基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置及方法制造方法及图纸

基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置及方法，检测装置包括手套

【技术实现步骤摘要】
基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及医疗设备领域，具体为基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置及方法
。

技术介绍

[0002]心肺复苏是用于处理心脏骤停和呼吸暂停患者的一项关键医疗技术，是急救中最为基础和重要的措施之一
。
心肺复苏术涉及三个主要方面，包括胸外按压
、
体外通气和电除颤
。
胸外按压在整个心肺复苏过程中具有持续性的重要作用
。
当心脏停止跳动时，人工体外按压有助于患者建立体外的循环，使得新鲜血液可以运输到大脑，保障大脑血氧指标，从而帮助患者恢复自主循环
。
因此，胸外按压在心肺复苏中具有至关重要的地位
。
根据美国心脏协会的指南，对于成年人，规范的胸外按压需要满足以下要求：首先，按压深度应控制在
50
到
60
毫米之间，按压频率应在每分钟
100
到
120
次之间
。
其次，在每次按压后，必须确保充分的胸部回弹
。
此外，施救者需要维持按压和回弹的时间均衡，避免过于强烈的按压
。
在按压的过程中，手臂应垂直向下施加压力，使其作用于患者的胸骨中线，而不是倾斜，同时还需要避免手肘屈曲或者产生揉捻状或推挤状的按压
。
这些标准和技巧对于实施高效的心肺复苏至关重要，可以最大程度地提高患者的生存率
。
[0003]不少研究者认识到合理合规的体外按压过程将极大程度上的帮助提高心肺复苏的效果，帮助提高患者的生存率
。
因此研究并开发胸外按压辅助设备至关重要
。
[0004]专利
CN114983794A
设计了一种胸外按压辅助设备，其形状为刚性平板结构，内置数据采集单元，但是由于刚性结构的缺陷，需要放置在施救者的手和被救者的胸腔之间使用，严格限制了使用的方式方法
。
[0005]专利
CN201520337492.3
设计了一种基于加速度计的心肺复苏辅助装置和一种智能终端用于提醒施救者保障正确的心肺复苏操作
。
但是由于传感数据单一，装置所能做出的监测水平较低，允许阈值较大，这对严格要求的按压标准产生了冲突
。
[0006]专利
CN202211729849.3
公开了一种用于胸外按压多维度指标合规性检测系统及方法，依靠惯性传感器对按压过程中的深度
、
频率，错误姿态等信息进行采集和反馈
。
但由于传感器数据单一，检测的深度和频率受到累计误差影响较大，无法满足高精度的测量需求
。
[0007]因此，为解决现象有的胸外按压辅助设备对胸外按压医疗行为质量监测维度少，检测设备会产生对使用人员的不适和干扰，系统监测精度不够高等情况，本专利技术设计了一种基于惯性和压力信息融合的心肺复苏胸外按压检测装置及方法，该检测装置不会对使用者造成过多干扰并且监测维度较为丰富，检测精度较高
。
对帮助提高监测心肺复苏姿态和质量评估具有重要意义
。

