一种心血管血液流速实时测量传感器

1.本发明涉及医疗检测技术领域，具体是一种心血管血液流速实时测量传感器。


背景技术：

2.血液流速的检测自上世纪七十年代以来就被人们所研究，早期对于血液流速的检测对人体是有创伤的，而且技术和方法一直没有得到完善。随着发生血液疾病的案例越来越多，因此对于血液流速的检测方法要求越来越精细。通过测量血液流动速度，了解其变化规律，掌握血液流动速度的最小值、最大值和正常值范围，对于研究人体的健康状况与血液流速的相关性，以及预防各种心血管疾病有重要指导意义。传感器的问世使得测量变得更加准确，传感器的特性可以更加直观的检测出血液流速的参数，这对于血液流速的研究是至关重要的。
3.例如中国专利，公告号为：cn 113729670 a，该发明公开了一种血管内柔性自供能流速传感器，其包括流速传感模块、数据采集模块、自供能能源转换模块、无线通信模块；其中，流速传感模块包含柔性基底、电极层、柔性表面层；自供能能源转换模块包含整流桥、能量获取模块、稳压模块。
4.该发明提出的一种血管内柔性自供能流速传感器可在血管内实时监测流速，发送到外部设备，方便患者及其家人、医生查看情况；其成本低、检测过程无辐射、且设备可实现自供能，无需定期取出更换电源。但是该发明属于有创式检测，虽然能够准确测得血液流速且结构简单易操作，但是将流速传感器植入心血管内会进行手术，产生排异情况，同时流速传感器对人体有着不确定的风险。所以本发明提出一种心血管血液流速实时测量传感器，以解决上述提出的问题。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种心血管血液流速实时测量传感器，以解决现有的技术手段需要将流速传感器植入心血管内，会产生排异情况，同时流速传感器对人体有着不确定风险的问题。
6.为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种心血管血液流速实时测量传感器，包括装置体，装置体底部设有粘性层，装置体底部开设有弧形凹槽，弧形凹槽内壁两侧均开设有通道，通道内均固定连接有弹簧，两根弹簧下端固定连接有金属热传感片，金属热传感片中部安装有恒温保持器，装置体一侧底部安装有第一温度检测器，装置体弧形凹槽上安装有第二温度检测器，装置体内部安装有单向阀、数据传输模块和控制器，弧形凹槽内开设有气孔，气孔连通单向阀，单向阀与装置体外部连通有排气管，恒温保持器、第一温度检测器、第二温度检测器和数据传输模块均与控制器信号连接，数据传输模块信号连接有计算机，计算机上设有数据矫正模块。
7.基础方案的原理：本发明提出的心血管血液流速实时测量传感器，通过控制器控制启动恒温保持器，将金属热传感片保持到低于人体皮肤的温度，再关闭恒温保持器，通过
将金属热传感片对准人体颈部的颈总动脉的皮肤表面，通过单向阀将弧形凹槽内的空气排出，使得传感器整体被大气压压在人体颈部，同时结合装置体底部的粘性层粘接在人体颈部，温度低于皮肤温度的金属热传感片与颈部皮肤相接触，由于两者存在温度差值，使得金属热传感片与颈部皮肤之间发生热传递，从而使皮肤温度的改变，使皮肤组织下的颈总动脉内的血液与皮肤组织发生热量交换，通过第一温度检测器和第二温度检测器检测到皮肤初始温度、热传递后的皮肤温度和金属热传感片上不同部位的温度数据，通过数据传输模块将温度数据传输到计算机，经过计算机计算，再通过数据矫正模块将颈总动脉的血液流速数据矫正为心血管血液流速数据，即可以通过求得归一化差均值来反映心血管血液流速的状况，做到实时测量。
8.所达到的有益效果是：本发明提出的心血管血液流速实时测量传感器，利用金属热传感片与人体颈部皮肤下的颈总动脉的热扩散，用热量交换产生的温度变化作为参考依据，无需对人体表面进行加热，对皮肤的伤害小，只需将人体颈部皮肤组织与金属热传感片，通过测量金属热传感片的前后温度变化的差值，将采集到的温度数据传输到计算机中经过计算就可以测量出颈部颈总动脉内血液的流速，通过修正后即可得到心血管处血液流速的实时测量数据。本血液流速实时测量传感器方便患者及其家人、医生查看情况，成本低、检测过程无辐射，本发明属于无创式检测，直接将传感器贴在人体颈部，即能准确测得心血管血液流速，且不用将流速传感器植入人体心血管，不会对人体产生风险。
9.进一步，金属热传感片底部安装有若干片状的辐射板。
10.基础方案的原理及有益效果是：通过金属热传感片底部安装的若干片状的辐射板，能够增加热传递的传输效率，降低血液流速计算误差。
11.进一步，装置体顶部固定连接有握持块。
12.基础方案的原理及有益效果是：通过装置体顶部固定连接的握持块，能够方便使用人员粘贴和取下本血液流速实时测量传感器。
13.进一步，握持块上设有防滑纹路。
14.基础方案的原理及有益效果是：通过握持块上设有的防滑纹路，能够增加使用人员握持时的摩擦力，方便取下传感器。
15.进一步，弧形凹槽中部开设有滑槽，金属热传感片顶面上固定连接有连接杆，连接杆上端卡接于滑槽内，且连接杆上端与滑槽滑动配合。
16.基础方案的原理及有益效果是：通过卡接于滑槽内的且与滑槽滑动配合连接杆，能够在未使用实时测量传感器时，防止金属热传感片将弹簧拉长，破坏弹簧弹性。
17.进一步，粘性层同时由弹性材料制成。
18.基础方案的原理及有益效果是：通过装置体底部设有的弹性粘性层，能够增加实时测量传感器与人体颈部皮肤的接触紧密度，使得实时测量传感器与人体粘接的更紧。
