CN211381318U - 一种基于弹性导线技术的血管内皮功能检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于医疗产品技术领域，具体涉及一种基于弹性导线技术的血管内皮功能检测设备，包括两个无线指套和一个控制终端。无线指套内含弹性导线制成的体征传感器，将指尖脉搏信号转化为弹性导线长度变化，从而转化为电信号，并通过无线传输方式传送给控制终端。控制终端显示实时的脉搏波信号、处理信号并得出诊断结论。本实用新型提供了一种便携式的血管内皮功能检测设备，该检测设备操作简单，测试精确，价格低廉，特别适用于人群的血管内皮功能早期筛查与日常监测。

Description

一种基于弹性导线技术的血管内皮功能检测设备

技术领域

本实用新型属于医疗产品技术领域，具体涉及一种基于弹性导线技术的血管内皮功能检测设备。

背景技术

血管内皮细胞是覆盖在血管腔内的一层光滑而连续的单层细胞,在调节血管功能和维护血管结构上有至关重要的作用。一旦内皮细胞功能受损,血管会更易发生收缩,同时可导致动脉粥样硬化性改变,例如血管平滑肌的增生、炎症因子的表达、脂蛋白的氧化、血小板的聚集及血栓的形成等,最终导致各种心血管事件。早期内皮功能障碍是可逆的,运用有效的诊断方法,早期发现内皮功能障碍并及时治疗干预,可逆转内皮功能损害,减少心血管疾病的发生率和死亡率。

现有技术中，冠脉造影是测定血管内皮功能的金标准，将乙酰胆碱注入冠状动脉，测量冠状动脉内径对乙酰胆碱的反应。健康人群对乙酰胆碱的反应是轻度的血管扩张，内皮功能障碍患者对乙酰胆碱的反应是扩张程度减弱甚至是血管收缩。这种方法操作复杂、成本高，且血管造影对人体有一定的副作用，不适用于疾病早期诊断和随访观察，社会推广度不高。

现在市场上主流的方法是通过观测血流介导的血管扩张（Flow MediatedDilation, FMD）来测试血管内皮功能，FMD的原理是利用加压手段阻断动脉（优选肱动脉）内血流，5分钟后释放压力使血液重新流通，重新流通的血流对血管壁的剪切力触发了血管内皮细胞释放血管扩张因子（一氧化氮）的机制，通过观测血管的扩张程度分析受试者血管内皮功能，扩张程度越大代表内皮功能越好，内皮功能障碍者的血管不会扩张。利用这种方法可以实现无创检测血管内皮功能，下面介绍两种市面上已有的设备。

一种设备是超声FMD。这种设备的实施步骤为：用袖带将前臂部位加压到比收缩压高60mmHg阻断血流，5分钟后解除阻断，利用精密彩超测量肱动脉阻断前和阻断后的直径比值来评价血管内皮功能。这种方法优势是直接观测血管，受人体内部因素干扰小，但缺点是需要专业的操作人员，并且超声设备的观测量易受各种外界因素影响，如袖带切面、探头按压力度，外界环境等，因而不能稳定准确地分析血管内皮功能，存在较大的误差。

另一种设备是利用指尖体积描记装置测量肱动脉阻断前后指尖张力脉搏波的振幅变化率，即外周动脉张力测定法（Peripheral Artery Tonometry, PAT），根据变化率的大小分析血管内皮功能。该设备相比超声FMD操作简便，但由于体积描记设备必须通过气管与气压阀相连达到精准控制压力的目的，使得设备结构难以小型化，产品难以普及家用。

综合上述两种设备存在的一些问题，如何将血管内皮功能检测更简单、更精确、更普及、更便宜是现代心血管领域的突破口。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于弹性导线技术的血管内皮功能检测设备，该检测设备操作简单，测试精确，价格低廉，特别适用于广大人群的血管内皮功能早期筛查与日常监测。

为解决上述技术问题，本实用新型基于弹性导线技术的血管内皮功能检测设备的技术解决方案为：

包括两个无线指套和一个控制终端，无线指套单元包括电阻可变的弹性导线制成的体征传感器、电源模块及信号接收传输模块一；控制终端单元包括微控制单元MCU、电源模块、信号接收传输模块二、显示屏、气泵、气压阀、人机交互界面与加压袖带。

