心腦血管保健治療儀的製作方法

2023-10-17 03:27:44 2

專利名稱：心腦血管保健治療儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種心腦血管保健治療儀，特別涉及一種通過重複壓迫 肢體的手段，間隔阻斷使用者肢體血流，從而激發機體組織細胞的抗/耐缺 血、調動機體抗缺氧潛能，提高機體、器官或組織在缺氧條件下生存和工作 能力，用於預防高原反應、心腦血管保健和缺血性心腦病治療的儀器。本實
用新型屬於醫療儀器技術領域，可降低猝死和中風發生率。
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首都醫科大學病理生理學教研室早在1963年即首次發現，重複低氧動 物對低氧的高度獲得性耐受現象，並據此提出低氧組織適應/低氧預適應概 念，進行了一系列的原創性研究。23年後Murry等首次報導了重複短暫地 夾閉冠狀動脈能減小冠狀動脈長時間夾閉導致的心肌梗死面積以來，機體對 缺血的獲得性耐受現象立刻成為科學界的熱點問題。"缺血預適應(Ischemic Preconditioning, IPC)"的概念隨即應運而生，即當某器官預先經歷重複 短暫的非致死性缺血，可對下一次持續的致死性缺血產生耐受。人們發現IPC 現象在近75%的物種出現，包括人類；能產生IPC的器官也擴展到腦、肝臟、 骨骼肌等全身器官。
隨著研究的深入，人們發現缺血預適應的保護作用不僅局限於重複缺血 器官本身，而且對遠隔器官的缺血損傷也有保護作用，提示缺血預適應的作 用具有全身性。重複阻斷冠狀動脈、頸總動脈、胸主動脈，除分別增強心、 腦、脊髓等局部器官對缺血的耐受力，也能同時顯著增強其它遠隔異位器官 對缺血的耐受力，該現象被稱為"遠程缺血預適應"。動物實驗已經發現， 夾閉/放鬆大鼠雙側股動脈能對隨後的心臟和腦缺血起保護作用，但是，由 於該方法的有創性，限制了其臨床推廣。
2006年，首都醫科大學宣武醫院低氧醫學研究所提出研製重複壓迫人上 臂數位化裝置的構想及其基本設計要點，腦血管病研究所採用傳統血壓計建 立了人重複肢體壓迫缺血的模型，該方法用血壓計的袖帶纏繞於成人上臂 (阻斷肱動脈血流)，加壓至200mm Hg，持續5分鐘，間隔5分鐘，反覆5 次。由於該方法無創，簡便易行，具有廣闊的臨床應用前景。該方法對30 名健康受試者(40-70歲)進行重複上臂壓迫，發現受試者的心率、血壓都在正常範圍內波動，且不適感逐漸減輕，提示該方法耐受良好，且相對安全， 具備臨床推廣的條件。但是，上述方法操作繁瑣，需別人協助完成，尤其不適合單身老人的使 用，仍不利於推廣。 發明內容鑑於上述原因，本實用新型的目的是提供一種適用於家庭個人、醫務人 員操作，安全、簡便的心腦血管保健與缺血性腦血管病治療儀。該儀器能實 時監測患者/使用者血壓，根據實時血壓值來計算阻斷壓力值，加壓、放鬆 時間和阻斷次數均可控，並可把最適宜的參數編程記錄，方便多個患者/使 用者使用。該儀器既可用於缺血性心腦血管病的防治與康復治療，也可用於 增強心腦功能的強身保健。為實現上述的目的，本實用新型採用以下的設計方案 一種心腦血管保健 治療儀，它由殼體、安裝在殼體上的按鍵、顯示屏、與殼體相連的袖帶和安裝 在殼體內的充氣泵、壓力傳感器、電磁閥、控制電路構成；所述壓力傳感器與袖帶相連，用於檢測袖帶內氣體的壓強以及壓力振蕩波， 其檢測信號輸出端與控制電路的信號輸入端相連；控制電路根據檢測到的袖帶 內的氣體壓強，控制充氣泵啟動給袖帶充氣，增加其內部氣體壓強；或輸出控 制信號，打開電磁閥，使袖帶放氣，減小其內部氣體壓強；控制電路的控制信號輸出端通過導線與充氣泵的控制端相連，充氣泵的氣 源輸出端與袖帶的氣源輸入端相通，控制電路通過控制充氣泵的啟動/或停止， 給袖帶充氣，增加其內部氣體壓強；控制電路的另一控制信號輸出端通過導線 與電磁閥的控制端相連，電磁閥串聯在袖帶的排氣通路中，控制電路通過控制 電磁閥的導通/或關斷，使袖帶放氣，減小其內部氣體壓強。