专利名称：妊高征监测系统的制作方法
技术领域：
本发明以血流动力学与血液流变学为研究对象，通过检测孕妇的桡动脉脉搏波，结合其血压等各项体征参数，实现妊高征预测，血液动力学与血液流变学分型及提前干预治疗和全程动态监测。
背景技术：
妊高征全称为妊娠高血压综合症，是妇女妊娠期常见的并发症，是孕妇、胎儿、新生儿死亡的重要原因之一。其主要表现为妊娠20周后，发生高血压、水肿、蛋白尿症候群，病情严重者可出现抽搐、昏迷、心力衰竭和肾功能衰竭，称为“子痫”。妊高症常发生于第一胎，更多见于双胎、羊水过多或原有高血压及肾病的孕妇。
妊高征有严重的合并症，对母婴的威胁很大，如胎盘早剥，播散性血管内凝血、吸入性肺炎、急性肾衰、脑血管意外等，胎儿宫内发育迟缓、胎儿宫内窘迫、死胎、死产或新生儿死亡等。
妊高征的临床检测又迫切需求，提供一种有效的检测系统已迫在在眉睫。
发明内容
本发明的目的就是提供一种妊高征监测系统，可直接监测到小血管的痉挛、血压、外总周阻、心排出量、心肌耗氧量、平均动脉压、血管弹性、肺动脉楔压、心肌供血率等，同时可动态自动血压测量并输入，借以对孕产妇的血流动力学与血液流变学进行功能分析与妊高征的分型，尤其应用了心脏前负荷检测技术，以此提前预测妊高征。
为实现上述目的，本发明提供的妊高征监测系统采用的技术方案是系统上位机包括计算机以及与计算机相连的显示器和图文打字机；
系统下位机包括电源电路，电源电路与无创血压模块、A/D转换及信号放大模块和扩展模块的电源输入端相连；无创血压模块与血压袖套相连接，前者接收后者提供的袖套内压力信号进行处理；A/D转换及信号放大模块与PVDF力敏传感器相连接，前者接收后者提供的脉搏波压变信号进行处理；扩展模块与其应用端相连接，并接收其应用端的信号；无创血压模块、A/D转换及信号放大模块、扩展模块的信号输出端输出RS232电平到RS232串口与系统上位机进行通讯。
妊高征的基本病理改变是全身小动脉痉挛收缩，引起积血液浓缩，肾脏等多脏器缺氧，继而引发临床症状的出现外周血管阻力、血压高、水肿、蛋白尿等。本发明正是利用妊高征的基本病理特征而发明的。
由上述技术方案可知，采用PVDF力敏传感器无创检测人体桡动脉脉搏波形，将压力变化的信号变为电信号传输到控制器中，由控制器进行采集与放大，并经A/D转换与降噪，同时采用高稳定性与准确性的无创血压模块检测孕妇的动态血压信息，作为人体重要体征参数介入计算，以上信息通过计算机串口或USB接口输入计算机，并通过上位机软件对信号进行小波分析，对特征点进行识别、分析，并代入医理模型进行计算，最终得出孕妇血流动力学与血液流变学关键技术参数，从而达到对妊高征进行分型与提前预测，辅以专家诊断信息后给予临床动态治疗与全程动态监测。
本发明提供的妊高征监测系统，可以达到无创预测与监测妊高征的目的，检测方便快捷，为妇产科提供了一套高科技含量的智能化监测系统。
附图概述
图1是本发明的原理框图；图2是系统下位机无创血压模块的原理框图；图3是系统下位机A/D转换及信号放大模块的电路原理简图；图4是主动脉内的血液压力波(I)和阻尼弹性振动波(II)合成后的脉搏图(III)。
图5是典型脉搏波图。
图4中a波心房收缩波；b点主动脉瓣开放点；c点主动脉最高压力点；e点左心室停止射血点；e 1点左心室舒张开始点；e2点主动脉瓣关闭点；f点二尖瓣开放点；g波主动脉弹性回缩波；L点主动脉静压排空开始点；L-a段主动脉静压排空段；图5中Se(阴影部分)心脏收缩期的面积；Sb心脏舒张期的面积；具体实施方式
本系统由图1所示几部分共同组成。
