專利名稱：兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與人體健康狀況診斷有關(guān)，特別是一種用于人體同一部位血管兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)方法及其裝置。
本發(fā)明人基于多年的研究得知不僅要量取血壓，還要同時(shí)獲得血流量的訊息，才能將兩者相乘以獲得血管內(nèi)的血流能量，而在技術(shù)上，可由兩點(diǎn)的壓力差計(jì)算血流量。
如果假設(shè)血流為層流，血管為線性的彈性管，依馮元禎院士所推導(dǎo)的彈性血管流量公式為Q=π20αLμ{[a0+αP(O)2]5-[a0+αP(L)2]5]]>其中，
Q為血流量α＝Δa/p為血管順應(yīng)性其中p為脈壓變化波形的瞬時(shí)值，Δa為血管管徑變化值L為兩壓力量測(cè)點(diǎn)的距離μ為血粘滯系數(shù)a0為血管的管徑P(O)、P(L)為兩壓力量測(cè)點(diǎn)的脈壓值因此，如欲以前述公式取得血流量，則必需取得血管順應(yīng)性α、血粘滯系數(shù)μ、血管管徑a0、兩相鄰壓力量測(cè)點(diǎn)的脈壓值P(O)、P(L)及兩壓力量測(cè)點(diǎn)的距離L，這些數(shù)值都不是目前各種量測(cè)方法中量測(cè)單一的訊息所能提供的。
尤其，兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的距離L應(yīng)該是愈短愈能取得愈準(zhǔn)確的血流量，不過(guò)愈接近的兩點(diǎn)的壓力差愈難以量測(cè)，從中醫(yī)脈診的觀點(diǎn)來(lái)看，這兩個(gè)量測(cè)點(diǎn)的距離需在一個(gè)指尖的范圍內(nèi)為佳。依本發(fā)明人的研究顯示，在指尖范圍內(nèi)定義兩個(gè)量測(cè)點(diǎn)的距離L約為2-3mm，而脈壓在手腕部橈動(dòng)脈通過(guò)的波速約為3.5-4.5m/sec，因此脈波通過(guò)這兩個(gè)量測(cè)點(diǎn)的時(shí)間約為0.5毫秒，而一般醫(yī)療診斷儀器的擷取頻率約為200-400Hz，其取樣時(shí)間約為25-50毫秒，顯然，目前所使用的醫(yī)療儀器是無(wú)法顯現(xiàn)兩量測(cè)點(diǎn)脈壓值的差值變化的。
而且接踵而來(lái)的問(wèn)題是，距離如此接近的脈壓差極小，再加上量測(cè)上的誤差百分比不小，當(dāng)將模擬脈壓訊號(hào)轉(zhuǎn)換成12bit的數(shù)字訊號(hào)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)字差，同樣會(huì)造成無(wú)法分辨兩量測(cè)點(diǎn)的脈壓值及差值變化的問(wèn)題。
另外一個(gè)影響血流量計(jì)算的重大參數(shù)為血管順應(yīng)性α，前述血流量公式是為理想之彈性血管，其順應(yīng)性α為一非線性值，而且在舒張壓與收縮壓時(shí)亦有所不同，因此量取動(dòng)態(tài)順應(yīng)性α是一必需克服的問(wèn)題。
血管順應(yīng)性α的定義為該點(diǎn)血管管徑位移變化與脈壓變化之比值。換言之，也就是該點(diǎn)管徑位移-壓力曲線的斜率。由此觀之，似乎只需要在量測(cè)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)壓力傳感器及一個(gè)位移傳感器即可，但事實(shí)上并非如此簡(jiǎn)單。首先若要取得該點(diǎn)的壓力變化，該點(diǎn)的壓力傳感器需固定按壓血管于一定的深度；如果要量取相對(duì)壓力下血管的膨脹收縮位移，需要感測(cè)壓力的大小而移動(dòng)位移傳感器。不過(guò)由于壓力傳感器與位移驅(qū)動(dòng)器是一體的，當(dāng)壓力傳感器移動(dòng)時(shí)，也同時(shí)喪失該點(diǎn)的壓力變化，導(dǎo)致無(wú)法計(jì)算動(dòng)態(tài)順應(yīng)性。
但是，千難萬(wàn)難，為了解決血流量Q和血管順應(yīng)性α的取得，最關(guān)鍵的是要解決兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)方法及其裝置的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案的根據(jù)是由于手腕部的橈動(dòng)脈血液的流動(dòng)為層流，也沒有旋轉(zhuǎn)的情形；兩個(gè)脈壓量測(cè)點(diǎn)的距離若僅為2～3mm，其因摩擦所消耗的熱能極小，絕大部分的輸入能量通過(guò)這兩點(diǎn)，除了因血管膨脹吸收一部分位能和推動(dòng)血管等效慣性的動(dòng)能外，均用于輸出，產(chǎn)生流量。