專利名稱：動脈硬化檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于用于診斷目的的醫(yī)用測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種 用于動脈疾病的早期檢查和檢測的動脈硬化檢測儀。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的提高， 一些與生活方式密切相關(guān)的疾病，如高血壓、肥胖、 糖尿病、高血脂等的發(fā)病率也逐步增加。人們已知，動脈硬化是與這些疾病聯(lián) 系在一起的重要并發(fā)癥，它能導(dǎo)致心血管疾病和中風(fēng)等。其后果是，在發(fā)達國 家中心血管疾病和中風(fēng)成為死亡率和發(fā)病率主要因素。他們正以驚人的速度增 加。越來越清楚的研究和治療表明，動脈硬化需要早診斷和早治療。歷來醫(yī)務(wù) 人員的主要精力用于治療已出現(xiàn)癥狀的病人。為了使早期檢査和早期干預(yù)獲得 成功，就需識別出"無癥狀"但"有風(fēng)險"的病人。篩査和評估動脈硬化不僅 可以減少發(fā)病幾率和醫(yī)療費用，也可以改善生活質(zhì)量。動脈硬化檢測儀設(shè)備可以提供用于動脈疾病的早期檢查和早期治療的臨床信息。該儀器使用PWV (脈搏波傳導(dǎo)速度評估動脈僵硬度的指數(shù))和ABI (踝臂指數(shù)評估動脈阻塞的指數(shù))對動脈硬化。兩個指數(shù)是在進行心電圖和心音 圖檢測的同時，同步測量同一個心動周期四肢的血壓和波形而獲得的。目前開 發(fā)動脈硬化檢測儀的公司除申請人外，主要有曰本科林和北京福田，這兩家公 司的產(chǎn)品均采用專用的嵌入式操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺，其主要存在功能單一、穩(wěn) 定性差、價格偏高、使用靈活性差的缺點。例如對于血壓的測量一直以來是多數(shù)血壓測量儀器的一個難題，其采用模擬電路，經(jīng)過模擬的IIR高通和IIR低通濾波之后的信號相位會產(chǎn)生變形，而變形量是和信號頻率等多種因素都有關(guān)， 由于固有的誤差使得濾波后的兩個信號無法準(zhǔn)確對應(yīng)，也就難以準(zhǔn)確的測量出 最終的結(jié)果，其電路實現(xiàn)的一致性難以保證，許多血壓測量中復(fù)雜的信號處理算法難以實現(xiàn)；其次，在測量血壓的時候，由于需要對袖帶進行充氣，使得在 采集過程中，被測者四肢有壓迫感，而這種擠壓對于一些動脈硬化患者來講是危險的，再次，心電和心音測量設(shè)備測定的模擬信號夾雜有呼吸、 心動等低頻信號及儀器本身的高頻噪聲，致使處理器接收信號不靈敏、波形質(zhì) 量差。另外處理器對接收到的模擬信號進行處理的模塊開發(fā)非常復(fù)雜，操作系 統(tǒng)繁瑣。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種采用數(shù)字信號處理方式得到動脈硬化檢測數(shù) 據(jù)、操作簡單，采用計算機處理，處理模塊開發(fā)簡單，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，控制系 統(tǒng)運行穩(wěn)定，使用壽命長，能夠真實的、定量的反映被測者動脈硬化狀況的動 脈硬化檢測儀。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下-一種動脈硬化檢測儀，其特征在于所述動脈硬化檢測儀包括心音傳感器，用于采集人體的心音信號；心電電極，用于采集人體的心電信號；血壓袖帶核氣體壓力傳感器，用于測量血壓和脈搏信號；所述心音傳感器和心電電極分別連接心音模擬放大濾波模塊和心電模擬放 大濾波模塊后將采集信號輸出至一 A/D轉(zhuǎn)換器，所述血壓袖帶核氣體壓力傳感 器連接放大電路并輸出采集信號至所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述A/D轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號連接輸出至一處理裝置。具體地講，所述血壓袖帶核氣體壓力傳感器連接A/D轉(zhuǎn)換器后，經(jīng)由一FIR 濾波器連接處理裝置，并由處理器處理產(chǎn)生靜壓值和脈搏波。所述血壓袖帶核氣體壓力傳感器連接一血壓充氣氣泵和電磁閥，血壓充氣 氣泵和電磁閥由一驅(qū)動電路模塊連接控制。所述處理裝置為配置有顯示器和內(nèi)置信號處理模塊的計算機，計算機通過 USB接口連接一現(xiàn)場可編程門陣列進行A/D轉(zhuǎn)換器控制，所述A/D轉(zhuǎn)換器由復(fù)數(shù) 個12位AD轉(zhuǎn)換器組成。