参见图1，上位机部分由网卡11、计算机10、图文打印机20显示器30共同组成，其中计算机10以及与计算机10相连的显示器30和图文打字机20；系统下位机包括电源电路40，电源电路40与无创血压模块50、A/D转换及信号放大模块60和扩展模块70的电源输入端相连；无创血压模块50与血压袖套90相连接，前者接收后者提供的袖套内压力信号进行处理；A/D转换及信号放大模块60与PVDF力敏传感器100相连接，前者接收后者提供的脉搏波压变信号进行处理；扩展模块70与其应用端71相连接，并接收其应用端11的信号；无创血压模块50、A/D转换及信号放大模块60、扩展模块70的信号输出端输出RS232电平到RS232串口110与系统上位机进行通讯。
系统下位机与系统上位机通过RS232串口根据通讯协议进行通讯，一台系统上位机连接一台或多台系统下位机，系统上位机使用网卡11连接一台以上的系统下位机。
所述的RS232串口连接一块以上的扩展模块70、80等。
如图2所示，系统下位机的无创血压模块50包括控制电路51，气路连接管52与血压袖套90进行连接，控制电路50通过单片机控制气泵53进行血压袖套90的充气，再通过控制放气阀54的开关进行血压袖套90的放气，控制电路51上设置压力传感器实时采集气路的压力，并将信号交送控制电路50的单片机进行分析与处理，通过RS232串口110将处理结果传送至系统上位机。
所述的放气阀54由快放阀与慢放阀共同组成，所有的气路都通过气路连接器55进行连接。
结合图3，所述的PVDF力敏传感器检测到的信号输出到A/D转换及信号放大模块60中的差分放大器放大部分61，实现将传感器输出的差分信号变为单端输出，并将共模信号抑制掉再通过A/D转换及信号放大模块60中的12位A/D转换电路62，经单片机63处理后，将转换结果经RS232串口110传系统上位机进行处理。
所述的的电容C28与电容C14分别与PVDF力敏传感器输入端的1、4脚相连。
所述的电源电路40包括开关电源变压器41和交直流两用模块42，开关电源变压器41分别与无创血压模块50和A/D转换及信号放大模块60相连，交直流两用模块42与扩展模块70相连，开关电源变压器41的输入端与220V交流电源相连，交直流两用模块42的输入端与电池44相连。
以下结合附图对本发明的连接关系、作用和效果以及工作原理作进一步的说明。
在图1中，系统下位机部分电源输入部分为220V交流电源43或电池44直流电。当使用220V交流电源43供电时，通过开关电源/变压器41实现电源转换；当使用电池44供电时，通过交直流两用模块42实现电源转换。转换后的电源输出端分别接到无创血压模块50、A/D转换及信号放大模块60、第一扩展模块70及第二扩展模块80等的电源输入端，前者向后者提供工作电源。无创血压模块50与血压袖套90相连接，前者接收后者提供的袖套内压力信号进行处理；A/D转换及信号放大模块60与PVDF力敏传感器100相连接，前者接收后者提供的脉搏波压变信号进行处理；同理，扩展模块70与其应用端71相连接，并接收其应用端71的信号，如心电信号、血氧信号、呼吸信号、温度信号等。无创血压模块50、A/D转换及信号放大模块60、扩展模块70的信号输出端输出RS232电平到RS232串口110与上位机进行通讯。扩展模块可以是心电模块、血氧模块、运动负荷模块、呼吸/体温模块等。
系统下位机与上位机通过RS232串口110根据通讯协议进行通讯，一台系统上位机可以连接一台或多台系统下位机。当一台系统上位机连接多台系统下位机时，需要使用网卡11。网卡11的作用是将多台系统下位机发送来的信号分时发送给系统上位机的计算机进行处理，处理后的信号再分时返回发送给系统下位机进行接收。
在图1中，系统上位机部分负责接收系统下位机发送来的串口通讯信号，由计算机10进行分析与处理，最终诊断结果通过图文打印机20和显示器30进行输出。
