一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一个技术方案是提供了一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种毛细血管再充盈时间的智能检测方法，其特征在于，采用上述的智能传感装置。本发明专利技术设计了一个机械装置，利用单片机对舵机驱动机械夹的方式对手指指尖进行压迫。并且本发明专利技术利用多种传感器来确保测量的精准以及对不同实验对象的适应。机械装置采集到的测量数据通过USB连接发送到电脑可以进行进一步地进行数据存储和处理。本发明专利技术采用传感+机械挤压的方法能很好地规避人工测量方式所带来的风险。本发明专利技术在挤压装置上附加了薄膜传感芯片，使得本发明专利技术提供的机械装置每次施加的压力恒定，从而规避掉了人为按压力度的偏差。差。差。

An intelligent sensing device and method for detecting capillary refilling time

【技术实现步骤摘要】
一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置与方法


[0001]本专利技术涉及一种用于自动检测毛细血管再充盈时间的传感装置以及采用该传感装置实现毛细血管再充盈时间自动检测的方法。

技术介绍

[0002]循环衰竭是重症患者，尤其是创伤、严重感染、外科大手术患者，常常面临的风险。而循环衰竭又会累及其他脏器，导致多器官功能衰竭，极大地增加病死风险。循环衰竭是一个不断演变的过程，如果能在早期对循环灌注进行准确评估，就有可能发出预警，指导医护人员采取针对性的治疗干预措施，从而挽救生命。因此，对循环灌注状态的准确评估非常重要。
[0003]毛细血管再充盈时间(capillary refill time,CRT)是通过按压指端后末梢恢复灌注的所需时间，已被证明为一实用、可靠的循环灌注评估指标。但目前还没有十分精确的办法来测量CRT，测量CRT的传统方法是通过载玻片压迫指腹直至变白，维持10s后松开，观察指尖恢复红润所需时间，3s内恢复红润视为正常。这种方法比较主观，测量结果一致性较差，并且测量过程由于受到主观因素影响，从而导致测量结果的变化或偏差。2019年，Jacquet
‑
Lagr
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ze改进了CRT的测量方法，通过封闭注射器出口，并将注射器从10ml压缩至7ml，实现2.5cm2的接触面上176mmHg的固定按压压强来定量地按压指腹。但是该方法仍然依赖人工按压和计时，不同观察者之间一致性较差，亦难以适应临床连续监测的需求。
[0004]综上所述，已有的CRT临床测量方法均为人工测量。人工测量方式会因为每次按压的力度、每次人眼观察的误差、每次外界光线的变化，导致对于颜色观察的偏差等，进而导致会产生许多不精确的测量结果。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：目前毛细血管再充盈时间的测量均采用人工方式实现。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的一个技术方案是提供了一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置，其特征在于，包括由单片机控制的驱动机构，机械夹持机构的末端与驱动机构相联结，由驱动机构驱动机械夹持机构的打开及闭合，机械夹持机构的前端嵌合有传感器模块，传感器模块与单片机的信号采集端相连，单片机的采集信号输出端口与PC相连，其中：
[0007]传感器模块包括电阻式薄膜压力传感器以及用于采集PPG信号的生物传感器；
[0008]机械夹持机构包括主动臂以及被动臂，驱动机构与主动臂的末端相联结，主动臂的前端有压力传感器安装板；压力传感器安装板具有用于压迫手指指尖的压迫平面一，该压迫平面一内嵌入有电阻式薄膜压力传感器；
[0009]被动臂的末端穿设有转轴，转轴固定在驱动机构上；主动臂通过齿轮传动机构带动被动臂绕转轴同步旋转；被动臂的前端有生物传感器安装板，生物传感器安装板上有安
装卡块，生物传感器安装块背面的安装卡槽与安装卡块相配合，从而固定在生物传感器安装板上；生物传感器安装块的正面为用于压迫手指指尖的压迫平面二，该压迫平面二内嵌入有生物传感器，生物传感器通过生物传感器安装块上的导电柱与PC相连。
[0010]优选的，所述驱动机构包括舵机以及设于舵机的顶面的底座，所述机械夹持机构的末端与舵机相联结，并置于底座上。
[0011]优选的，所述单片机还连接指纹识别模块。
[0012]优选的，所述齿轮传动机构包括形成于主动臂末端外圆周面的一圈主动齿以及形成于被动臂末端外圆周面的一圈被动齿，被动齿与主动齿相啮合。
[0013]本专利技术的另一个技术方案是提供了一种毛细血管再充盈时间的智能检测方法，其特征在于，采用上述的智能传感装置，包括以下步骤：
