体第一腔所在位置肢体的压力变化；

S4对S3步骤中的压力检测结果进行动脉脉搏波滤除，计算静脉压力到达稳定的时间，即为静脉血液再次充满第一腔所在位置肢体的时间t1，检测完静脉充盈时间t1后，全部腔体同时放气；

S5再次对多腔压力气囊从远心端至近心端依次充气至治疗压力，此时第一腔放气至零压力，第二腔放气至某个预设的压力值P1，第三腔保持压力不变，检测此时人体第二腔所在位置肢体的压力变化；

S6对S5步骤中的压力检测结果进行动脉脉搏波滤除，计算静脉压力到达稳定时的时间，即为静脉血液再次充满第二腔所在位置肢体的时间t2，检测完静脉充盈时间t2后全部腔体同时放气；

S7重复S3-S6步骤N次，其中，N次的放气预设压力分别为P2、P3…P(1+N)，可检测到静脉再充盈时间t3、t4、t5、t6…t((N+1)*2)；

S8根据所测得的2N个静脉再充盈时间进行二次回归拟合，在抛物线上找出最大时间点，作为人体的静脉再充盈时间t；

S9将测得的静脉最适承受压力P和静脉再充盈时间t设置为多腔压力气囊的充气压力和循环充放气间隔时间并控制多腔压力气囊进行循环工作；

S10每隔一段时间，重复步骤S1-S9。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过对动脉脉搏波进行滤除后计算静脉再充盈时间，减少了动脉脉搏对静脉再充盈时间的影响，大大增加了对人体静脉再充盈时间测量的精度和准确性。

(2)本发明通过内置电源管理模块供电，主机外部没有电源线，与压力气囊的连接气管最大程度地缩短了长度，且主机和压力气囊的连接气管隐藏在压力气囊隐藏布内，与压力气囊形成一个整体，没有外置的气管，外部仅通过一体化接口实现，体积小，结构简单，极大地方便了医生的操作，便于人体携带，提高人体使用的舒适性和安全性。

(3)本发明实现自动检测人体静脉再充盈时间和静脉承受压力，根据自动检测的参数作为人体的治疗方案，可有效解决医生的困扰，有效的促进静脉血液回流，有效地预防深静脉血栓的形成，同时实现了个体差异化、智能化。

(4)本发明主机具有自动识别气囊编号的功能，能保证检测和治疗时人体使用相适应的气囊，保证设备使用的安全性及有效性。

(5)本发明采用无线通讯，护士在工作站即可监控所有该设备的工作状态以及报警信息，能及时为患者提供便捷可靠的解决方案。

(6)压力气囊组件可根据不同治疗部位选择不同功能的多腔压力气囊组合进行治疗，且组成简单，使用方便。

(7)本发明外壳采用具有柔软性的材质设计，能够更好地使主机与压力气囊紧密连成一体，同时更适合不同腿型的人体。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例提供的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备中压力气囊组件的平面结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备的原理框图；

图4为本发明实施例所提供的主机机身的结构示意图；

图5为本发明实施例静脉再充盈时间检测的过程曲线图一；

图6为本发明实施例静脉再充盈时间检测的过程曲线图二；

图7为本发明实施例静脉再充盈时间检测的过程曲线图三；

图8为本发明实施例静脉再充盈时间检测的过程曲线图四；

图9为本发明实施例静脉再充盈时间检测的过程曲线图五；

图10为本发明实施例静脉再充盈时间检测的过程曲线图六。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备，包括主机1和压力气囊组件2，其中，主机1包括机身15、气路接口14和粘贴面，粘贴面可以是独立的两个，也可以是有连接的一个整体，本实施例中粘贴面为分别置于气路接口14两侧的第一粘贴面12和第二粘贴面13；压力气囊组件2包括与气路接口14对应相连通的管路接口21和一个相互之间独立的三腔压力气囊，本实施例中，三腔压力气囊为由双腔压力气囊22和单腔压力气囊23组成，压力气囊组件2还包括分别与三个压力气囊相连通的第一气管211、第二气管212和第三气管213。

