一种膀胱充盈度测量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于医疗电子技术领域，具体为一种膀胱充盈度测量的装置及方法

【技术实现步骤摘要】
一种膀胱充盈度测量的装置及方法


[0001]本专利技术属于医疗电子
，具体涉及一种膀胱充盈度测量的装置及方法
。

技术介绍

[0002]儿童遗尿症，俗称“尿床”，在临床上指5周岁以上孩子夜间不能从睡眠中醒来而发生无意识的排尿
。
据
ICCS(
国际小儿尿控协会
)
统计资料表明，遗尿症儿童的患病率非常高，约
16
％的5岁儿童和
10
％的7岁儿童患有遗尿症，并且有2‑3％左右的患儿会一直持续到成年
。
[0003]去氨加压素和遗尿报警器是儿童夜遗尿的临床一线治疗方法，可有效治愈大部分的儿童单症状性夜遗尿
。
跟药物疗法相比，遗尿报警器以无毒副作用
、
低复发率和无药物依赖性等优点，更受到医生和患儿家长的青睐
。
[0004]在众多基于不同技术的遗尿报警器中，超声可以以非侵入式的方式检测到位于腹腔深处的膀胱变化，且无电离辐射作用，具有较高的安全性成为一种普遍应用于膀胱检测的手段
。
为测量膀胱充盈度，如专利
CN202110127230.4
，通过高分辨率超声探头阵列将采集到超声信号转换成精细的
B
超图像，再通过复杂的图像处理算法拟合出膀胱的三维模型来计算膀胱体积
。
这种方法往往可以获得相对较高的精度，但需要采用高端的超声探头
、
复杂的信号处理系统和大量的计算资源
。
因此这种方法并不适用于穿戴式产品
。
也有如专利
CN202111055300.6
，通过几个工作在
A
超模式的单阵元超声换能器获得膀胱前后壁的位置和来自后壁的回波幅值信息，再通过特定算法计算膀胱体积
。A
超系统结构相对简单，但为获得高信噪比膀胱后壁回波信号，往往采用较高的超声激励脉冲
。
高压电路会增加系统的功耗，若设计或使用不当还会对人体产生一定的安全隐患
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种功耗底
、
使用方便
、
安全性好的膀胱充盈度测量的装置及方法
。
[0006]本专利技术提出的膀胱充盈度测量装置，是一种低压可穿戴式超声系统，通过检测膀胱前壁曲率半径来测量膀胱的充盈程度
。
该装置包括：超声激励模块
111
，超声换能器
112
，信号采集模块
113
，计算处理模块
122
，用户提示模块
123
；其使用形态可分为两种：
[0007]形态一，是传感测量与计算显示分离模式；传感测量部分由超声激励模块
111
，超声换能器
112
，信号采集模块
113
集合组成，称为本地传感装置
101
，使用时本地传感装置
101
贴附在使用者腹部；计算显示部分包括计算处理模块
122、
用户提示模块
123
，作为远端数据接收及处理装置
102
；本地传感装置
101
还包括数据发送模块
114
；远端数据接收及处理装置
102
还包括数据接收模块
121
；用于实现本地传感装置
101
与远端数据接收及处理装置
102
之间通信和数据传输；
[0008]该形态可以将膀胱测量数据传输到与使用者存在一定物理距离的监护人
(
例如婴幼儿的父母或护工
)
或医务工作者；
[0009]形态二，是整体集成模式，即由超声激励模块
111
，超声换能器
112
，信号采集模块
113
，计算处理模块
122
，用户提示模块
123
集成在一起；使用时贴附在使用者腹部；
[0010]该形态适合可自主做出本地响应的使用者，例如青少年和成年使用者
。
[0011]本专利技术中：
[0012]所述超声换能器
112
，由至少3个及以上单阵元超声换能器组成的一维或二维多阵元阵列；用于向人体发射超声信号，并接收人体内反射的回波信号，并转换成电信号，送至信号采集模块
113
做进一步处理；典型超声信号频率在1‑
5MHz
之间
。
使用时，超声换能器整体被贴附在被测对象的腹部，在外部激励下发出超声信号，在被测对象体内反射的回波信号被超声换能器接收并转换成电信号
。
本专利技术仅需检测膀胱前壁回波信号，因此检测深度浅，换能器所需激励电信号较小，且超声信号在体内传播时受人体组织衰减影响较小
。
[0013]所述超声激励模块
111
，包含通道选通开关和超声脉冲产生电路；其中，通道选通开关用于控制超声换能器
112
阵元与超声激励模块
111、
信号采集模块
113
之间的连接；超声脉冲产生电路用于产生激励信号；激励信号的形式包括有：低于人体安全电压的低压单脉冲
、
低压连续脉冲或幅值小于人体安全电压的调频
、
调相的编码信号；编码信号通过一个匹配滤波器或非匹配滤波器实现脉冲压缩，以提高回波信号的信噪比
。
[0014]所述信号采集模块
113
，包含有滤波器
、