因此，這極為相近的兩點(diǎn)脈壓非常近似，衰減甚微，只因傳輸?shù)木壒识兴舆t。所以如果能夠檢測(cè)該延遲的時(shí)間，再以上游的脈壓訊號(hào)，在數(shù)字處理器內(nèi)，以其精準(zhǔn)的計(jì)算能力，即可計(jì)算出延遲后的下游脈壓訊號(hào)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種用于人體的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)方法，其特點(diǎn)是該方法包括下列步驟①對(duì)人體血管同一部位順著血流方向間隔一距離L排列一上游壓力傳感器和一下游壓力傳感器；②通過(guò)該上、下游壓力傳感器分別擷取上、下游壓力傳感器處的脈壓，經(jīng)由前置放大濾波電路及嵌位調(diào)整電路的處理，獲得一具有基位和增益相當(dāng)?shù)纳稀⑾掠文M脈壓訊號(hào)P(O)及P(L)；③將上游模擬脈壓P(O)，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)為上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)，輸入數(shù)字處理單元(PC)；④將上、下游模擬脈壓訊號(hào)P(O)和P(L)經(jīng)低通基頻濾波電路處理，取得上、下游模擬脈壓近似正弦波的基頻訊號(hào)，通過(guò)相位檢測(cè)電路，并以檢測(cè)上游脈壓基頻訊號(hào)過(guò)零為計(jì)數(shù)器的觸發(fā)信號(hào)，而以下游脈壓基頻訊號(hào)為零的檢出為計(jì)數(shù)器的終止信號(hào)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)自高頻振蕩器，獲得延遲時(shí)間τ，再經(jīng)數(shù)字輸入器，將延遲時(shí)間τ輸入數(shù)字處理單元(PC)；⑤根據(jù)該上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)及延遲時(shí)間τ，在數(shù)字處理單元(PC)計(jì)算出下游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(L)。
該上、下游壓力傳感器之間的間隔距離為2～3mm。
該上、下游壓力傳感器下壓人體腕部動(dòng)脈部位皮膚組織的深度系配合中醫(yī)脈診中浮、中、沉三種脈位而定。
實(shí)施上述量測(cè)方法的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)裝置包括①可固定于人體且使血管不受壓迫的固定裝置，該固定裝置供一壓力感測(cè)裝置設(shè)置，該壓力感測(cè)裝置設(shè)有一座體，該座體中間隔地設(shè)有一上游壓力傳感器和一下游壓力傳感器，該座體受一驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)而能下壓人體的血管；②該上、下游壓力傳感器連設(shè)有一延遲檢測(cè)電路。
所說(shuō)的上、下游壓力傳感器分別具有一中空殼體，各該殼體內(nèi)分別設(shè)有一上游壓力微晶片及一下游壓力微晶片，而該上、下游壓力傳感器外緣分別罩設(shè)有一彈性材料制成的罩體，各罩體內(nèi)與壓力微晶片間形成一容室，各容室中分別填充流體，且各罩體前端分別具有一凸出于殼體外的受壓部。
所說(shuō)受壓部的接觸面積小于量測(cè)點(diǎn)血管的直徑，且該兩受壓部的中心間隔為2～3mm。
該延遲檢測(cè)電路依流程由下列部分組成①上游壓力傳感器擷取的上游脈壓經(jīng)由前置放大濾波電路和嵌位調(diào)整電路以獲得上游模擬脈壓訊號(hào)P(O)；②下游壓力傳感器擷取的下游脈壓經(jīng)由前置放大濾波電路和嵌位調(diào)整電路以獲得下游模擬脈壓訊號(hào)P(L)；③該上游模擬脈壓訊號(hào)P(O)經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)為上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)，直接輸入數(shù)字處理單元；④P(O)和P(L)分別經(jīng)低通基頻濾波電路取得上下游模擬脈壓近似正弦波的基頻訊號(hào)，通過(guò)相位檢測(cè)電路，分別作為計(jì)數(shù)器的觸發(fā)信號(hào)和終止信號(hào)，該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)自高頻振蕩器，以求得延遲時(shí)間τ；⑤將延遲時(shí)間τ經(jīng)數(shù)字輸入器輸入數(shù)字處理單元；⑥在數(shù)字處理單元，根據(jù)上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)和延遲時(shí)間τ，計(jì)算出下游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(L)。