本实用新型基于弹性导线技术的血管内皮功能检测设备的技术效果在于：

本实用新型采用弹性导线技术进行指尖脉搏波的数据采集，将右无线指套1和左无线指套2套在受试者两手手指上，弹性导线12会对手指产生一定的压力，指尖脉搏的跳动带动弹性导线12的长度变化，长度变化导致弹性导线12自身电阻不断变化，变化的电阻值被实时收集，信号接收传输模块一将这些不断变化的电阻值进行数据转换，使用信号接收传输模块一将这些数据实时发送到控制终端3；

进一步地，控制终端3内信号接收传输模块二实时接收来自右无线指套1和左无线指套2发来的数据，通过微控制单元MCU转换为电信号，实时显示在显示屏14上，并将收集的数据预存储；

进一步地，微控制单元MCU控制气泵为加压袖带19加压，气压阀实时获取加压的气压值，达到指定气压值后，实现对受试者肱动脉阻断，右无线指套1和左无线指套2实时获取单手臂阻断情况下的两指尖脉搏波数据，控制终端3将阻断时间内的数据显示并预存储；

进一步地，微控制单元MCU控制气泵为加压袖带泄压，完全泄压后右无线指套1和左无线指套2实时获取两指尖脉搏波数据，控制终端3将阻断后指定时间内的数据显示并预存储；

进一步地，控制终端3将收集三段时间内的数据进行整合运算，将血管内皮功能数值显示在显示屏14上，并将数据实时上传到云服务器进行保存。

本实用新型可以达到的有益效果是：

本实用新型相较于现有的压力传感技术与超声技术，操作更加简便，自动化程度更高，可以实现单人操作，更加适合客户长期监测，测试结果受较少人为因素影响；

本实用新型相较于压力传感技术，减少气路模块，减少信号干扰的同时可大幅降低生产成本；相较于超声技术，不需要在昂贵的超声设备基础上进行检测，也无需专业的医生操作，降低设备、人工成本，尤其适合于大规模人群的血管内皮功能早期筛查。

附图说明

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分附图示出了本实用新型的实施方式，并且与上下文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本实用新型的原理。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型的实用操作图；

图2是本实用新型装置实施流程图；

图3是本实用新型装置的无线指套结构图；

图4是本实用新型装置的无线指套内体征传感器***结构图；

图5是本实用新型装置的控制终端外形图。

图中附图标记说明：

1为右无线指套， 2为左无线指套，

3为控制终端， 4为手臂，

5为无线指套壳体， 6为体征传感器，

7为指示灯， 8为充电孔，

9为控制电路板， 10为电极片，

11为绝缘连接装置， 12为弹性导线，

13为人机交互界面， 14为显示屏，

15为指套充电插头， 16为指套凹槽，

17为显示终端充电口， 18为控制终端壳体，

19为加压袖带。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细的说明：

一个优选实施例如图3，4，5所示，整个设备由三个部分组成，其中包括两个无线指套（图3）和一个控制终端（图5）。

无线指套单元（图3）包括无线指套壳体5和体征传感器6，信号采集模块和信号接收传输模块一集成于控制电路板9上，无线指套壳体5内含有电源为其他模块供电，无线指套壳体5外部留有指示灯7以及充电孔8。体征传感器6嵌入在无线指套壳体5内部，无线指套壳体5上开有圆孔用来容纳测试者的手指。所述体征传感器（图4），由控制电路板9，电极片10，绝缘连接装置11和弹性导线12组成，弹性导线12的电阻与它所受应力单调相关，弹性导线12的两端分别与两片电极片10的一端连接，使用绝缘连接装置11将两片电极片10固定连接在一起，这样使得弹性导线12形成一个闭环用来容纳受试者手指，选取合适弹性系数的弹性导线12可以在容纳体积差异较大手指的同时给手指一个合适的预紧压力，所述预紧压力可以消除静脉回流波动从而使动脉脉搏信号更清晰，增加设备精确性。所述的绝缘连接装置11可以是一个固定连接，也可以是活动的卡齿装置。电极片10的另两端与控制电路板9相连，微控制单元MCU控制采集模块采集预设时间内弹性导线电阻的变化，通过弹性导线12电阻变化反映弹性导线12的张力变化，从而记录受试者手指的脉搏信号，并通过信号接收传输模块一将收集的脉搏波信号传输至控制终端3。