所述控制電路通過充氣泵、電磁閥對袖帶內的氣體進行閉環控制。所述控制電路的數據輸入端通過導線與安裝在殼體上的按鍵的數據輸出端 相連，接收使用者通過按鍵輸入的各種指令；控制電路的數據輸出端通過導線 與安裝在殼體上的顯示屏的數據輸入端相連，顯示各種數據、操作提示符和信 息。所述控制電路由微處理器晶片、A/D轉換晶片、時鐘晶片、存儲器晶片和電 源電路構成；微處理器晶片的信號輸入端通過A/D轉換電路與壓力傳感器的信 號輸出端相連；其控制信號輸出端分別與充氣泵和電磁閥的控制端相連；其數 據輸入端與按鍵數據輸出端相連，其數據輸出端與顯示屏數據輸入端相連；微處理器晶片的數據輸入端與時鐘晶片的時間/日曆信號輸出端相連，採集時間、 日曆信息，通過安裝在殼體上的顯示；微處理器晶片的數據輸入/輸出端通過數 據總線與存儲器晶片的數據輸入/輸出端相連，存儲各種數據。
所述壓力傳感器為自帶有溫度補償電路、信號放大電路和超壓保護電路的 差壓式壓力傳感器。
所述充氣泵可提供300mmHg以下的壓強。
本實用新型通過重複壓迫使用者肢體、有效間隔阻斷使用者肢體血流， 從而激發肌體組織細胞的抗/耐缺血、缺氧潛能，提高肌體、器官或組織在 缺氧條件下生存和工作的能力。本實用新型對預防心腦血管疾病以及缺血性 心腦病治療有顯著的功效，可大大降低猝死和中風發生率。本實用新型使用 簡便、安全，適合家庭、個人單獨使用。
另外，本實用新型實現儀器的智能化，使用者可獨立操作完成；並且， 使用者還能自主選擇練習模式，練習強度從低到高逐步調節，達到最佳預防 及改善心腦缺血的效果，同時最大限度減輕患者肢體長時間血流阻斷的不適 感。


圖1為本實用新型心腦血管保健治療儀外部結構示意圖2為本實用新型心腦血管保健治療儀內部結構示意圖及控制電路原理框
圖3為本實用新型利用示波法測量血壓的原理圖； 圖4為本實用新型心腦血管保健治療儀控制電路具體電路圖。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明，並非對本實用 新型的限定。
圖1為本實用新型公開的心腦血管保健治療儀外部結構示意圖，圖2為本 實用新型公開的心腦血管保健治療儀內部結構示意圖及控制電路原理框圖。如 圖l、圖2所示，該心腦血管保健治療儀主要由殼體1、安裝在殼體l上的按鍵 2、顯示屏3、與殼體1相連的袖帶4和安裝在殼體1內的充氣泵5、壓力傳感 器6、電磁閥7、控制電路8構成。控制電路8通過充氣泵5、電磁閥7對袖帶 4內的氣體進行閉環控制。控制電路8的控制信號輸出端通過導線與充氣泵5 的控制端相連，充氣泵5的氣源輸出端與袖帶4的氣源輸入端相通。控制電路8 通過控制充氣泵5的啟動/或停止，給袖帶4充氣，增加其內部氣體壓強。同時，控制電路8的另一控制信號輸出端通過導線與電磁閥7的控制端相連，電磁閥7串聯在袖帶4的排氣通路中，控制電路8通過控制電磁閥7的導通/或關斷，使 袖帶4放氣，減小其內部氣體壓強。壓力傳感器6與袖帶4相連，用於檢測袖帶4內氣體的壓強以及壓力振蕩 波，其檢測信號輸出端與控制電路8的信號輸入端相連。A/D轉換電路將壓力 傳感器6輸出的模擬信號轉換成數位訊號後傳輸給控制電路8，控制電路8根據 檢測到的袖帶4內的氣體壓強，控制充氣泵5啟動給袖帶4充氣，增加其內部 氣體壓強；或，輸出控制信號，打開電磁閥7，使袖帶4放氣，減小其內部氣體 壓強。