技术实现思路

[0008]针对现有的胸外按压辅助设备机械结构复杂，检测精度较低，检测维度少等问题，
本专利技术提出了基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置及方法，该系统复杂度低，使用方便，穿戴舒适，不会对施救者的触觉产生干扰，使得系统对施救者的施救工作产生的影响尽可能的降低，可以使施救者更方便地寻找施力位置，为施救者提供精度更高
、
维度更多的胸外按压指标合规性检测辅助系统
。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0010]基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置，包括腕带装置
、
手套装置和电源模块，所述电源模块包括腕带供电单元和手套供电单元，所述腕带供电单元接腕带装置，所述手套供电单元接手套装置；
[0011]所述腕带装置包括按压惯性测量单元和针织腕带，所述按压惯性测量单元包括惯性测量模块
、
腕带装置微处理器控制单元
、
腕带通信模块和存储单元，所述针织腕带固定采集装置于医生的手臂，所述惯性测量模块
、
腕带装置微处理器控制单元
、
腕带通信模块和存储单元通过连接线相连，所述惯性测量模块由加速度计，陀螺仪，磁力计构成；
[0012]所述手套装置包括按压压力测量单元和无指手套基底，所述按压压力测量单元包括压力测量模块，手套装置微处理器控制单元和手套通信模块，所述的手套装置微处理器控制单元与腕带装置微处理器控制单元从属于一个单元模块，所述的按压压力测量单元与无指手套基底通过柔性粘性材料相连接
。
[0013]作为本专利技术检测装置进一步改进，所述腕带装置还有保护外壳，所述保护外壳和针织腕带柔性连接
。
[0014]作为本专利技术检测装置进一步改进，所述的
、
腕带装置微处理器控制单元和手套装置微处理器控制单元采用双核低功耗嵌入式微处理器
。
[0015]作为本专利技术检测装置进一步改进，所述的按压惯性测量单元由薄膜压力柔性垫和配套的采集放大电路构成，负责采集按压的压力信息
。
[0016]作为本专利技术检测装置进一步改进，所述的电源模块由微型锂电池，充放电管理模块，电源转换模块电路构成，负责整个节点装置的供电
。
[0017]本专利技术提供基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置的检测方法，包括如下步骤：
[0018]S1
：惯性测量单元获取按压过程中的惯性信息，载体坐标系下的加速度，角速度，
[0019]姿态四元数；
[0020]S2
：利用姿态四元数对获得的载体系下的加速度进行坐标变换得到地理坐标系下的三轴加速度信息，提取垂直分量的加速度信号作为积分的输入信号；
[0021]S3
：对地理坐标系下的加速度信号
a
iz
(t)
进行梯形积分，得到带有误差的速度信号
v(t)
；
[0022]S4
：通过压力测量单元得到按压过程中的压力数据
F(t)
；
[0023]S5
：通过巴特沃斯低通滤波器对原始压力数据
F(t)
进行处理，然后进行中值滤波，得到处理后的最终压力数据
F
’
(t)
；
[0024]S6
：对处理后的压力数据
F
’
(t)
做峰值检测，找到每次胸骨压缩到最大深度时的压力峰值，然后采用双向遍历策略，基于压力大小的变化趋势和斜率的变化特征，进一步识别并提取出压力曲线的每段局部极大值所对应的按压起始时刻
t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置，包括腕带装置
(1)、
手套装置
(2)
和电源模块
(3)
，其特征在于，所述电源模块
(3)
包括腕带供电单元
(3
‑
1)
和手套供电单元
(3
‑
2)
，所述腕带供电单元
(3
‑
1)
接腕带装置
(1)
，所述手套供电单元
(3
‑
2)
接手套装置
(2)
；所述腕带装置
(1)
包括按压惯性测量单元
(1
‑
1)
和针织腕带
(1
‑
3)
，所述按压惯性测量单元
(1
‑
1)
包括惯性测量模块
(1
‑1‑
1)、
腕带装置微处理器控制单元
(1
‑1‑
2)、
腕带通信模块
(1
‑1‑
3)
和存储单元
(1
‑1‑
4)
，所述针织腕带
(1
‑
3)
固定采集装置于医生的手臂，所述惯性测量模块
(1
‑1‑
1)、
腕带装置微处理器控制单元
(1
‑1‑
2)、
腕带通信模块
(1
‑1‑
3)
和存储单元
(1
‑1‑
4)
通过连接线相连，所述惯性测量模块
(1
‑1‑
1)
由加速度计，陀螺仪，磁力计构成；所述手套装置
(2)
包括按压压力测量单元
(2
‑
1)
和无指手套基底
(2
‑
2)
，所述按压压力测量单元
(2
‑
1)
包括压力测量模块
(2
‑1‑
1)
，手套装置微处理器控制单元
(2
‑1‑
2)
和手套通信模块
(2
‑1‑
3)
，所述的手套装置微处理器控制单元
(2
‑1‑
2)
与腕带装置微处理器控制单元
(1
‑1‑
2)
从属于一个单元模块，所述的按压压力测量单元
(2
‑
1)
与无指手套基底
(2
‑
2)
通过柔性粘性材料相连接
。2.
根据权利要求1所述的基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置，其特征在于，所述腕带装置
(1)
还有保护外壳
(1
‑
2)
，所述保护外壳
(1
‑
2)
和针织腕带
(1
‑
3)
柔性连接
。3.
根据权利要求1所述的基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置，其特征在于，所述的
、
腕带装置微处理器控制单元
(1
‑1‑
2)
和手套装置微处理器控制单元
(2
‑1‑
2)
采用双核低功耗嵌入式微处理器
。4.
根据权利要求1所述的基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置，其特征在于，所述的按压惯性测量单元
(1
‑
1)
由薄膜压力柔性垫和配套的采集放大电路构成，负责采集按压的压力信息
。5.
根据权利要求1所述的基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置，其特征在于，所述的电源模块
(3)
由微型锂电池，充放电管理模块，电源转换模块电路构成，负责整个节点装置的供电
。6.
根据权利要求1‑5任意一项所述基于惯性和压力信息融合的胸外按压检测装置的检测方法，其特征在于；包括如下步骤：
S1
：惯性测量单元获取按压过程中的惯性信息，载体坐标系下的加速度，角速度，姿态四元数；
S2
：利用姿态四元数对获得的载体系下的加速度进行坐标变换得到地理坐标系下的三轴加速度信息，提取垂直分量的加速度信号作为积分的输入信号；
S3
：对地理坐标系下的加速度信号
a
iz
(t)
进行梯形积分，得到带有误差的速度信号
v(t)
；
S4
：通过压力测量单元得到按压过程中的压力数据
F(t)
；
S5
：通过巴特沃斯低通滤波器对原始压力数据
F(t)
进行处理，然后进行中值滤波，得到处理后的最终压力数据
F
’
(t)
；
S6
：对处理后的压力数据
F
’
(t)
做峰值检测，找到每次胸骨压缩到最大深度时的压力峰值，然后采用双向遍历策略，基于压力大小的变化趋势和斜率的变化特征，进一步识别并提取出压力曲线的每段局部极大值所对应的按...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，程思源，袁景，宋爱国，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：