所說(shuō)相位檢測(cè)電路為過(guò)零檢測(cè)，也可采用峰值檢測(cè)或定值檢測(cè)。
本發(fā)明的技術(shù)效果利用本發(fā)明的量測(cè)裝置可以獲得人體同一部位兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓及其波形變化，為血流量Q和血管順應(yīng)性α的計(jì)算提供了最難得最基本的參數(shù)，因?yàn)檠硿禂?shù)μ可由血粘度檢測(cè)儀獲得，人體溫度和血管管徑可由熱顯像來(lái)檢測(cè)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算就可獲得血管脈壓、血管動(dòng)態(tài)順應(yīng)性、血管管徑、血流量和血流動(dòng)能等相關(guān)動(dòng)態(tài)資料，配合臨床診斷，粹取各項(xiàng)生理參數(shù)，并經(jīng)數(shù)值統(tǒng)計(jì)、分析、建立脈診臨床診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，可作為中西醫(yī)臨床診療的參考。
圖2是本發(fā)明裝置實(shí)施例壓力感測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明裝置實(shí)施例延遲檢測(cè)電路框圖。
一壓力感測(cè)裝置2，其設(shè)置在腕部固定裝置1的基座10上，其對(duì)應(yīng)橈動(dòng)脈的關(guān)部位具有一座體21，請(qǐng)參考圖2，該座體21受一驅(qū)動(dòng)組件24驅(qū)動(dòng)而能下壓于腕部的橈動(dòng)脈，該驅(qū)動(dòng)組件24可為壓電致動(dòng)器或其它能產(chǎn)生動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)組件，其推動(dòng)座體21移動(dòng)的行程長(zhǎng)度約10mm，該座體21沿血流方向間隔地設(shè)有一位于上游端的上游壓力傳感器22與一位于下游端的下游壓力傳感器23。
該上、下游壓力傳感器22、23分別具有一中空的殼體221、231，各該殼體221、231內(nèi)分別設(shè)有一上游壓力微晶片222與一下游壓力微晶片232，而該上、下游壓力微晶片222、232外緣分別罩設(shè)有一彈性材料制成的罩體223、233，而各罩體223、233內(nèi)與該上、下游壓力微晶片222、232間分別形成有一容室224、234，各容室224、234中分別填充有流體，且各罩體223、233前端分別具有一凸出于殼體221、231外的受壓部225、235，且各該受壓部225、235的接觸面積小于量測(cè)點(diǎn)的血管直徑，以感測(cè)量測(cè)點(diǎn)的脈壓。該受壓部225、235的間隔距離約2～3mm。當(dāng)各受壓部225、235受壓時(shí)，分別壓迫各容室224、234內(nèi)的流體，以由上、下游壓力微晶片222、232感測(cè)出受壓的壓力，而該上、下游壓力微晶片222、232又與一延遲檢測(cè)電路3相連。
該延遲檢測(cè)電路3的方框圖如圖3所示，它從輸入至輸出包括下列電路前置放大濾波電路331、321，嵌位調(diào)整電路312、322，低通基頻濾波電路223、232，相位檢測(cè)電路34、計(jì)數(shù)器35、高頻振蕩器36、數(shù)字輸入器38、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器37和數(shù)字處理單元39。這些單元電路都是普通電路，其構(gòu)成和工作原理恕不在此詳述。
本實(shí)施例在量測(cè)兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓時(shí)，其過(guò)程大致是1、將腕部固定裝置1擺放好，將待測(cè)者的手腕部擱置在容置部11中，橈動(dòng)脈朝上，借囊袋12充氣而將腕部夾置固定，且使腕部橈動(dòng)脈處不受壓迫；2、由驅(qū)動(dòng)組件24推動(dòng)座體21下移，使上、下游壓力傳感器22、23壓迫在腕部的橈動(dòng)脈上，該上、下游壓力傳感器22、23下壓后保持不動(dòng)，使其受壓部225、235受脈壓頂推向上，使受壓部225、235所承受的壓力傳遞至上、下游壓力微晶片222、232，以獲得上、下游脈壓；3、上、下游脈壓進(jìn)入延遲檢測(cè)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