控制電路8的數據輸入端通過導線與安裝在殼體1上的按鍵2的數據輸出 端相連，接收使用者通過按鍵2輸入的各種指令。控制電路8的數據輸出端通 過導線與安裝在殼體1上的顯示屏3的數據輸入端相連，顯示各種數據、操作 提示符和信息。本實用新型的工作原理是當使用者將本實用新型的袖帶纏繞到肢體上(例 如上臂)後，打開電源，控制電路就自動輸出控制信號，使充氣泵工作，給袖 帶充氣，增加其內部氣體壓強，使其對人體肢體內的血管施加壓力；同時，通過壓力傳感器實時檢測袖帶內氣體的壓強，並將檢測的袖帶內氣體的壓強值傳 輸給控制電路。控制電路接收壓力傳感器傳輸的關於袖帶內氣體的壓強值，並取最近3次測量值的平均值作為當前袖帶內的氣壓值。控制電路在監測袖帶內 氣體壓強的同時還對使用者的血壓進行實時監測，並根據監測的數據自動計算 使用者的血壓值，從而自動設定袖帶的阻斷壓力值，持續時間，間隔時間和反 複次數。當袖帶內的氣體壓強大於控制電路自設定的袖帶阻斷壓力值時(例如 袖帶內的氣體壓強值大於阻斷壓值200mmHg以上時)，控制電路輸出控制信號， 使充氣泵停止工作，停止給袖帶充氣；當袖帶內的氣體壓強值小於控制電路自 設定的袖帶阻斷壓力值時(例如袖帶內的氣體壓強值小於阻斷壓值200mmHg 以上時)，控制電路自動輸出控制信號，使充氣泵工作，給袖帶充氣，增加袖帶 內氣體的壓強；在維持袖帶內的氣體壓強值等於袖帶阻斷壓力值一段時間後(即 到達控制電路設定的持續時間後)，控制電路輸出控制信號，打開電磁閥，放掉 袖帶內的氣體，減小其內部氣體壓強，減輕袖帶對人體肢體內血管的壓迫。間 隔一段時間後(即到達控制電路設定的間隔時間後)，控制電路重複上述過程， 直到達到控制電路自設定的反覆次數為止。本實用新型就是通過這種重複壓迫 使用者肢體、有效間隔阻斷使用者肢體血流，從而激發肌體組織細胞的抗/耐缺血、缺氧潛能，提高肌體、器官或組織在缺氧條件下生存和工作的能力， 實現本實用新型的實用新型目的。本實用新型使用示波法實時測量使用者的血壓。示波法需要使用袖帶阻斷 動脈血流，在放氣過程中通過壓力傳感器實時檢測袖帶內氣體的壓力振蕩波。 壓力振蕩波起源於血管壁的搏動，如圖3所示，當袖帶內靜壓大於收縮壓時， 動脈關閉，袖帶內因近端脈搏的衝擊而出現細小的振蕩波；當靜壓小於收縮壓 時，波幅增大，靜壓等於平均動脈壓時，動脈管壁處於去負荷狀態，波幅達到 最大；靜壓小於平均動脈壓時波幅逐漸減小；靜壓小於舒張壓以後，動脈管壁 在舒張期已充分擴張，管壁剛性增加，而波幅維持較小的水平。放氣過程中連 續記錄的壓力振蕩波中的脈動成分呈現近似拋物線的包絡，示波法的關鍵在於 找到充放氣脈動壓力波的包絡及其與動脈血壓之間的關係。示波法測量血壓主 要是通過充氣泵向袖帶內充氣，達到一定壓力值後慢速放氣，在放氣過程中， 壓力傳感器將袖帶內壓力信號轉換為電信號，電信號通過濾波得到拋物線包絡 的脈動壓力波，控制電路根據其已固化好的血壓計算公式計算出人體收縮壓、 舒張壓和平均血壓。本實用新型還提供手動控制功能，也就是說，使用者可以根據自己的血壓 值直接通過殼體上的按鍵2設定袖帶阻斷壓力值、持續時間、間隔時間和反覆 次數，然後進行操作，以滿足個別患者的需要。本實用新型內置的可供使用者 選擇的袖帶阻斷壓力值為300mmHg以下的任意值。另外，使用者還可以根據自 己的實際情況自主選擇練習模式，練習強度從低到高逐步調節，達到最佳預防 及改善心腦缺血的效果，同時最大限度減輕使用者肢體長時間血流阻斷的不適 感。如圖2所示，所述控制電路8由微處理器晶片、A/D轉換晶片、時鐘晶片、 存儲器晶片和電源電路構成。微處理器晶片的信號輸入端通過A/D轉換電路與 壓力傳感器6的信號輸出端相連；其控制信號輸出端分別與充氣泵5和電磁閥7 的控制端相連；其數據輸入端與按鍵2數據輸出端相連，其數據輸出端與顯示 屏3數據輸入端相連。