含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备制造技术

本发明专利技术公开了一种含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，该设备包括：动态血压监测模块，耳迷走神经刺激仪以及反馈调控模块，其根据动态血压监测模块的血压测量结果对耳迷走神经刺激仪施加的电刺激的频率和/或电流强度进行控制，以使血压变化ΔBP与刺激参数A的比值K达到预先设定的指标K

Blood pressure regulation equipment based on auditory vagal nerve stimulation with closed-loop monitoring

【技术实现步骤摘要】
含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备
本专利技术涉及血液调控
，特别涉及一种含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备。
技术介绍
高血压是一种危及生命的慢性病，尤其是难治性高血压，传统治疗有联合药物方法和外科手术神经毁损方法。但是长期服用药物副作用多且难以精确调控；由于脑和神经的复杂性和人类认识的局限性，不可逆的手术毁损可能产生不可预知的恶性后果。耳甲穴位刺激能有效治疗癫痫、抑郁症、糖尿病和高血压病；是一种无创的物理治疗方式，与传统医学如针灸，和循证医学的经皮迷走神经刺激有密切的关系，是一种新兴的治疗技术，可以精准调控瞬时血压。但是目前的设备比如华佗牌经皮耳迷走神经刺激仪不含监测反馈系统，极大地限制了该技术的临床应用。基于耳迷走神经刺激的血压调控是通过修复迷走神经及副交感等神经通路的方式进行的，对造成血管紧张的因素进行缓解，但是如果刺激过度，将造成心率过缓，血压骤降，对健康反而产生损害。在没有实时监测反馈的情况下，刺激的电脉冲不能实现个体优化，使得血压降速非常缓慢，调控效果欠佳，也不能适应急速情况下的血压波动。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，该设备包括：动态血压监测模块，其通过测量耳垂透射血液容积波对受试者进行动态血压测量；耳迷走神经刺激仪，其用于对受试者的耳迷走神经施加一定频率和电流强度的电刺激；以及反馈调控模块，其根据所述动态血压监测模块的血压测量结果对所述耳迷走神经刺激仪施加的电刺激的频率和/或电流强度进行控制，以使血压变化ΔBP与刺激参数A的比值K达到预先设定的指标K0，其中刺激参数A为刺激频率与电流强度的乘积。优选的是，所述动态血压监测模块进行动态血压测量的方法包括以下步骤：1-1)在受试者耳垂处采集血液容积波数据；1-2)对采集的血液容积波数据按以下标准进行波形分类：A、波形清晰，年龄小于或等于50岁；B、波形清晰，年龄大于50岁；C、波形钝化；1-3)对采集的血液容积波数据进行数据集平衡处理；1-4)进行血压拟合，具体方法包括以下步骤：采用多线性回归的算法，从所述步骤1-3)处理后的血液容积波数据中提取40个波形特征，并依据所述步骤1-2)的波形分类结果赋予对应的权重值，进行血压拟合，公式为：其中，j表示波形分类结果，其为A或B或C；Cij，Dij表示波形分类所对应的权重；fi表示波形特征值；SBPj表示血压拟合得到的收缩压；DBPj表示血压拟合得到的舒张压；平均血压MAP值和压差PP值可以通过收缩压SBP和舒张压DBP的组合得出，具体公式为：MAP＝2/3*DBP+1/3*SBP；PP＝SBP-DBP。优选的是，所述步骤1-3)中，进行数据集平衡处理的方法为：通过SMOTE算法来生成虚拟数据或通过反复从子集抽样实现。优选的是，所述步骤1-4)中，40个波形特征包括23个解析特征和17个整体特征，其中17个整体特征含4个血液容积波的波形主成分，7个一阶导数的主成分和6个二阶导数的主成分。优选的是，其中，23个解析特征包括：其中，A1表示收缩期面积，A2表示舒张期面积，a、b、c、d、e分别对应二阶导数波形中依次相邻的5个峰值点。优选的是，所述动态血压监测模块进行动态血压测量的方法还包括以下步骤：1-5)对血压拟合结果进行个体化校准，该步骤的具体方法为：1-5-1)在语音提示下，使受试者以一定的安全速率从坐姿转换为站姿，等血液动力达到新的平衡后，采集数秒血液容积波数据PPG1，记录血液动力达到新的平衡所需的时间t1，从PPG1中获取血压初始值MAP1，通过三轴加速度传感器准确获取站立和坐姿的垂直距离h1；1-5-2)在语音提示下，使用者从站姿转换为坐姿，等血液动力达到新的平衡后，采集数秒血液容积波数据PPG2，记录血液动力达到新的平衡所需的时间t2，从PPG2中获取血压初始值MAP2，通过三轴加速度传感器准确获取站立和坐姿的垂直距离h2；1-5-3)根据上述步骤计算得到针对MAP值和PP值的个体化校准参数X、Y，X＝[(h1+h2)/2*ρ*g]/(MAP1-MAP2)；Y＝(t1+t2)/2t2；其中，ρ为血液密度，g为重力加速度；校准后的MAP’＝MAP0*X，校准后的PP’＝PP0*Y，MAP0、PP0分别为通过血压拟合结果获得的校准前的平均血压和压差，MAP’、PP’分别为校准后的平均血压和压差；然后利用以下公式换算得到校准后的收缩压SBP’和舒张压DBP’：SBP’＝MAP’+2/3*PP’；DBP’＝MAP’-1/3*PP’。优选的是，所述反馈调控模块实时接收所述动态血压监测模块传输的校准后的血压测量结果，再根据该血压测量结果控制所述耳迷走神经刺激仪以一定的初始刺激频率f0、初始电流强度I0对受试者进行电刺激，然后逐步增加刺激频率和/或电流强度，以使血压变化ΔBP与刺激参数A的比值K达到预先设定的指标K0，记录此时的刺激频率fm、电流强度Im，并将其作为该受试者下次电刺激的初始刺激频率与初始电流强度，其中，刺激参数A为刺激频率与电流强度的乘积。优选的是，其中，所述反馈调控模块可获取所述动态血压监测模块获得的血液容积波图像，以控制所述耳迷走神经刺激仪在血液容积波波形上升沿给予受试者电刺激。优选的是，其中，当受试者处于睡眠状态时，所述反馈调控模块控制所述耳迷走神经刺激仪每隔5分钟调整一次刺激频率和/或电流强度。优选的是，所述动态血压监测模块包括光电传感器和LED光源。本专利技术的有益效果是：本专利技术的含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，具备动态血压监测与反馈调控功能，能够对个体实现个性化的血压调控，从而能优化治疗效果，且副作用可控；本专利技术具备针对睡眠血压精细调控的功能，能够不影响晨起精神状态，可在有限的治疗时间达到更优异和平稳的血压调控，本专利技术可在睡眠状态下有效调整血压趋势，在血压异常初期进行病情控制，协助血压的平稳改善。附图说明图1为本专利技术的实施例中的血液容积波波形及部分解析特征；图2为本专利技术的实施例中的血液容积波图像；图3为本专利技术的实施例中的血压监控流程；图4为本专利技术的实施例中的脉冲位置和占空比优化流程。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本实施例的含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，该设备包括：动态血压监测模块，其通过测量耳垂透射血本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，其特征在于，该设备包括：/n动态血压监测模块，其通过测量耳垂透射血液容积波对受试者进行动态血压测量；/n耳迷走神经刺激仪，其用于对受试者的耳迷走神经施加一定频率和电流强度的电刺激；/n以及反馈调控模块，其根据所述动态血压监测模块的血压测量结果对所述耳迷走神经刺激仪施加的电刺激的频率和/或电流强度进行控制，以使血压变化ΔBP与刺激参数A的比值K达到预先设定的指标K

