专利名称：基于光电容积脉搏波的血液在体流动性测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定血液在体流动性的装置，特别是利用无创无损的检测手段来测量血液在生命体内流动性的测量装置，属于血液在体流动性测量技术领域。
背景技术：
一般来说，血液在体流动性取决于血液在血管中流动的顺畅程度和动脉血管的弹性。血液在血管中流动越顺畅和动脉弹性越好越有利于血液在体的流动。血液在血管流动的顺畅程度取决于血液的粘稠度。血液粘稠度的影响因素有血细胞因素，如血细胞的浓度、聚集性和变形性；血浆性因素，如血浆蛋白(特别是纤维蛋白原、免疫球蛋白)、血糖、血月旨、纤溶活性等。血管性因素，如血管长度、直径和内膜光滑度等。其他因素，如情绪、生活 模式、吸烟和饮酒等。一般较小的微动脉血管只允许单个血细胞通过，当血细胞的聚集性增力口、变形性降低时，血细胞通过毛细血管的阻力增加，影响血细胞在血管中的流动速度，表现为血液粘稠度的增加，血液在体流动性较差。随着技术的进步，人们已经能够借助仪器设备从体表观察到某些部位的血液流动的情况，尤其是微循环的血液流动情况。在临床或实验室，人们常使用显微镜来从体表观察手指或足趾甲皱、眼球结膜、舌、唇、皮肤等部位的微循环血液流动情况。所使用的显微镜可以是一般的医用显微镜，也可以是体视显微镜或者专门的微循环显微镜。通过观察这些部位的微循环情况，人们可以直观的评价被观察者的血液流动状况，为临床诊断提供依据。血液的某些性质至今还为人们所未知，血液离开人体后，其物理和化学性质将会发生改变，所以离体测量具有一定误差。在人体中，血液与血管系统以复杂的方式耦合在一起。血液在体的流动性不仅取决于血液自身的物理化学性质，还和与其相互耦合的血管系统有密切关系。血液的在体流动性是表征血液及其血液流经的血管系统的综合性质的指标，也只有这样，血液的在体流动性才能反映出血液循环的顺畅程度，才能为心脑血管疾病的防治提供更有价值的参考。因此，抛开血液的流动环境来量化血液的流动性是不够客观的。申请号为W0/2009/069417的国际申请公开了一种血液流动性测量系统及测量方法。该测量系统使事先从人体抽取的经抗凝处理的血液流经装有摄像头的微管道，摄像头能够拍摄到血流流过管道的状态，然后该测量系统再使用图像处理的方法计算出管道内血流的物理化学性质的改变，而且血液流经的是人造管道而不是人体的血管，因此测量的结果只能从一定程度上反映血液的流动性。中国专利文献CN101692975B公开了一种能够实现无创无损测量的血液在体流动性测量装置，根据心血管流体力学原理建立一个数学模型，通过采集动脉充盈压信号确定动脉充盈压随时间指数衰减的形状来反映血液在体流动性的好坏。但是该装置中固定在被测肢体动脉处的压力检测部件没有一个固定压力的标准，此装置的血液在体流动性是通过动脉充盈压的信号来反映，为正确计算血液在体流动性带来不稳定因素。光电容积脉搏波是借光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。由于光电容积脉搏波并不需要复杂的仪器设备，且操作简单、性能稳定，具有无创伤和适应性强等诸多优点，为检测血液在体流动性提供了一种新的方法。一般光电容积脉搏波用来测量血氧饱和度以及估计呼吸率(《先进技术研究通报》，Vol. 4 No. 6/Jun. 2010)，被用作测量血液在血管内流动的顺畅程度(即血液在体流动性)的手段还未见报导。
发明内容
本发明针对现有血液流动性测量技术存在的缺陷，提供一种操作简单、能真实反映血液在毛细血管中的流动性的基于光电容积脉搏波的血液在体流动性测量装置。本发明的基于光电容积脉搏波的血液在体流动性测量装置，包括以下部分(I)袖带绑缚于人体肢体的动静脉处，用于阻断和放开肢体的动静脉血流；在测量过程中，该袖带先阻断被测肢体的动静脉血流，然后保持一段时间，最后快 速放开该肢体的动静脉血流。需要得到左右手食指指尖处的光电容积脉搏波信号时，将袖带绑缚在人体左侧或右侧的肱动脉处。也可以将袖带绑缚于左侧或右侧的大腿根部或者脚踝部，以得到左右足食趾处的光电容积脉搏波信号。(2)袖带压力控制机构与信号处理模块及袖带相连，用于给袖带充放气、保持袖带恒压以及检测袖带内空气的压力值；在测量过程中，该袖带压力控制机构先给袖带充气使之阻断被测肢体的动静脉血流，然后使袖带保持恒压一段时间，最后给袖带放气使之放开被测肢体的动静脉血流。这样可以得到左右手食指指尖处的包括袖带充气前、袖带压力保持中和袖带放气后三个阶段的光电容积脉搏波信号，或者得到左右足食趾处的包括袖带充气前、袖带压力保持中和袖带放气后三个阶段的光电容积脉搏波信号。