专利名称：心脑血管保健治疗仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种心脑血管保健治疗仪，特别涉及一种通过重复压迫 肢体的手段，间隔阻断使用者肢体血流，从而激发机体组织细胞的抗/耐缺 血、调动机体抗缺氧潜能，提高机体、器官或组织在缺氧条件下生存和工作 能力，用于预防高原反应、心脑血管保健和缺血性心脑病治疗的仪器。本实
用新型属于医疗仪器技术领域，可降低猝死和中风发生率。
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首都医科大学病理生理学教研室早在1963年即首次发现，重复低氧动 物对低氧的高度获得性耐受现象，并据此提出低氧组织适应/低氧预适应概 念，进行了一系列的原创性研究。23年后Murry等首次报道了重复短暂地 夹闭冠状动脉能减小冠状动脉长时间夹闭导致的心肌梗死面积以来，机体对 缺血的获得性耐受现象立刻成为科学界的热点问题。"缺血预适应(Ischemic Preconditioning, IPC)"的概念随即应运而生，即当某器官预先经历重复 短暂的非致死性缺血，可对下一次持续的致死性缺血产生耐受。人们发现IPC 现象在近75%的物种出现，包括人类；能产生IPC的器官也扩展到脑、肝脏、 骨骼肌等全身器官。
随着研究的深入，人们发现缺血预适应的保护作用不仅局限于重复缺血 器官本身，而且对远隔器官的缺血损伤也有保护作用，提示缺血预适应的作 用具有全身性。重复阻断冠状动脉、颈总动脉、胸主动脉，除分别增强心、 脑、脊髓等局部器官对缺血的耐受力，也能同时显著增强其它远隔异位器官 对缺血的耐受力，该现象被称为"远程缺血预适应"。动物实验已经发现， 夹闭/放松大鼠双侧股动脉能对随后的心脏和脑缺血起保护作用，但是，由 于该方法的有创性，限制了其临床推广。
2006年，首都医科大学宣武医院低氧医学研究所提出研制重复压迫人上 臂数字化装置的构想及其基本设计要点，脑血管病研究所采用传统血压计建 立了人重复肢体压迫缺血的模型，该方法用血压计的袖带缠绕于成人上臂 (阻断肱动脉血流)，加压至200mm Hg，持续5分钟，间隔5分钟，反复5 次。由于该方法无创，简便易行，具有广阔的临床应用前景。该方法对30 名健康受试者(40-70岁)进行重复上臂压迫，发现受试者的心率、血压都在正常范围内波动，且不适感逐渐减轻，提示该方法耐受良好，且相对安全， 具备临床推广的条件。但是，上述方法操作繁琐，需别人协助完成，尤其不适合单身老人的使 用，仍不利于推广。 发明内容鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种适用于家庭个人、医务人 员操作，安全、简便的心脑血管保健与缺血性脑血管病治疗仪。该仪器能实 时监测患者/使用者血压，根据实时血压值来计算阻断压力值，加压、放松 时间和阻断次数均可控，并可把最适宜的参数编程记录，方便多个患者/使 用者使用。该仪器既可用于缺血性心脑血管病的防治与康复治疗，也可用于 增强心脑功能的强身保健。为实现上述的目的，本实用新型采用以下的设计方案 一种心脑血管保健 治疗仪，它由壳体、安装在壳体上的按键、显示屏、与壳体相连的袖带和安装 在壳体内的充气泵、压力传感器、电磁阀、控制电路构成；所述压力传感器与袖带相连，用于检测袖带内气体的压强以及压力振荡波， 其检测信号输出端与控制电路的信号输入端相连；控制电路根据检测到的袖带 内的气体压强，控制充气泵启动给袖带充气，增加其内部气体压强；或输出控 制信号，打开电磁阀，使袖带放气，减小其内部气体压强；控制电路的控制信号输出端通过导线与充气泵的控制端相连，充气泵的气 源输出端与袖带的气源输入端相通，控制电路通过控制充气泵的启动/或停止， 给袖带充气，增加其内部气体压强；控制电路的另一控制信号输出端通过导线 与电磁阀的控制端相连，电磁阀串联在袖带的排气通路中，控制电路通过控制 电磁阀的导通/或关断，使袖带放气，减小其内部气体压强。