理①上游壓力傳感器(22)擷取的上游脈壓經(jīng)由前置放大濾波電路311和嵌位調(diào)整電路312以獲得上游模擬脈壓訊號(hào)P(O)；②下游壓力傳感器23擷取的下游脈壓經(jīng)由前置放大濾波電路321和嵌位調(diào)整電路322以獲得下游模擬脈壓訊號(hào)P(L)；③該上游模擬脈壓訊號(hào)P(O)經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器37，轉(zhuǎn)為上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)，直接輸入數(shù)字處理單元39；④P(O)和P(L)分別經(jīng)低通基頻濾波電路223和232取得上下游模擬脈壓近似正弦波的基頻訊號(hào)，通過(guò)相位檢測(cè)電路34的過(guò)零檢測(cè)分別作為計(jì)數(shù)器35的觸發(fā)信號(hào)和終止信號(hào)，該計(jì)數(shù)器35的計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)自高頻振蕩器36，以求得延遲時(shí)間τ；
⑤將延遲時(shí)間τ經(jīng)數(shù)字輸入器38輸入數(shù)字處理單元39；⑥在數(shù)字處理單元39，根據(jù)上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)和延遲時(shí)間τ，計(jì)算出下游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(L)。
所說(shuō)相位檢測(cè)電路34為過(guò)零檢測(cè)，當(dāng)然也可采用峰值檢測(cè)或定值檢測(cè)。
總之，利用本發(fā)明的方法和裝置可對(duì)人體同一部位血管兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓進(jìn)行測(cè)量，獲得兩壓力量測(cè)點(diǎn)的數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)、P(L)和兩壓力量測(cè)點(diǎn)的距離L。
再利用熱顯像儀測(cè)得血管管徑為a0和利用血粘度檢測(cè)儀可獲得血粘滯系數(shù)μ，和血客管經(jīng)的變化值Δa，則可進(jìn)一步計(jì)算出血管順應(yīng)性、血流量和血流動(dòng)能，提供中西醫(yī)診斷參考。
權(quán)利要求
1.一種用于人體的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)方法，其特征在于該方法包括①對(duì)人體血管同一部位順著血流方向間隔一距離L排列一上游壓力傳感器和一下游壓力傳感器；②通過(guò)該上、下游壓力傳感器分別擷取上、下游壓力傳感器處的脈壓，經(jīng)由前置放大濾波電路及嵌位調(diào)整電路的處理，獲得一具有基位和增益相當(dāng)?shù)纳?、下游模擬脈壓訊號(hào)P(O)及P(L)；③將上游模擬脈壓訊號(hào)P(O)，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)為上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)，輸入數(shù)字處理單元(PC)；④將上、下游模擬脈壓訊號(hào)P(O)和P(L)經(jīng)低通基頻濾波電路處理，取得上、下游模擬脈壓近似正弦波的基頻訊號(hào)，通過(guò)相位檢測(cè)電路，并以檢測(cè)上游脈壓基頻訊號(hào)過(guò)零為計(jì)數(shù)器的觸發(fā)信號(hào)，而以下游脈壓基頻訊號(hào)為零的檢出為計(jì)數(shù)器的終止信號(hào)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)自高頻振蕩器，獲得延遲時(shí)間τ，再經(jīng)數(shù)字輸入器，將延遲時(shí)間τ輸入數(shù)字處理單元(PC)；⑤根據(jù)該上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)及延遲時(shí)間τ，在數(shù)字處理單元(PC)計(jì)算出下游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(L)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓量測(cè)方法，其特征在于該上、下游壓力傳感器之間的間隔距離為2～3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓量測(cè)方法，其特征在于該上、下游壓力傳感器下壓人體腕部動(dòng)脈部位皮膚組織的深度系配合中醫(yī)脈診中浮、中、沉三種脈位而定。