(3)光电容积脉搏波检测装置与检测电路连接，放于左右手食指的指尖处或左右足的食趾处，用于得到左右手食指指尖处或左右足的食趾处的光电容积脉搏波信号；将左手食指指尖处和左足食趾处的包括袖带充气前、袖带压力保持中和袖带放气后三个阶段的光电容积脉搏波信号称为左侧光电容积脉搏波信号；将右手食指指尖处和右足食趾处的包括袖带充气前、袖带压力保持中和袖带放气后三个阶段的光电容积脉搏波信号称为右侧光电容积脉搏波信号；(4)检测电路包括带通滤波器以及与带通滤波器串联的放大电路，与光电容积脉搏波检测装置连接，用于对光电容积脉搏波检测装置采集到的左侧光电容积脉搏波信号和右侧光电容积脉搏波信号分别进行滤波和放大，并分离出经过滤波放大后的交流量；(5)信号处理模块与袖带压力控制机构和检测电路相连接，用于控制袖带压力控制机构的充放气，并自动判断血流阻断的袖带压力，并接收经检测电路滤波放大处理后的光电容积脉搏波信号，按以下过程进行数据处理①对左侧和右侧光电容积脉搏波信号的交流量进行模数转换，对转换后的数字信号进行重采样，分别得到左侧脉搏波波形序列x(k)和右侧脉搏波波形序列y(k);利用没有绑缚袖带的那一侧的脉搏波波形(如果是左侧绑缚袖带，因为左侧要绑缚袖带，袖带压力保持阶段就没有波形，计算不出脉率，所以要用右侧的脉搏波波形，反之亦然)上的各特征点(如升支起点、峰值点或切迹)确定脉率PR ；
脉率PR是利用没有绑缚袖带的那一侧的脉搏波波形来计算，设没有绑缚袖带的那一侧的脉搏波波形的采样点数为G,采样率为K,升支起点的个数为M,则PR:= d * 60 ;②利用左侧脉搏波波形上的升支起点对脉搏波进行分段，得出左侧光电容积脉搏波信号的袖带充气前阶段的第i个心动周期信号的长度Li,由算术平均得到该阶段心动周期信号的平均周期长度L，以心动周期信号的平均长度L为标准，对左侧光电容积脉搏波信号的袖带充气前阶段进行周期一致化处理，得到左侧脉搏波波形的袖带充气前阶段的第i个心动周期信号采样点lxu}，j=l，2，. . .，L ;同理，得到左侧脉搏波波形的袖带放气后阶段的第i个心动周期信号采样点{x' ，j=l, 2,...,1;按照上述同样方法，得
权利要求
1. 一种基于光电容积脉搏波的血液在体流动性测量装置，其特征是，包括以下部分 (1)袖带绑缚于人体肢体的动静脉处，用于阻断和放开肢体的动静脉血流； (2)袖带压力控制机构与信号处理模块及袖带相连，用于给袖带充放气、保持袖带恒压以及检测袖带内空气的压力值； (3 )光电容积脉搏波检测装置与检测电路连接，放于左右手食指的指尖处或左右足的食趾处，用于得到左右手食指指尖处或左右足的食趾处的光电容积脉搏波信号；将左手食指指尖处和左足食趾处的包括袖带充气前、袖带压力保持中和袖带放气后三个阶段的光电容积脉搏波信号称为左侧光电容积脉搏波信号；将右手食指指尖处和右足食趾处的包括袖带充气前、袖带压力保持中和袖带放气后三个阶段的光电容积脉搏波信号称为右侧光电容积脉搏波信号； (4)检测电路包括带通滤波器以及与带通滤波器串联的放大电路，与光电容积脉搏波检测装置连接，用于对光电容积脉搏波检测装置采集到的左侧光电容积脉搏波信号和右侧光电容积脉搏波信号分别进行滤波和放大，并分离出经过滤波放大后的交流量； (5 )信号处理模块与袖带压力控制机构和检测电路相连接，用于控制袖带压力控制机构的充放气，并自动判断血流阻断的袖带压力，并接收经检测电路滤波放大处理后的光电容积脉搏波信号，按以下过程进行数据处理 ①对左侧和右侧光电容积脉搏波信号的交流量进行模数转换，对转换后的数字信号进行重采样，分别得到左侧脉搏波波形序列雄y和右侧脉搏波波形序列_ ；利用没有绑缚袖带的那一侧的脉搏波波形确定脉率PR； ②利用左侧脉搏波波形上的升支起点对脉搏波进行分段，得出左侧光电容积脉搏波信号的袖带充气前阶段的第i个心动周期信号的长度L，由算术平均得到该阶段心动周期信号的平均周期长度￡，以心动周期信号的平均长度L为标准，对左侧光电容积脉搏波信号的袖带充气前阶段进行周期一致化处理，得到左侧脉搏波波形的袖带充气前阶段的第i个心动周期信号采样点;同理，得到左侧脉搏波波形的袖带放气后阶段的第i个心动周期信号采样点，J=XX^L ； 按照上述同样方法，得到右侧脉搏波波形的袖带充气前阶段的第i个心动周期信号采样点=和右侧脉搏波波形的袖带放气后阶段的第i个心动周期信号采样点 ③计算左侧脉搏波波形和右侧脉搏波波形的袖带充气前阶段对应每个心动周期的相似度
全文摘要
本发明提供一种基于光电容积脉搏波的血液在体流动性测量装置，测量装置包括袖带、袖带压力控制机构、光电容积脉搏波检测装置、检测电路和信号处理模块，通过检测双侧脉搏波波形进行分析，使用公式表示要测量的血液在体流动性，R表示度量袖带放气后波形恢复的快慢程度，PR表示脉率，BV决定了波形恢复的快慢，此值越大，恢复的越慢，说明血液恢复至充气前的状态所需要的时间越长，则血液的在体流动性越差，反之如果BV的值越小，则血液在体流动性越好。本发明的测量过程中血液是在人体的实际流动环境中进行测量，所得到的测量结果能反映血液在毛细血管中流动的真实的流动性。
文档编号A61B5/026GK102743165SQ201210269148
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者刘常春, 季勇, 杨磊, 杨静, 王海彬 申请人:刘常春