小信号放大器和模数转换器；超声回波信号通过滤波器将与超声信号频率不同的噪声信号滤除，再通过小信号放大器电路将回波放大，最后将放大后的模拟信号输入至模数转换电路，以产生数字信号
。
[0015]所述计算处理模块
122
，负责通过特定算法计算出当前膀胱前壁的曲率特征
。
膀胱在不同充盈状态下的几何形态如图2所示，根据膀胱前壁的曲率特征变化可测量膀胱充盈度
。
描述膀胱前壁曲率特征的指标包括但不限于各个换能器阵元与膀胱前壁形成的夹角
θ
、
曲率半径
r、
平均曲率半径
r
avg
等，如图3所示
。
[0016]所述用户提示模块
123
，当根据膀胱表面曲率计算出的膀胱充盈度达到预设阈值时，自动发出声
、
光
、
震动等提示信息，提醒被测对象排尿或提醒被测对象的监护人或医务工作者采取相应的措施
。
[0017]所述数据发送模块
114
，负责将数字化的回波信号通过蓝牙
、WiFi、
移动网络通信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种膀胱充盈度测量装置，其特征在于，是一种低压可穿戴式超声系统，通过检测膀胱前壁曲率半径来测量膀胱的充盈程度；该装置包括：超声激励模块
(111)
，超声换能器
(112)
，信号采集模块
(113)
，计算处理模块
(122)
，用户提示模块
(123)
；其使用形态分为两种：形态一，是传感测量与计算显示分离模式；传感测量部分由超声激励模块
(111)、
超声换能器
(112)
和信号采集模块
(113)
集合组成，称为本地传感装置
(101)
，使用时本地传感装置
(101)
贴附在使用者腹部；计算显示部分包括计算处理模块
(122)、
用户提示模块
(123)
，作为远端数据接收及处理装置
(102)
；本地传感装置
(101)
还包括数据发送模块
(114)
；远端数据接收及处理装置
(102)
还包括数据接收模块
(121)
；用于实现本地传感装置
(101)
与远端数据接收及处理装置
(102)
之间通信和数据传输；形态二，是整体集成模式，即由超声激励模块
(111)、
超声换能器
(112)、
信号采集模块
(113)、
计算处理模块
(122)、
用户提示模块
(123)
集成在一起；使用时贴附在使用者腹部
。2.
根据权利要求1所述的膀胱充盈度测量装置，其特征在于：所述超声换能器
(112)
，由至少3个及以上单阵元超声换能器组成的一维或二维多阵元阵列；用于向人体膀胱前壁发射超声信号，接收膀胱前壁反射的回波信号，并转换成电信号，送至信号采集模块
(113)
做进一步处理；超声信号频率在1‑
5MHz
之间；所述超声激励模块
(111)
，包含通道选通开关和超声脉冲产生电路；其中，通道选通开关用于控制超声换能器
(112)
阵元与超声激励模块
(111)、
信号采集模块
(113)
之间的连接；超声脉冲产生电路用于产生激励信号；激励信号的形式包括：低于人体安全电压的低压单脉冲
、
低压连续脉冲或幅值小于人体安全电压的调频
、
调相的编码信号；编码信号通过一个匹配滤波器或非匹配滤波器实现脉冲压缩，以提高回波信号的信噪比；所述信号采集模块
(113)
，包含有滤波器
、
信号放大器和模数转换器；超声回波信号通过滤波器将与超声信号频率不同的噪声信号滤除，再通过信号放大器电路将回波放大，最后将放大后的模拟信号输入至模数转换电路，以产生数字信号；所述计算处理模块
(122)
，负责通过特定算法计算出当前膀胱前壁的曲率特征，根据膀胱前壁的曲率特征变化测量膀胱充盈度；所述用户提示模块
(123)
，当根据膀胱表面曲率计算出的膀胱充盈度达到预设阈值时，自动发出声
、
光或震动提示信息；所述数据发送模块
(114)
，负责将数字化的回波信号通过蓝牙
、WiFi
或移动网络通信形式发送至远端数据接收及处理装置
(102)
；所述数据接收模块
(121)
，负责接收由数据发送模块
(114)
发出的数字化回波信号，进一步由计算处理模块
(122)
计算处理
、
用户提示模块
(123)
判断和发出提示信息
。3.
根据权利要求2所述的膀胱充盈度测量装置，其特征在于，所述计算处理模块
(122)
通过特定算法计算出当前膀胱前壁的曲率特征，根据膀胱前壁的曲率特征变化测量膀胱充盈度，具体流程如下：用时间飞行方法计算超声换能器
(112)
阵列中编号为
i
的阵元在
z
方向上的距离
dz
i
：
其中，
v
为超声在人体组织中的传播速度，
t
i,0
为超声激励模块
(111)
通过编号为
i
的阵元发射脉冲的时刻，
t
i,1
为信号采集模块<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君，刘骁，戴泽阳，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：