19.进一步，气孔的孔径为5-10mm。
20.基础方案的原理及有益效果是：增加单向阀抽吸气体时的效率。
21.进一步，恒温保持器启动时将金属热传感片温度保持为20～25c
°
。
22.基础方案的原理及有益效果是：通过恒温保持器设定的温度保持范围，使得金属热传感片的温度低于人体皮肤的温度，方便其发生热量传动。
23.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.图1为本发明实施例的系统模块示意图。
25.图2是本技术实施例的结构示意图。
26.图3是本技术实施例的粘贴在人体颈部的正视图。
27.图4是本技术实施例的装置体的底部的正视图。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.说明书附图中的附图标记包括：装置体1、弧形凹槽2、滑槽3、弹簧4、金属热传感片5、辐射板6、恒温保持器7、第一温度检测器8、第二温度检测器9、气孔10、单向阀11、排气管12、连接杆13、粘性层14、数据传输模块15、控制器16、握持块17、皮肤组织18、颈动脉血管19、通道20。
32.下面通过具体实施方式进一步详细说明。
33.实施例1：
34.实施例基本如附图1、附图2、附图3和附图4所示：一种心血管血液流速实时测量传感器，包括装置体1，装置体1底部设有粘性层14，粘性层14由弹性材料制成；装置体1底部开设有弧形凹槽2，弧形凹槽2内壁两侧均开设有通道20，通道20内均固定连接有弹簧4，两根弹簧4下端固定连接有金属热传感片5，金属热传感片5中部安装有恒温保持器7，装置体1一侧底部安装有第一温度检测器8，装置体1弧形凹槽2上安装有第二温度检测器9，装置体1内部安装有单向阀11、数据传输模块15和控制器16，弧形凹槽2内开设有气孔10，气孔10连通单向阀11，单向阀11与装置体1外部连通有排气管12，恒温保持器7、第一温度检测器8、第二温度检测器9和数据传输模块15均与控制器16信号连接，数据传输模块15信号连接有计算机，计算机上设有数据矫正模块；气孔10的孔径为5-10mm；恒温保持器7启动时将金属热传感片5温度保持为20～25c
°
。
35.具体实施过程如下：本发明提出的心血管血液流速实时测量传感器，通过控制器16控制启动恒温保持器7，将金属热传感片5保持到低于人体皮肤的温度，再关闭恒温保持
器7，通过将金属热传感片5对准人体颈部的颈总动脉的皮肤表面，通过单向阀11将弧形凹槽2内的空气排出，使得传感器整体被大气压压在人体颈部，同时结合装置体1底部的粘性层14粘接在人体颈部，温度低于皮肤温度的金属热传感片5与颈部皮肤相接触，由于两者存在温度差值，使得金属热传感片5与颈部皮肤之间发生热传递，从而使皮肤温度的改变，使皮肤组织18下的颈总动脉内的血液与皮肤组织18发生热量交换，通过第一温度检测器8和第二温度检测器9检测到皮肤初始温度、热传递后的皮肤温度和金属热传感片5上不同部位的温度数据，通过数据传输模块15将温度数据传输到计算机，经过计算机计算，再通过数据矫正模块将颈总动脉的血液流速数据矫正为心血管血液流速数据，即可以通过求得归一化差均值来反映心血管血液流速的状况，做到实时测量。
36.对不同环境温度和皮肤温度下的温度曲线进行比较，用归一化公式表示热传感器上任一点的温度，其归一化公式为：
[0037][0038]
式中：t(t)为归一化温度；t
x
(t)为热传感器任一点的温度；tf为热传感器的初始温度；ts为皮肤初始温度。一般情况下室温为23c
°
，皮肤温度为30～35c
°
。取血液初始温度为33c
°
，ts为33c
°
，tf为23c
°
，对血液流速进行计算可得到归一化温度曲线，分析归一化温度曲线，可得血液流速越快，归一化差均值越大，因此可以通过计算机计算归一化差均值来反映血液流速的状况。
[0039]
实施例2：
[0040]
与上述实施例不同之处在于，如附图2所示：金属热传感片5底部安装有若干片状的辐射板6。
[0041]
具体实施过程如下：通过金属热传感片5底部安装的若干片状的辐射板6，能够增加热传递的传输效率，降低血液流速计算误差。
[0042]
实施例3：
[0043]
与上述实施例不同之处在于，如附图3所示：装置体1顶部固定连接有握持块17，握持块17上设有防滑纹路。
[0044]
具体实施过程如下：通过装置体1顶部固定连接的握持块17，能够方便使用人员粘贴和取下本血液流速实时测量传感器。通过握持块17上设有的防滑纹路，能够增加使用人员握持时的摩擦力，方便取下传感器。
[0045]
实施例4：
[0046]
与上述实施例不同之处在于，如附图2所示：弧形凹槽2中部开设有滑槽3，金属热传感片5顶面上固定连接有连接杆13，连接杆13上端卡接于滑槽3内，且连接杆13上端与滑槽3滑动配合。
[0047]
具体实施过程如下：通过卡接于滑槽3内的且与滑槽3滑动配合连接杆13，能够在未使用实时测量传感器时，防止金属热传感片5将弹簧4拉长，破坏弹簧4的弹性。
[0048]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实
施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。