所述現(xiàn)場可編程門陣列將A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果通過USB接口輸送至計算 機，所述動脈硬化檢測儀還包括一驅(qū)動電路模塊，該驅(qū)動電路模塊將計算機通 過USB接口送到所述現(xiàn)場可編程門陣列的開關(guān)信號進行電流放大，實現(xiàn)對血壓 袖帶核氣體壓力傳感器連接設(shè)置的血壓充氣氣泵和電磁閥的驅(qū)動和控制。所述心音模擬放大濾波模塊由一心音模擬放大器和帶通濾波電路組成；所述心電模擬放大濾波模塊由 一心電模擬放大器、帶通濾波電路及增益和電平調(diào) 整模塊組成。所述處理裝置為配置有顯示器和內(nèi)置信號處理模塊的計算機，計算機內(nèi)設(shè) 存儲器，外部連接有打印設(shè)備。該動脈硬化檢測儀通過心音傳感器、心電電極和血壓袖帶核氣體壓力傳感 器測量心音、心電和血壓三個部分，采用基于計算機處理的設(shè)計思路，將復(fù)雜 的算法及用戶接口采用計算機來處理，這樣就使該檢測儀具有開發(fā)簡便，操作 簡單靈活的特點。血壓袖帶核氣體壓力傳感器測定的模擬信號直接放大，然后再通過AD轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后進行計算機信號處理，在調(diào)試和輸 出中都充分發(fā)揮計算機的優(yōu)勢，盡可能的得到結(jié)果準(zhǔn)確。同時數(shù)字信號可以通 過采用相位可控的FIR濾波器(有限長脈沖響應(yīng)濾波器)很容易的避開模擬信 號濾波后相位變形、濾波后得的兩信號無法準(zhǔn)確對應(yīng)等問題。數(shù)字轉(zhuǎn)換和傳輸系統(tǒng)可采用復(fù)數(shù)個高精度的12位AD轉(zhuǎn)換器進行AD轉(zhuǎn)換， 多個外圍核心控制器件采用大規(guī)模集成電路高容量的FPGA控制AD轉(zhuǎn)換，并且 將結(jié)果通過USB接口傳送到計算機。現(xiàn)場可編程門陣列FPGA是專用集成電路 (ASIC)中集成度最高的一種，用戶可對FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊重新 配置，以實現(xiàn)用戶的邏輯。處理裝置一計算機接收包括心音、心電和血壓在內(nèi) 的外圍的數(shù)據(jù)接收并且進行對應(yīng)的信號處理，得到最終的ABI及PWV，并可通過 存儲器和打印設(shè)備將病例管理、顯示及打印等。并且可以在測量的過程中和外 設(shè)實現(xiàn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)通訊，出錯保護等。在該動脈硬化檢測儀中還可設(shè)置驅(qū)動電路模塊，該模塊負(fù)責(zé)將計算機通過 USB接口傳送到FPGA的開關(guān)信號進行電流放大，驅(qū)動和控制血壓充氣氣泵、電 磁閥等。用于采集心音、心電和血壓的三個信號采集元件均為現(xiàn)有的穩(wěn)定性和精度 較高的傳感器采集設(shè)備。三個信號采集元件的采集信號分別經(jīng)過心音放大器、 心電放大器和血壓袖帶核氣體壓力傳感器放大電路進行放大，放大的心音信號 經(jīng)過原有心音放大器的處理后，經(jīng)過進一步的帶通濾波，去除了信號中夾雜的 呼吸，心動等低頻信號及儀器本身的高頻噪聲。放大的心電信號經(jīng)過帶通濾波 及增益和電平調(diào)整后連接到AD轉(zhuǎn)換器的輸入。血壓袖帶核氣體壓力傳感器的采 集信號進行高增益放大后直接送到AD轉(zhuǎn)換器，其靜壓值和脈搏波波形都通過計 算機處理來實現(xiàn)。本實用新型的有益效果在于，該動脈硬化檢測儀能夠真實、準(zhǔn)確、定量的 反映被測者的動脈硬化狀況，解決了現(xiàn)有動脈氧化檢測儀存在的處理復(fù)雜化、 準(zhǔn)確度地的缺陷，采用數(shù)字信號處理方式得到動脈硬化檢測數(shù)據(jù)、操作簡單， 采用計算機處理，處理模塊開發(fā)簡單，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，使用壽命長。


圖1是本實用新型具體實施方式
的組成框架圖。
具體實施方式
如圖，該動脈硬化檢測儀采用市售心音傳感器、心電電極和血壓袖帶核氣 體壓力傳感器采集心音、心電和血壓模擬信號，心音傳感器連接心音模擬放大器和帶通濾波電路后與A/D轉(zhuǎn)換器輸入連接，心電電極連接心電模擬放大器、 帶通濾波電路及增益和電平調(diào)整模塊后與A/D轉(zhuǎn)換器輸入連接。血壓袖帶核氣 體壓力傳感器連接一高增益的放大電路后與A/D轉(zhuǎn)換器輸入連接，然后又通過 FIR濾波器連接計算機，由計算機生成靜壓值和脈搏波。計算機通過USB接口連 接一現(xiàn)場可編程門陣列FPGA進行A/D轉(zhuǎn)換器控制，所述A/D轉(zhuǎn)換器由復(fù)數(shù)個12 位AD轉(zhuǎn)換器組成。