所述控制电路通过充气泵、电磁阀对袖带内的气体进行闭环控制。所述控制电路的数据输入端通过导线与安装在壳体上的按键的数据输出端 相连，接收使用者通过按键输入的各种指令；控制电路的数据输出端通过导线 与安装在壳体上的显示屏的数据输入端相连，显示各种数据、操作提示符和信 息。所述控制电路由微处理器芯片、A/D转换芯片、时钟芯片、存储器芯片和电 源电路构成；微处理器芯片的信号输入端通过A/D转换电路与压力传感器的信 号输出端相连；其控制信号输出端分别与充气泵和电磁阀的控制端相连；其数 据输入端与按键数据输出端相连，其数据输出端与显示屏数据输入端相连；微处理器芯片的数据输入端与时钟芯片的时间/日历信号输出端相连，采集时间、 日历信息，通过安装在壳体上的显示；微处理器芯片的数据输入/输出端通过数 据总线与存储器芯片的数据输入/输出端相连，存储各种数据。
所述压力传感器为自带有温度补偿电路、信号放大电路和超压保护电路的 差压式压力传感器。
所述充气泵可提供300mmHg以下的压强。
本实用新型通过重复压迫使用者肢体、有效间隔阻断使用者肢体血流， 从而激发肌体组织细胞的抗/耐缺血、缺氧潜能，提高肌体、器官或组织在 缺氧条件下生存和工作的能力。本实用新型对预防心脑血管疾病以及缺血性 心脑病治疗有显著的功效，可大大降低猝死和中风发生率。本实用新型使用 简便、安全，适合家庭、个人单独使用。
另外，本实用新型实现仪器的智能化，使用者可独立操作完成；并且， 使用者还能自主选择练习模式，练习强度从低到高逐步调节，达到最佳预防 及改善心脑缺血的效果，同时最大限度减轻患者肢体长时间血流阻断的不适 感。
图1为本实用新型心脑血管保健治疗仪外部结构示意图2为本实用新型心脑血管保健治疗仪内部结构示意图及控制电路原理框
图3为本实用新型利用示波法测量血压的原理图； 图4为本实用新型心脑血管保健治疗仪控制电路具体电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明，并非对本实用 新型的限定。
图1为本实用新型公开的心脑血管保健治疗仪外部结构示意图，图2为本 实用新型公开的心脑血管保健治疗仪内部结构示意图及控制电路原理框图。如 图l、图2所示，该心脑血管保健治疗仪主要由壳体1、安装在壳体l上的按键 2、显示屏3、与壳体1相连的袖带4和安装在壳体1内的充气泵5、压力传感 器6、电磁阀7、控制电路8构成。控制电路8通过充气泵5、电磁阀7对袖带 4内的气体进行闭环控制。控制电路8的控制信号输出端通过导线与充气泵5 的控制端相连，充气泵5的气源输出端与袖带4的气源输入端相通。控制电路8 通过控制充气泵5的启动/或停止，给袖带4充气，增加其内部气体压强。同时，控制电路8的另一控制信号输出端通过导线与电磁阀7的控制端相连，电磁阀7串联在袖带4的排气通路中，控制电路8通过控制电磁阀7的导通/或关断，使 袖带4放气，减小其内部气体压强。压力传感器6与袖带4相连，用于检测袖带4内气体的压强以及压力振荡 波，其检测信号输出端与控制电路8的信号输入端相连。A/D转换电路将压力 传感器6输出的模拟信号转换成数字信号后传输给控制电路8，控制电路8根据 检测到的袖带4内的气体压强，控制充气泵5启动给袖带4充气，增加其内部 气体压强；或，输出控制信号，打开电磁阀7，使袖带4放气，减小其内部气体 压强。控制电路8的数据输入端通过导线与安装在壳体1上的按键2的数据输出 端相连，接收使用者通过按键2输入的各种指令。