微處理器晶片的數據輸入端與時鐘晶片的時間/日曆信號 輸出端相連，採集時間、日曆信息，通過安裝在殼體上的顯示屏3顯示時間、 日期。微處理器晶片的數據輸入/輸出端通過數據總線與存儲器晶片的數據輸入/ 輸出端相連，存儲各種數據，例如同一使用者不同時期的各種數據，以及不 同使用者的各自相關數據。電源電路由AC-DC電源模塊、轉換開關、可更換充電電池及電量監控電路構成，主要是為整個治療儀提供5V、 IOV、 24V的工作電源。在殼體上設有外接電源接口和電源開關，以便使用者使用。在本實用新型的具體實施例中，本實用新型人選用了摩託羅拉公司生產的型號為MPX5050DP的差壓式壓力傳感器。該差壓式壓力傳感器自帶有溫度補 償電路、信號放大電路和超壓保護電路，可輸出0.5-4.5V信號。差壓式壓力傳 感器內部帶有的溫度補償電路可保證其在不同溫度下的精度；放大電路可預 先對其輸出的信號進行放大，以避免外部放大電路放大帶來的誤差；超壓保護電路可以保證當外部壓力超過其額定工作值時自動卸壓，以保證差壓式壓力 傳感器不被損壞。在本實用新型的具體實施例中，本實用新型人選用的A/D轉換晶片為雙斜 率積分模擬-數字轉換晶片，它可以提供50ppm的解析度，其最大線性度誤差為 l個計數值；零點誤差小於10uV，零點漂移小於0.5y vrc，完全能保證檢測 數據的精度，最準確地反映袖帶內的氣體壓強。在本實用新型的具體實施例中，本實用新型人選用的充氣泵能提供 300mmHg以下的壓強，能夠滿足不同使用者的需求。圖4為本實用新型控制電路具體電路圖。圖中的晶片D6(型號P89V51RD2) 為微處理器晶片，晶片D3 (型號TLC7135C)為A/D轉換晶片。差壓式壓力傳 感器的信號輸出端通過插座JP1與A/D轉換晶片D3的模擬信號輸入端IN+相 連，A/D轉換晶片D3將差壓式壓力傳感器檢測的袖帶4內的氣體壓強值轉換成 數字數據傳輸給微處理器晶片D6的INT1管腳。微處理器晶片D6執行其內部 的控制程序，根據差壓式壓力傳感器檢測的袖帶4內的壓力，經管腳PIO、 Pll 輸出控制信號，通過繼電器K1、 K2分別控制充氣泵5、電磁閥7的動作。微處理器晶片D6的串口 TXD、RXD通過雙路4選1晶片D5(型號CD4052)、 串行口通訊晶片D1、 D2 (型號MAX202E)、插座JP2、 JP4與安裝在殼體上的 按鍵輸出端相連，接收操作者輸入的指令。微處理器晶片D6的數據輸出端P00 一P07通過插座JP7與安裝在殼體上的顯示屏的數據輸入端相連，顯示各種數 據。微處理器晶片D6的數據輸入/輸出端P25—P27與帶有掉電保護功能和I2C 總線接口的E^ROM的數據輸入/輸出端WP、 SDA、 SCL相連，存取各種數據。 微處理器晶片D6的數據口 P16、 P17、 TO、 Tl與時鐘/日曆晶片D4 (型號 SD2000BLP)的SDA/SDAE、 SCL/SCLE、 INT1、 INT2口相連，採集時間、日 歷數據，並通過顯示屏顯示。8由於本實用新型採用以上設計，故本實用新型具有以下優點1、 可提高人類肌體、器官或組織在缺氧條件下生存和工作的能力，對 預防高原反應、心腦血管疾病以及缺血性心腦病治療都有顯著的功效，從而 降低猝死和中風發生率。本實用新型通過重複壓迫使用者肢體的手段，有效地間隔阻斷使用者肢 體血流，從而激發肌體組織細胞的抗/耐缺血、缺氧潛能，提高肌體、器官 或組織在缺氧條件下生存和工作的能力。2、 本實用新型操作簡便，使用者可獨立完成操作，適合家庭、個人單獨使 用。另外，使用者可根據自身情況自主手動選擇練習模式，練習強度從低到高 逐步調節，達到最佳預防及改善心腦缺血的效果，並最大限度減輕使用者肢體 長時間血流阻斷的不適感。