本系统下位机的无创血压模块50由图2所示几部分共同组成。
在图2所示实施例中，将气路连接管52与血压袖套90进行连接。控制电路51通过单片机控制气泵53进行血压袖套90的充气，再通过控制放气阀54的开关进行血压袖套90的放气，在这个对血压袖套90进行充、放气过程中，控制电路51上的压力传感器实时采集气路的压力，并将信号交送控制电路51的单片机进行分析与处理，最终通过RS232串口110将处理结果传送至系统上位机。放气阀54一般由快放阀与慢放阀共同组成，用来控制在自动测量血压时放气的快慢。所有的气路都通过气路连接器55进行连接，从而保证了无创血压模块50整个气路循环系统的畅通与压力均衡。本系统无创血压模块50使用行业内通用的CAS协议与系统上位机进行通讯。测量过程中采用的原理是行业内通用的振荡法原理，此处不再详细獒述。
在图3中，由PVDF力敏传感器检测到的信号，先利用差分放大器放大部分61实现将传感器输出的差分信号变为单端输出，并将共模信号抑制掉(主要是工频干扰信号、人体静电信号)，再通过12位A/D转换电路62，经单片机63处理后，将转换结果经RS232串口110传上位机进行处理。由于各部分所需的电源电压各不相同，其电源转换由电源转换部分64和电源转换部分65共同完成。其中差分放大器部分61的电容C28与C14主要功能是将传感器拾取的原始信号进行滤波处理，差分放大器部分61的核心器件选用BB公司生产的INA128专用仪器仪表放大器，由于其内部原配电阻全部采用激光校准，因此具有极高的共模抑制比，可使工频噪声、人体静电干扰受到有效抑制，集成运放全部采用高输入阻抗型，使得整机输入阻抗大于109Ω，另外，较宽的动态范围、极佳的线性和温度稳定性，从而有效保证了波形的不失真拾取。根据放大倍数公式G＝1+(50KΩ/RG)，其放大倍数可方便通过调整电阻U16来控制；由于单片机63处理的信号都是TTL电平，要想转换为上位机可识别的RS232电平，必须通过RS232串口110进行电平的转换，此处的核心器件可以选用MAXIM公司生产的MAX202E芯片，其具有低功耗、宽温度范围，高速转换等特性，能快速实现TTL电平到RS232电平的转换，从而满足系统高速串口通讯的需求；电源转换部分64包括稳压块7805和电容等，其功能是将变压器输出的交流电源变为+5V输出；电源转换部分65包括稳压块7812、稳压块7912和电容等，其功能是将变压器输出的交流电源变为±12V输出；由于电源电路、单片机电路等都属于现行成熟技术，此处不再详细獒述。
研究表明，脉博波信息的特征点和曲线具有明确的血流动力学(Hemodynamics)和血液流变学(Hemorrheology)的生理涵义，如图4和图5所示。通过上位机软件分析对波形特征点所对应的横向(时值)、纵向(压力)及其积分(容量面积)进行处理，包括收缩期容量Sb-e1、舒张期容量Se1-b1、收缩期时值Tb-e1、舒张期时值Te1-b1、二尖瓣关闭时值(相当值)Tb-e、左心室充盈时值Tf-b1，结合被测孕妇的收缩压、舒张压等参数及Frank弹性腔分室网络理论，进行数据综合分析处理，可计算出患者的一系列检测参数及变化量，特别是心脏前负荷关键技术参数等(如每搏心搏出量，心脏指数，左室有效泵力，心脏耗氧指数，心肌耗氧量，心肌血液供耗率，收缩压、舒张压，平均动脉压，血管顺应度，有效血容量，微循环平均滞留时间，妊高征指数，波形系数，体重指数)，并给出相关专家辅助诊断信息，从而达到对妊娠高血压综合征进行预测、筛选、治疗，乃至整个疗程的动态监测目的。
权利要求