控制电路8的数据输出端通 过导线与安装在壳体1上的显示屏3的数据输入端相连，显示各种数据、操作 提示符和信息。本实用新型的工作原理是当使用者将本实用新型的袖带缠绕到肢体上(例 如上臂)后，打开电源，控制电路就自动输出控制信号，使充气泵工作，给袖 带充气，增加其内部气体压强，使其对人体肢体内的血管施加压力；同时，通过压力传感器实时检测袖带内气体的压强，并将检测的袖带内气体的压强值传 输给控制电路。控制电路接收压力传感器传输的关于袖带内气体的压强值，并取最近3次测量值的平均值作为当前袖带内的气压值。控制电路在监测袖带内 气体压强的同时还对使用者的血压进行实时监测，并根据监测的数据自动计算 使用者的血压值，从而自动设定袖带的阻断压力值，持续时间，间隔时间和反 复次数。当袖带内的气体压强大于控制电路自设定的袖带阻断压力值时(例如 袖带内的气体压强值大于阻断压值200mmHg以上时)，控制电路输出控制信号， 使充气泵停止工作，停止给袖带充气；当袖带内的气体压强值小于控制电路自 设定的袖带阻断压力值时(例如袖带内的气体压强值小于阻断压值200mmHg 以上时)，控制电路自动输出控制信号，使充气泵工作，给袖带充气，增加袖带 内气体的压强；在维持袖带内的气体压强值等于袖带阻断压力值一段时间后(即 到达控制电路设定的持续时间后)，控制电路输出控制信号，打开电磁阀，放掉 袖带内的气体，减小其内部气体压强，减轻袖带对人体肢体内血管的压迫。间 隔一段时间后(即到达控制电路设定的间隔时间后)，控制电路重复上述过程， 直到达到控制电路自设定的反复次数为止。本实用新型就是通过这种重复压迫 使用者肢体、有效间隔阻断使用者肢体血流，从而激发肌体组织细胞的抗/耐缺血、缺氧潜能，提高肌体、器官或组织在缺氧条件下生存和工作的能力， 实现本实用新型的实用新型目的。本实用新型使用示波法实时测量使用者的血压。示波法需要使用袖带阻断 动脉血流，在放气过程中通过压力传感器实时检测袖带内气体的压力振荡波。 压力振荡波起源于血管壁的搏动，如图3所示，当袖带内静压大于收縮压时， 动脉关闭，袖带内因近端脉搏的冲击而出现细小的振荡波；当静压小于收縮压 时，波幅增大，静压等于平均动脉压时，动脉管壁处于去负荷状态，波幅达到 最大；静压小于平均动脉压时波幅逐渐减小；静压小于舒张压以后，动脉管壁 在舒张期已充分扩张，管壁刚性增加，而波幅维持较小的水平。放气过程中连 续记录的压力振荡波中的脉动成分呈现近似抛物线的包络，示波法的关键在于 找到充放气脉动压力波的包络及其与动脉血压之间的关系。示波法测量血压主 要是通过充气泵向袖带内充气，达到一定压力值后慢速放气，在放气过程中， 压力传感器将袖带内压力信号转换为电信号，电信号通过滤波得到抛物线包络 的脉动压力波，控制电路根据其已固化好的血压计算公式计算出人体收缩压、 舒张压和平均血压。本实用新型还提供手动控制功能，也就是说，使用者可以根据自己的血压 值直接通过壳体上的按键2设定袖带阻断压力值、持续时间、间隔时间和反复 次数，然后进行操作，以满足个别患者的需要。本实用新型内置的可供使用者 选择的袖带阻断压力值为300mmHg以下的任意值。另外，使用者还可以根据自 己的实际情况自主选择练习模式，练习强度从低到高逐步调节，达到最佳预防 及改善心脑缺血的效果，同时最大限度减轻使用者肢体长时间血流阻断的不适 感。如图2所示，所述控制电路8由微处理器芯片、A/D转换芯片、时钟芯片、 存储器芯片和电源电路构成。微处理器芯片的信号输入端通过A/D转换电路与 压力传感器6的信号输出端相连；其控制信号输出端分别与充气泵5和电磁阀7 的控制端相连；其数据输入端与按键2数据输出端相连，其数据输出端与显示 屏3数据输入端相连。