图2是本发明实施例提供的压力气囊组件平面结构示意图，结合图1和图2可知，压力气囊组件2中的单腔压力气囊23和双腔压力气囊22均通过气管连接至管路接口21，使其可形成一个整体来使用。双腔压力气囊22由两个独立封闭的第一压力气囊221、第二压力气囊222组成，两个腔之间还有用于透气的透气口223。单腔压力气囊23则由一个封闭的第三压力气囊231组成，双腔压力气囊22和单腔压力气囊23周围都设有封闭气囊和气管的内包布和外包布。压力气囊组件2还包括隐藏袋224和用于将设备绑在腿上固定用的勾面和毛面，隐藏袋224用于隐藏主机1和压力气囊组件2之间的连接气管，使连接气管与主机1、压力气囊组件2形成一个整体，使整个装置没有外置的气管，方便医生操作，提高人体舒适性。

实际使用时，通过将压力气囊组件2的勾面和毛面相粘结，使双腔压力气囊22可固定绑在人体下肢的小腿部位，单腔压力气囊23则可根据需要放置，放置于双腔压力气囊22下部时可作为足压力气囊使用，而当其放置于双腔压力气囊22上部时则可作为大腿压力气囊使用，以此实现本实施例对人肢体部位多样性的治疗。压力气囊和气囊外部的内包布和外包布根据人体固定部位设计成符合人体工程学的形状，可使人体使用时更加舒适。第一气管211、第二气管212和第三气管213一端分别与三个气囊连通，另一端连接至管路接口21上，管路接口21可方便地与气路接口14匹配连接，当管路接口21和气路接口14连接时，通过将主机上的第一粘贴面12和第二粘贴面13粘贴到压力气囊组件2的表面，使两者形成一个整体，从而实现主机1与压力气囊组件2的一体化，使设备整体轻巧便携，方便人体使用。

优选的，本实施例中压力气囊的材料优先选择TPU或PVC材质；压力气囊外侧的外包布的材质优选绒布、尼龙或无纺布等较舒适的材质；压力气囊接触人体一侧的内包布优选透气、舒适的无纺布；由单腔压力气囊23和双腔压力气囊22组成的多腔压力气囊可做成一个整体的三腔压力气囊，也可根据用户需求将多腔压力气囊设置为两腔或三腔以上的气囊。

图3为本发明实施例所提供的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备的原理框图，主机1包括检测治疗模块11、自动识别模块105、显示模块101、电源管理模块102、无线通讯模块103、状态指示模块104、检测治疗模块11和控制模块10。检测治疗模块11包括用于实时检测气路压力的压力传感器111、用于给压力气囊组件2充气的气泵112和用于控制气路和压力气囊组件2气压的电磁阀，检测治疗模块11与控制模块10相连并由控制模块10控制。检测治疗模块11通过对多腔压力气囊中某一腔压力气囊进行充气加压检测人体治疗部位的动脉平均压，根据动脉平均压，确定人体治疗部位的静脉最适承受压力，通过对多腔压力气囊中各腔压力气囊从远心端至近心端依次加压至静脉最适承受压力以排空治疗部位的静脉血液，再将治疗部位的某一腔压力气囊降压至某一预设压力，滤除动脉脉搏波信号后探测其血液重新回到治疗部位并且静脉内压力达到稳定状态时的时间，对不同腔的压力气囊使用不同的降压预设压力重复上述步骤多次，对探测到的多个时间做二次回归处理，判断其中最大的时间点为静脉再充盈时间；自动识别模块105用于识别压力气囊编码，在设备使用之前或更换压力气囊时，用以确保每次使用的都是正确的压力气囊，从而防止了压力气囊与主机1不相适应造成的工作故障或元器件损坏的影响；显示模块101用于显示治疗参数和各种状态的指示；电源管理模块102采用内置的可重复充放电的锂电池，电源管理模块102与主机1电连接并为主机提供电源；无线通讯模块103用于设备与智能管理平台无线通讯，可实时查看所有设备的工作状态以及报警信息；状态指示模块104用于指示工作状态、电池状态及报警指示信息；控制模块10用于控制各模块的工作，并自动根据检测治疗模块11测得的静脉最适承受压力和静脉再充盈时间来控制治疗过程中压力气囊组件2的治疗压力和循环间隔时间，以实现该设备的自适应抗血栓治疗。