氣體傳感器還連接設(shè)置有血壓充氣氣泵和電磁閥，血壓充氣 氣泵和電磁閥由一驅(qū)動電路模塊連接控制，該驅(qū)動電路模塊將計算機通過USB 接口送到所述現(xiàn)場可編程門陣列的開關(guān)信號進行電流放大，實現(xiàn)對血壓袖帶核 氣體壓力傳感器連接設(shè)置的的驅(qū)動和控制。計算機端設(shè)置有顯示器，并內(nèi)置信 號處理模塊，外配打印設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種動脈硬化檢測儀，其特征在于所述動脈硬化檢測儀包括心音傳感器，用于采集人體的心音信號；心電電極，用于采集人體的心電信號；血壓袖帶核氣體壓力傳感器，用于測量血壓和脈搏信號；所述心音傳感器和心電電極分別連接心音模擬放大濾波模塊和心電模擬放大濾波模塊后將采集信號輸出至一A/D轉(zhuǎn)換器，所述血壓袖帶核氣體壓力傳感器連接放大電路并輸出采集信號至所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述A/D轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號連接輸出至一處理裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動脈硬化檢測儀，其特征在于所述血壓袖帶核氣 體壓力傳感器連接A/D轉(zhuǎn)換器后，經(jīng)由一 FIR濾波器連接處理裝置，并由處理 器處理產(chǎn)生靜壓值和脈搏波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動脈硬化檢測儀，其特征在于所述血壓袖帶核氣 體壓力傳感器連接一血壓充氣氣泵和電磁閥，血壓充氣氣泵和電磁閥由一驅(qū)動 電路模塊連接控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動脈硬化檢測儀，其特征在于所述處理裝置為配 置有顯示器和內(nèi)置信號處理模塊的計算機，計算機通過USB接口連接一現(xiàn)場可 編程門陣列進行A/D轉(zhuǎn)換器控制，所述A/D轉(zhuǎn)換器由復(fù)數(shù)個12位AD轉(zhuǎn)換器組 成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的動脈硬化檢測儀，其特征在于所述現(xiàn)場可編程門 陣列將A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果通過USB接口輸送至計算機，所述動脈硬化檢測 儀還包括一驅(qū)動電路模塊，該驅(qū)動電路模塊將計算機通過USB接口送到所述現(xiàn) 場可編程門陣列的開關(guān)信號進行電流放大，實現(xiàn)對血壓袖帶核氣體壓力傳感器 連接設(shè)置的血壓充氣氣泵和電磁閥的驅(qū)動和控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動脈硬化檢測儀，其特征在于所述心音模擬放大 濾波模塊由一心音模擬放大器和帶通濾波電路組成；所述心電模擬放大濾波模 塊由 一心電模擬放大器、帶通濾波電路及增益和電平調(diào)整模塊組成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動脈硬化檢測儀，其特征在于所述處理裝置為配 置有顯示器和內(nèi)置信號處理模塊的計算機，計算機內(nèi)設(shè)存儲器，外部連接有打 印設(shè)備。
專利摘要一種動脈硬化檢測儀，包括心音傳感器，用于采集人體的心音信號；心電電極，用于采集人體的心電信號；血壓袖帶核氣體壓力傳感器，用于測量血壓和脈搏信號；所述心音傳感器和心電電極分別連接心音模擬放大濾波模塊和心電模擬放大濾波模塊后將采集信號輸出至一A/D轉(zhuǎn)換器，所述血壓袖帶核氣體壓力傳感器連接放大電路并輸出采集信號至所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述A/D轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號連接輸出至一處理裝置。該檢測儀能夠真實、準(zhǔn)確、定量的反映被測者的動脈硬化狀況，解決了現(xiàn)有動脈氧化檢測儀存在的處理復(fù)雜化、準(zhǔn)確度地的缺陷，采用數(shù)字信號處理方式得到動脈硬化檢測數(shù)據(jù)、操作簡單，采用計算機處理，處理模塊開發(fā)簡單，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，使用壽命長。
文檔編號G06Q50/00GK201088580SQ20072019554
公開日2008年7月23日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者唐中漢, 徐亮禹 申請人:北京鑫悅琦科貿(mào)有限責(zé)任公司