微处理器芯片的数据输入端与时钟芯片的时间/日历信号 输出端相连，采集时间、日历信息，通过安装在壳体上的显示屏3显示时间、 日期。微处理器芯片的数据输入/输出端通过数据总线与存储器芯片的数据输入/ 输出端相连，存储各种数据，例如同一使用者不同时期的各种数据，以及不 同使用者的各自相关数据。电源电路由AC-DC电源模块、转换开关、可更换充电电池及电量监控电路构成，主要是为整个治疗仪提供5V、 IOV、 24V的工作电源。在壳体上设有外接电源接口和电源开关，以便使用者使用。在本实用新型的具体实施例中，本实用新型人选用了摩托罗拉公司生产的型号为MPX5050DP的差压式压力传感器。该差压式压力传感器自带有温度补 偿电路、信号放大电路和超压保护电路，可输出0.5-4.5V信号。差压式压力传 感器内部带有的温度补偿电路可保证其在不同温度下的精度；放大电路可预 先对其输出的信号进行放大，以避免外部放大电路放大带来的误差；超压保护电路可以保证当外部压力超过其额定工作值时自动卸压，以保证差压式压力 传感器不被损坏。在本实用新型的具体实施例中，本实用新型人选用的A/D转换芯片为双斜 率积分模拟-数字转换芯片，它可以提供50ppm的分辨率，其最大线性度误差为 l个计数值；零点误差小于10uV，零点漂移小于0.5y vrc，完全能保证检测 数据的精度，最准确地反映袖带内的气体压强。在本实用新型的具体实施例中，本实用新型人选用的充气泵能提供 300mmHg以下的压强，能够满足不同使用者的需求。图4为本实用新型控制电路具体电路图。图中的芯片D6(型号P89V51RD2) 为微处理器芯片，芯片D3 (型号TLC7135C)为A/D转换芯片。差压式压力传 感器的信号输出端通过插座JP1与A/D转换芯片D3的模拟信号输入端IN+相 连，A/D转换芯片D3将差压式压力传感器检测的袖带4内的气体压强值转换成 数字数据传输给微处理器芯片D6的INT1管脚。微处理器芯片D6执行其内部 的控制程序，根据差压式压力传感器检测的袖带4内的压力，经管脚PIO、 Pll 输出控制信号，通过继电器K1、 K2分别控制充气泵5、电磁阀7的动作。微处理器芯片D6的串口 TXD、RXD通过双路4选1芯片D5(型号CD4052)、 串行口通讯芯片D1、 D2 (型号MAX202E)、插座JP2、 JP4与安装在壳体上的 按键输出端相连，接收操作者输入的指令。微处理器芯片D6的数据输出端P00 一P07通过插座JP7与安装在壳体上的显示屏的数据输入端相连，显示各种数 据。微处理器芯片D6的数据输入/输出端P25—P27与带有掉电保护功能和I2C 总线接口的E^ROM的数据输入/输出端WP、 SDA、 SCL相连，存取各种数据。 微处理器芯片D6的数据口 P16、 P17、 TO、 Tl与时钟/日历芯片D4 (型号 SD2000BLP)的SDA/SDAE、 SCL/SCLE、 INT1、 INT2口相连，采集时间、日 历数据，并通过显示屏显示。8由于本实用新型采用以上设计，故本实用新型具有以下优点1、 可提高人类肌体、器官或组织在缺氧条件下生存和工作的能力，对 预防高原反应、心脑血管疾病以及缺血性心脑病治疗都有显著的功效，从而 降低猝死和中风发生率。本实用新型通过重复压迫使用者肢体的手段，有效地间隔阻断使用者肢 体血流，从而激发肌体组织细胞的抗/耐缺血、缺氧潜能，提高肌体、器官 或组织在缺氧条件下生存和工作的能力。2、 本实用新型操作简便，使用者可独立完成操作，适合家庭、个人单独使 用。另外，使用者可根据自身情况自主手动选择练习模式，练习强度从低到高 逐步调节，达到最佳预防及改善心脑缺血的效果，并最大限度减轻使用者肢体 长时间血流阻断的不适感。