3、 本實用新型通過自帶有溫度補償和信號放大電路的差壓式壓力傳感 器及高精度的A/D轉換器檢測袖帶內氣體壓強，測量精度高，可準確控制袖 帶內氣體壓強及檢測使用者血壓，使本實用新型安全性高。本實用新型的特定實施例已經對本實用新型的內容做了詳盡的說明。對本 領域的一般技術人員而言，在不背離本實用新型精神的前提下對它所做的任何 顯而易見的改動，特別是對若干部件的等同替換，都構成對本實用新型專利權 的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求1、一種心腦血管保健治療儀，其特徵在於它由殼體、安裝在殼體上的按鍵、顯示屏、與殼體相連的袖帶和安裝在殼體內的充氣泵、壓力傳感器、電磁閥、控制電路構成；所述壓力傳感器與袖帶相連，用於檢測袖帶內氣體的壓強以及壓力振蕩波，其檢測信號輸出端與控制電路的信號輸入端相連；控制電路的控制信號輸出端通過導線與充氣泵的控制端相連，充氣泵的氣源輸出端與袖帶的氣源輸入端相通；控制電路的另一控制信號輸出端通過導線與電磁閥的控制端相連，電磁閥串聯在袖帶的排氣通路中。
2、 根據權利要求1所述的心腦血管保健治療儀，其特徵在於所述控制電 路通過充氣泵、電磁閥對袖帶內的氣體進行閉環控制。
3、 根據權利要求2所述的心腦血管保健治療儀，其特徵在於所述控制電 路的數據輸入端通過導線與安裝在殼體上的按鍵的數據輸出端相連；控制電路 的數據輸出端通過導線與安裝在殼體上的顯示屏的數據輸入端相連。
4、 根據權利要求1或2或3所述的心腦血管保健治療儀，其特徵在於所 述控制電路由微處理器晶片、A/D轉換晶片、時鐘晶片、存儲器晶片和電源電路 構成；微處理器晶片的信號輸入端通過A/D轉換電路與壓力傳感器的信號輸出端 相連；其控制信號輸出端分別與充氣泵和電磁閥的控制端相連；其數據輸入端 與按鍵數據輸出端相連，其數據輸出端與顯示屏數據輸入端相連；微處理器晶片的數據輸入端與時鐘晶片的時間/日曆信號輸出端相連；微處 理器晶片的數據輸入/輸出端通過數據總線與存儲器晶片的數據輸入/輸出端相 連。
5、 根據權利要求4所述的心腦血管保健治療儀，其特徵在於所述壓力傳 感器為差壓式壓力傳感器。
6、 根據權利要求5所述的心腦血管保健治療儀，其特徵在於所述壓力傳 感器為自帶有溫度補償電路、信號放大電路和超壓保護電路的差壓式壓力傳感 器。
7、 根據權利要求6所述的心腦血管保健治療儀，其特徵在於所述充氣泵可提供300mmHg以下的壓強。
8、 根據權利要求4所述的心腦血管保健治療儀，其特徵在於所述存儲器 晶片為帶有掉電保護功能和I2C總線接口的E2PR0M存儲器。
專利摘要本實用新型公開了一種心腦血管保健治療儀，它由殼體、安裝在殼體上的按鍵、顯示屏、與殼體相連的袖帶和安裝在殼體內的充氣泵、壓力傳感器、電磁閥、控制電路構成。所述壓力傳感器與袖帶相連，用於檢測袖帶內氣體的壓強以及壓力振蕩波，其檢測信號輸出端與控制電路的信號輸入端相連。所述控制電路通過充氣泵、壓力傳感器、電磁閥對袖帶內的氣體進行閉環控制。本實用新型通過重複壓迫使用者肢體、有效間隔阻斷使用者肢體血流，從而激發肌體組織細胞的抗/耐缺血、缺氧潛能，提高肌體、器官或組織在缺氧條件下生存和工作的能力，對預防心腦血管疾病以及缺血性心腦病治療有顯著的功效，降低猝死和中風發生率。本實用新型適合家庭、個人單獨使用。
文檔編號A61H9/00GK201098315SQ20072017394
公開日2008年8月13日 申請日期2007年11月1日 優先權日2007年11月1日
發明者莎 黨, 吉訓明, 羅玉敏, 趙士勇, 俊 陳 申請人:吉訓明;羅玉敏;陳 俊;黨 莎;趙士勇