控制终端部分（图5）包括控制终端壳体18以及加压袖带19，控制终端壳体18与加压袖带固定连接在一起，控制终端壳体18内包含有电源，信号接收传输模块二，无线通信模块以及微控制单元MCU，内部还有气泵和气压阀与加压袖带19相连通，通过微控制单元MCU可以控制气泵在适当的时间为加压袖带19充放气。控制终端3接收右无线指套1和左无线指套2发送的脉搏波信号并将脉搏波信号及通过计算得到的相关结果呈现在显示屏14上，受试者可以通过控制终端3上的人机交互界面13对设备进行操控。通过无线通信模块还可以将受试者信息及数据采集结果上传到云端，为用户提供长期的数据记录和远程监护。控制终端壳体18外开有两个指套凹槽16，凹槽内有指套充电插头15，将右无线指套1和左无线指套2***凹槽内可以通过指套充电插头15充电，控制终端壳体18外还设有显示终端充电口17，可为控制终端3充电。

基于弹性导线技术的血管内皮功能检测方法包括下述步骤（图2）：

步骤1：将右无线指套1和左无线指套2分别套在被测试者手的对应手指上，指套内体征传感器6上的弹性导线12对手指产生一定的压力；

步骤2：体征传感器6采集预设时间内被测试者的脉搏波信号，信号接收传输模块一将脉搏波信号传输至控制终端3，控制终端3将接收的脉搏波信号实时呈现在显示屏14上；

步骤3：控制终端3内气泵给加压袖带19充气，加压袖带19阻断一侧上肢的肱动脉血流一段时间，右无线指套1和左无线指套2采集阻断情况下的两指尖脉搏波数据，并通过信号接收传输模块一传输至控制终端3；

步骤4：控制终端3内气泵释放加压袖带19气体，右无线指套1和左无线指套2内的体征传感器6采集预设时间内肱动脉阻断后的脉搏波信号，并通过信号接收传输模块一将脉搏波信号传输至控制终端；

步骤5：控制终端3继续接收阻断后的脉搏波信号并实时呈现，测试结束后分析测试数据并得出诊断结论。

优选的，所述步骤3的阻断时间为5min，阻断气压为该被测试者的收缩压+60mmHg。

通过计算阻断后脉搏波信号的幅值与阻断前脉搏信号幅值的比值（这里的分析对象不仅限于幅值，还可以是曲线下面积等）来分析受试者的血管内皮功能，比值越大代表血管扩张越大，血管内皮功能越好。整个过程除穿戴设备及信息录入外全部由***自动控制完成。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的具体实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种血管内皮功能检测设备，其包括一个右无线指套（1）、一个左无线指套（2）以及一个控制终端（3），其特征在于所述右无线指套（1）和左无线指套（2）均包含了无线指套壳体（5）和内嵌的体征传感器（6）。

2.根据权利要求1所述的血管内皮功能检测设备，其特征在于所述体征传感器（6）由电极片（10），绝缘连接装置（11）和弹性导线（12）组成，弹性导线（12）的两端分别与两片电极片（10）的一端连接形成通路，使用绝缘连接装置（11）将电极片（10）与弹性导线（12）的连接处固定连接在一起，使得弹性导线形成一个闭环用来容纳受试者手指，所述体征传感器（6）的两片电极片（10）的另外一端与所述无线指套壳体（5）内的电路板（9）连接，所述的体征传感器可以包含一根/多根弹性导线。

3.根据权利要求2所述的血管内皮功能检测设备，其特征在于所述电路板（9）上集成有信号采集模块、信号接收传输模块一与电源模块，所述信号采集模块将受试者手指脉搏波信号转化为电信号，并通过所述信号接收传输模块一将信号传至控制终端（3）。

4.根据权利要求1所述的血管内皮功能检测设备，其特征在于所述控制终端（3）包括控制终端盒体（18）以及加压袖带（19），所述控制终端盒体（18）内部包括信号接收传输模块二，微控制单元MCU，电源模块，气泵及气压阀，控制终端盒体（18）外部有人机交互界面（13）及显示屏（14），所述信号接收传输模块二接受来自右无线指套（1）和左无线指套（2）的脉搏波信号，通过微控制单元MCU进行信号处理并将脉搏波信号及相关测试结果显示在显示屏（14）上。

5.根据权利要求4所述的血管内皮功能检测设备，其特征在于所述加压袖带（19）通过气管与所述气泵及气压阀相连通，所述微控制单元MCU通过气压阀实时检测加压袖带（19）内的气压并控制气泵对加压袖带（19）进行充放气。

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