3、 本实用新型通过自带有温度补偿和信号放大电路的差压式压力传感 器及高精度的A/D转换器检测袖带内气体压强，测量精度高，可准确控制袖 带内气体压强及检测使用者血压，使本实用新型安全性高。本实用新型的特定实施例已经对本实用新型的内容做了详尽的说明。对本 领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型精神的前提下对它所做的任何 显而易见的改动，特别是对若干部件的等同替换，都构成对本实用新型专利权 的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求1、一种心脑血管保健治疗仪，其特征在于它由壳体、安装在壳体上的按键、显示屏、与壳体相连的袖带和安装在壳体内的充气泵、压力传感器、电磁阀、控制电路构成；所述压力传感器与袖带相连，用于检测袖带内气体的压强以及压力振荡波，其检测信号输出端与控制电路的信号输入端相连；控制电路的控制信号输出端通过导线与充气泵的控制端相连，充气泵的气源输出端与袖带的气源输入端相通；控制电路的另一控制信号输出端通过导线与电磁阀的控制端相连，电磁阀串联在袖带的排气通路中。
2、 根据权利要求1所述的心脑血管保健治疗仪，其特征在于所述控制电 路通过充气泵、电磁阀对袖带内的气体进行闭环控制。
3、 根据权利要求2所述的心脑血管保健治疗仪，其特征在于所述控制电 路的数据输入端通过导线与安装在壳体上的按键的数据输出端相连；控制电路 的数据输出端通过导线与安装在壳体上的显示屏的数据输入端相连。
4、 根据权利要求1或2或3所述的心脑血管保健治疗仪，其特征在于所 述控制电路由微处理器芯片、A/D转换芯片、时钟芯片、存储器芯片和电源电路 构成；微处理器芯片的信号输入端通过A/D转换电路与压力传感器的信号输出端 相连；其控制信号输出端分别与充气泵和电磁阀的控制端相连；其数据输入端 与按键数据输出端相连，其数据输出端与显示屏数据输入端相连；微处理器芯片的数据输入端与时钟芯片的时间/日历信号输出端相连；微处 理器芯片的数据输入/输出端通过数据总线与存储器芯片的数据输入/输出端相 连。
5、 根据权利要求4所述的心脑血管保健治疗仪，其特征在于所述压力传 感器为差压式压力传感器。
6、 根据权利要求5所述的心脑血管保健治疗仪，其特征在于所述压力传 感器为自带有温度补偿电路、信号放大电路和超压保护电路的差压式压力传感 器。
7、 根据权利要求6所述的心脑血管保健治疗仪，其特征在于所述充气泵可提供300mmHg以下的压强。
8、 根据权利要求4所述的心脑血管保健治疗仪，其特征在于所述存储器 芯片为带有掉电保护功能和I2C总线接口的E2PR0M存储器。
专利摘要本实用新型公开了一种心脑血管保健治疗仪，它由壳体、安装在壳体上的按键、显示屏、与壳体相连的袖带和安装在壳体内的充气泵、压力传感器、电磁阀、控制电路构成。所述压力传感器与袖带相连，用于检测袖带内气体的压强以及压力振荡波，其检测信号输出端与控制电路的信号输入端相连。所述控制电路通过充气泵、压力传感器、电磁阀对袖带内的气体进行闭环控制。本实用新型通过重复压迫使用者肢体、有效间隔阻断使用者肢体血流，从而激发肌体组织细胞的抗/耐缺血、缺氧潜能，提高肌体、器官或组织在缺氧条件下生存和工作的能力，对预防心脑血管疾病以及缺血性心脑病治疗有显著的功效，降低猝死和中风发生率。本实用新型适合家庭、个人单独使用。
文档编号A61H9/00GK201098315SQ20072017394
公开日2008年8月13日 申请日期2007年11月1日 优先权日2007年11月1日
发明者莎 党, 吉训明, 罗玉敏, 赵士勇, 俊 陈 申请人:吉训明;罗玉敏;陈 俊;党 莎;赵士勇