4.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括①可固定于人體且使血管不受壓迫的固定裝置(1)，該固定裝置(1)供一壓力感測(cè)裝置(2)設(shè)置，該壓力感測(cè)裝置(2)設(shè)有一座體(21)，該座體(21)中間隔地設(shè)有一上游壓力傳感器(22)和一下游壓力傳感器(23)，該座體(21)受一驅(qū)動(dòng)組件(24)驅(qū)動(dòng)而能下壓人體的血管；②該上、下游壓力傳感器(22、23)連沒有一延遲檢測(cè)電路(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓量測(cè)裝置，其特征在于該上、下游壓力傳感器(22、23)分別具有一中空殼體(221、231)，各該殼體內(nèi)分別設(shè)有一上游壓力微晶片(222)及一下游壓力微晶片(232)，而該上、下游壓力傳感器外緣分別罩設(shè)有一彈性材料制成的罩體(223、233)，各罩體內(nèi)與壓力微晶片間形成一容室(224、234)，各容室中分別填充流體，且各罩體(223、233)前端分別具有一凸出于殼體外的受壓部(225、235)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓量測(cè)裝置，其特征在于所說(shuō)受壓部(225、235)的接觸面積小于量測(cè)點(diǎn)血管的直徑，且該兩受壓部的中心間隔為2～3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)的脈壓量測(cè)裝置，其特征在于該延遲檢測(cè)電路依流程由下列部分組成；①上游壓力傳感器(22)擷取的上游脈壓經(jīng)由前置放大濾波電路(311)和嵌位調(diào)整電路(312)以獲得上游模擬脈壓訊號(hào)P(O)；②下游壓力傳感器(23)擷取的下游脈壓經(jīng)由前置放大濾波電路(321)和嵌位調(diào)整電路(322)以獲得下游模擬脈壓訊號(hào)P(L)；③該上游模擬脈壓訊號(hào)P(O)經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(37)，轉(zhuǎn)為上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)，直接輸入數(shù)字處理單元(39)；④P(O)和P(L)分別經(jīng)低通基頻濾波電路(223)和(232)取得上下游模擬脈壓近似正弦波的基頻訊號(hào)，通過(guò)相位檢測(cè)電路(34)，分別作為計(jì)數(shù)器(35)的觸發(fā)信號(hào)和終止信號(hào)，該計(jì)數(shù)器(35)的計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)自高頻振蕩器(36)，以求得延遲時(shí)間τ；⑤將延遲時(shí)間τ經(jīng)數(shù)字輸入器(38)輸入數(shù)字處理單元(39)；⑥在數(shù)字處理單元(39)，根據(jù)上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)和延遲時(shí)間τ，計(jì)算出下游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(L)。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)裝置，其特征在于所說(shuō)相位檢測(cè)電路(34)為過(guò)零檢測(cè)，也可采用峰值檢測(cè)或定值檢測(cè)。
全文摘要
一種用于獲得人體脈壓訊息的兩相鄰量測(cè)點(diǎn)脈壓的量測(cè)方法及其裝置，主要是對(duì)人體血管同一部位并順著血流方向隔一距離排列一上游壓力傳感器和一下流壓力傳感器，以該上、下游壓力傳感器量測(cè)其所處血管的脈壓及其變化波形，再通過(guò)一延遲檢測(cè)電路獲得該上、下游壓力傳感器間脈波通過(guò)的延遲時(shí)間τ和上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)，再根據(jù)上游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(O)和延遲時(shí)間τ計(jì)算求得下游數(shù)字脈壓訊號(hào)P(L)，為中西醫(yī)臨床診斷提供重要的參考數(shù)據(jù)。再利用熱顯像儀測(cè)得血管管徑為a
文檔編號(hào)A61B5/02GK1395903SQ0213659
公開日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者林欽裕 申請(qǐng)人:林欽裕