具体的，如图4所示，机身15包括外壳1511、加密PCBA1512、电池1513、显示屏1515、主板1516、气泵112、泄气阀1514、电磁阀1520、支架1521、按键1522、底板1517、粘扣布1518、五通1523、三通1524和气路接头1519。外壳1511采用软性材料，如硅胶做成，便于与压力气囊贴合在一起，且能适用不同腿型的人体；加密PCBA1512上具有加密IC，加密PCBA1512和气路接头1519嵌入在主机1上的气路接口14中，当气路接口14与压力气囊管路接口21连接时，主板1516上的CPU接收加密PCBA1512读取到的气囊识别码，可实现自动辨别正确的压力气囊，防止使用不相适应的气囊，保证人体使用设备的安全性及有效性；电池1513为整个电路提供电源，其优选为可充电锂电池；显示屏1515用于显示工作状态和报警状态；按键1522用于启动电源的开关和设备工作情况；支架1521用于固定显示屏1515、主板1516和按键1522；气泵112用于给气囊充气加压；泄气阀1514用于整个气路系统的泄气；电磁阀1520采用三个电磁阀分别控制压力气囊的三个腔体的气体保持和泄气，其数量与压力气囊腔体数量一致；三通1524和五通1523连接泄气阀1514、气泵112、电磁阀1520和压力传感器111组成整个产品的气路系统。

本发明实施例还提供一种自适应的穿戴式抗血栓治疗设备的工作方法，包括以下步骤：

S1主机对三腔压力气囊中的第二腔进行充气加压，利用示波法原理检测人体肢体部位动脉的平均压；

S2根据动脉平均压通过软件算法确定人体静脉可承受的最适压力，并将静脉最适承受压力P作为治疗压力；

S3对三腔压力气囊从远心端至近心端依次充气至治疗压力，对第一腔放气至某个预设的压力值P1，第二腔保持压力不变，检测此时人体第一腔所在位置肢体的压力变化；

S4由于检测到的压力曲线既有动脉脉搏波，又有静脉压力变化曲线，所以对S3步骤中的压力检测结果进行动脉脉搏波滤除，计算静脉压力到达稳定时的时间，即为静脉血液再次充满第一腔所在位置肢体的时间t1，检测完静脉充盈时间t1后全部腔体同时放气；

S5再次对三腔压力气囊从远心端至近心端依次充气至治疗压力，此时第一腔放气至零压力，第二腔放气至某个预设的压力值P1，第三腔保持压力不变，检测此时人体第二腔所在位置肢体的压力变化；

S6对S5步骤中的压力检测结果进行动脉脉搏波滤除，计算静脉压力到达稳定时的时间，即为静脉血液再次充满第二腔所在位置肢体的时间t2，检测完静脉充盈时间t2后全部腔体同时放气；

S7重复S3-S6步骤两次，其中，两次的放气预设压力分别为P2、P3，可检测到静脉再充盈时间t3、t4、t5和t6；

S8根据所测得的六个静脉再充盈时间进行二次回归拟合，在抛物线上找出最大时间点，作为人体的静脉再充盈时间t；

S9主机自动将测得的静脉最适承受压力P和静脉再充盈时间t设置为多腔压力气囊的充气压力和循环充放气间隔时间并控制多腔压力气囊进行循环工作；

S10每隔30分钟，重复步骤S1-S9。

压力气囊的充放气过程，即按照治疗压力P通过对肢体从远心端至近心端依次充气加压再卸压，在完成一次压迫过程之后，等待静脉再充盈时间t到达后，重新启动下一次压迫过程，如此反复的过程，使其产生如同肌肉的收缩和舒张作用，促进静脉血液和淋巴液循环，同时减轻瓣膜和静脉壁所受压力，因而能显著促进静脉血液循环，形成脉动流，增强纤溶系统活性，达到抗血栓形成的目的。

图5至图10是本发明实施例静脉再充盈时间检测的过程曲线图，图中横坐标为采样频率，纵坐标为毫米汞柱，其中，治疗压力P为60mmHg，预设压力值P1、P2、P3分别为10mmHg、20mmHg、30mmHg，测得的静脉充盈时间t1、t2、t3、t4、t5、t6分别为60s、55s、45s、40s、38s、35s，通过二次回归拟合后测得的人体静脉再充盈时间t为60s。由图可知，利用本发明的实施例，由于对动脉脉搏波进行滤除后再计算静脉再充盈时间，减少了动脉脉搏对静脉再充盈时间的影响，大大增加了对人体静脉再充盈时间测量的精度和准确性，本实施例提供的自适应的穿戴式抗血栓治疗设备及其工作方法使静脉再充盈时间检测一次性完成，无需人工设置或干预，具有高度的集成化和自动化程度，可实现抗血栓的自适应治疗，通过有效检测人体的最适合治疗压力和静脉再充盈时间作为抗血栓治疗方案的核心环节之一，可有效解决医生的困扰，可为每个人体个性化制定最适合的治疗方法，同时能显著促进静脉血液循环，有效地达到预防深静脉血栓形成的目的。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。