[0014]利用机械夹持机构向手指指尖施加压力，该压力逐步变大直至达到预先设计的恒定值后，保持对手指指尖的压迫一段时间，随后机械夹持机构逐渐减小向手指指尖施加的压力直至其减小为零；
[0015]与此同时，PC利用生物传感器同步采集PPG信号，随后计算PPG信号中每个时刻的信号幅值增量，设时刻t的信号幅值增量为ΔX(t)，ΔX(t)＝X(t+T)
‑
X(t)，其中，X(t)为时刻t的PPG信号幅值，T为预设的时间跨度；过滤掉绝对值小于预设阈值的所有信号幅值增量，在剩余的信号幅值增量中提取小于零的所有信号幅值增量，从这些信号幅值增量中提取时间连续的部分，设得到N个时间连续的信号幅值增量ΔX(t1),ΔX(t1+1),
……
,ΔX(t1+N
‑
1)，则有毛细血管再充盈时间＝N
‑
1。
[0016]优选的，单片机通过指纹识别模块采集到当前用户的指纹后，将其传输至PC，由PC将指纹与同一用户的毛细血管再充盈时间关联存储，从而将不同用户的毛细血管再充盈时间进行分类以及存储。
[0017]本专利技术设计了一个机械装置，利用单片机对舵机驱动机械夹的方式对手指指尖进行压迫。并且本专利技术利用多种传感器来确保测量的精准以及对不同实验对象的适应。机械装置采集到的测量数据通过USB连接发送到电脑可以进行进一步地进行数据存储和处理。本专利技术采用传感+机械挤压的方法能很好地规避人工测量方式所带来的风险。本专利技术采用MAX系列传感芯片，使得CRT测量问题转换成手指内部血液对光吸收状态的变化，进而规避CRT测量的时间、人眼观察、环境光的影响。本专利技术在挤压装置上附加了薄膜传感芯片，使得本专利技术提供的机械装置每次施加的压力恒定，从而规避掉了人为按压力度的偏差。
附图说明
[0018]图1为本专利技术提供的一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置的立体结构示意图；
[0019]图2为图1所示结构的爆炸图；
[0020]图3为本专利技术提供的一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置的电路框图；
[0021]图4示意了在初始状态下对指尖采集的PPG信号；
[0022]图5示意了一个压迫过程中的PPG信号以及信号幅值变化曲线，图中，曲线A代表PPG信号，曲线B代表信号幅值变化曲线；
[0023]图6示意了在一个测量周期内PPG信号以及信号幅值变化曲线，图中，曲线A代表
PPG信号，曲线B代表信号幅值变化曲线。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]如图1及图2所示，本专利技术提供的一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置包括舵机5，本实施例中，舵机5的型号为MG 996R。舵机5驱动机械夹持机构对手指的指尖进行压迫。
[0026]为了便于固定机械夹持机构，在舵机5的顶面设置有底座4，机械夹持机构的末端与舵机5相联结，并置于底座4上。机械夹持机构的前端用于对手指的指尖进行压迫。机械夹持机构的前端嵌合有传感器模块，在机械夹持机构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置，其特征在于，包括由单片机控制的驱动机构，机械夹持机构的末端与驱动机构相联结，由驱动机构驱动机械夹持机构的打开及闭合，机械夹持机构的前端嵌合有传感器模块，传感器模块与单片机的信号采集端相连，单片机的采集信号输出端口与PC相连，其中：传感器模块包括电阻式薄膜压力传感器以及用于采集PPG信号的生物传感器；机械夹持机构包括主动臂以及被动臂，驱动机构与主动臂的末端相联结，主动臂的前端有压力传感器安装板；压力传感器安装板具有用于压迫手指指尖的压迫平面一，该压迫平面一内嵌入有电阻式薄膜压力传感器；被动臂的末端穿设有转轴，转轴固定在驱动机构上；主动臂通过齿轮传动机构带动被动臂绕转轴同步旋转；被动臂的前端有生物传感器安装板，生物传感器安装板上有安装卡块，生物传感器安装块背面的安装卡槽与安装卡块相配合，从而固定在生物传感器安装板上；生物传感器安装块的正面为用于压迫手指指尖的压迫平面二，该压迫平面二内嵌入有生物传感器，生物传感器通过生物传感器安装块上的导电柱与PC相连。2.如权利要求1所述的一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置，其特征在于，所述驱动机构包括舵机以及设于舵机的顶面的底座，所述机械夹持机构的末端与舵机相联结，并置于底座上。3.如权利要求1所述的一种检测毛细血管再充盈时间的智能传感装置，其特征在于，所述单片机还连接指纹识别模块。4.如权利要求1所述的一种检测毛细血管再充盈时间的智能传...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，罗哲，张璟言，罗竞超，屠国伟，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：