【技术特征摘要】
1.一种含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，其特征在于，该设备包括：
动态血压监测模块，其通过测量耳垂透射血液容积波对受试者进行动态血压测量；
耳迷走神经刺激仪，其用于对受试者的耳迷走神经施加一定频率和电流强度的电刺激；
以及反馈调控模块，其根据所述动态血压监测模块的血压测量结果对所述耳迷走神经刺激仪施加的电刺激的频率和/或电流强度进行控制，以使血压变化ΔBP与刺激参数A的比值K达到预先设定的指标K0，其中刺激参数A为刺激频率与电流强度的乘积。


2.根据权利要求1所述的含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，其特征在于，所述动态血压监测模块进行动态血压测量的方法包括以下步骤：
1-1)在受试者耳垂处采集血液容积波数据；
1-2)对采集的血液容积波数据按以下标准进行波形分类：
A、波形清晰，年龄小于或等于50岁；
B、波形清晰，年龄大于50岁；
C、波形钝化；
1-3)对采集的血液容积波数据进行数据集平衡处理；
1-4)进行血压拟合，具体方法包括以下步骤：
采用多线性回归的算法，从所述步骤1-3)处理后的血液容积波数据中提取40个波形特征，并依据所述步骤1-2)的波形分类结果赋予对应的权重值，进行血压拟合，公式为：






其中，j表示波形分类结果，其为A或B或C；
Cij，Dij表示波形分类所对应的权重；fi表示波形特征值；SBPj表示血压拟合得到的收缩压；DBPj表示血压拟合得到的舒张压；平均血压MAP值和压差PP值可以通过收缩压SBP和舒张压DBP的组合得出，具体公式为：
MAP＝2/3*DBP+1/3*SBP；
PP＝SBP-DBP。


3.根据权利要求2所述的含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，其特征在于，所述步骤1-3)中，进行数据集平衡处理的方法为：通过SMOTE算法来生成虚拟数据或通过反复从子集抽样实现。


4.根据权利要求3所述的含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，其特征在于，所述步骤1-4)中，40个波形特征包括23个解析特征和17个整体特征，其中17个整体特征含4个血液容积波的波形主成分，7个一阶导数的主成分和6个二阶导数的主成分。


5.根据权利要求4所述的含闭环监测的基于耳迷走神经刺激的血压调控设备，其特征在于，其中，23个解析特征包括：



其中，A1表示收缩期面积，A2表示舒张期面积，a、b、c、d、e分别对应二阶导数波形中依次相邻的5个峰值点。


6.根据权利要求1所述的含闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢晓曼，董文飞，宋明轩，
申请(专利权)人：苏州国科医工科技发展集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32