1.一种妊高征监测系统，本发明包括系统上位机包括计算机(10)以及与计算机(10)相连的显示器(30)和图文打字机(20)；系统下位机包括电源电路(40)，电源电路(40)与无创血压模块(50)、A/D转换及信号放大模块(60)和扩展模块(70)的电源输入端相连；无创血压模块(50)与血压袖套(90)相连接，前者接收后者提供的袖套内压力信号进行处理；A/D转换及信号放大模块(60)与PVDF力敏传感器(100)相连接，前者接收后者提供的脉搏波压变信号进行处理；扩展模块(70)与其应用端(71)相连接，并接收其应用端(11)的信号；无创血压模块(50)、A/D转换及信号放大模块(60)、扩展模块(70)的信号输出端输出RS232电平到RS232串口(110)与系统上位机进行通讯。
2.根据权利要求1所述的妊高征监测系统，其特征在于系统下位机与系统上位机通过RS232串口根据通讯协议进行通讯，一台系统上位机连接一台或多台系统下位机，系统上位机使用网卡(11)连接一台以上的系统下位机。
3.根据权利要求1所述的妊高征监测系统，其特征在于所述的RS232串口连接一块以上的扩展模块(70)、(80)等。
4.根据权利要求1所述的妊高征监测系统，其特征在于系统下位机的无创血压模块(50)包括控制电路(51)，气路连接管(52)与血压袖套(90)进行连接，控制电路(50)通过单片机控制气泵(53)进行血压袖套(90)的充气，再通过控制放气阀(54)的开关进行血压袖套(90)的放气，控制电路(51)上设置压力传感器实时采集气路的压力，并将信号交送控制电路(50)的单片机进行分析与处理，通过RS232串口将处理结果传送至系统上位机。
5.根据权利要求4所述的妊高征监测系统，其特征在于所述的放气阀(54)由快放阀与慢放阀共同组成，所有的气路都通过气路连接器(55)进行连接。
6.根据权利要求1所述的妊高征监测系统，其特征在于所述的PVDF力敏传感器检测到的信号输出到A/D转换及信号放大模块(60)中的差分放大器放大部分(61)，实现将传感器输出的差分信号变为单端输出，并将共模信号抑制掉再通过A/D转换及信号放大模块(60)中的12位A/D转换电路(62)，经单片机(63)处理后，将转换结果经RS232串口(110)传系统上位机进行处理。
7.根据权利要求6所述的妊高征监测系统，其特征在于所述的的电容C28与电容C14分别与PVDF力敏传感器输入端的1、4脚相连。
8.根据权利要求1所述的妊高征监测系统，其特征在于所述的电源电路(40)包括开关电源变压器(41)和交直流两用模块(42)，开关电源变压器(41)分别与无创血压模块(50)和A/D转换及信号放大模块(60)相连，交直流两用模块(42)与扩展模块(70)相连，开关电源变压器(41)的输入端与220V交流电源相连，交直流两用模块(42)的输入端与电池(44)相连。
全文摘要
本发明涉及一种妊高征监测系统，可直接监测到小血管的痉挛、血压、心肌耗氧量、平均动脉压等，系统上位机和下位机，后者包括电源电路，无创血压模块、A/D转换及信号放大模块，无创血压模块、血压袖套，A/D转换及信号放大模块与PVDF力敏传感器相连接，前者接收后者提供的脉搏波压变信号进行处理；无创血压模块、A/D转换及信号放大模块、扩展模块的信号输出端输出RS232电平到RS232串口与系统上位机进行通讯。本发明提供的妊高征监测系统，可以达到无创预测与监测妊高征的目的。
文档编号A61B5/0225GK1895161SQ200610087380
公开日2007年1月17日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者徐斌, 王静, 郭本胜, 徐枫, 徐英江 申请人:合肥健桥医疗电子有限责任公司