专利名称：一种在线相对血容量检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及医疗设备技术，特别是涉及一种在线相对血容量检测装置及其检测方法。
背景技术：
近年来，世界各国急、慢性肾衰竭患者的数量逐年增加，其有效的治疗方式主要是维持性血液透析。血透技术已经相对成熟，而进一步提高血液透析的质量成为肾衰竭患者治疗的发展方向之一。血液透析的主要目的之一是清除透析间期潴留的水分，使透析结束时患者达到干体重。所谓“干体重”是指透析后患者体内水恢复正常容量状态所对应的体重，水负荷 过高或过低均会使患者的生存质量下降，清除体液不足会导致患者长期容量负荷过重，增加心脑血管并发症的发病率，清除体液过多又会导致透析过程中不良事件发生率增高。透析患者的干体重是一个动态变化的数据，因而如何准确地评估透析患者的干体重是提高血液透析质量的重要前提之一。临床上对干体重进行精确评估存在相当大的困难，以至于有大约25%的血液透析患者存在干体重方面的问题，导致透析并发症的增加。为了对干体重进行评估，临床有多种方法，包括临床评估法、血容量监测法、超声测定下腔静脉宽度(IVC)、血浆标志物测定法等。上述方法各有其优缺点，在常规应用中多因操作繁琐而受到限制。超声测定下腔静脉宽度在1989年Cheriex发现超声测定下腔静脉直径(VCD)与平均右房压高度相关，因此提出可以利用超声测定VCD来估计透析患者的干体重。由于VCD受呼吸影响，一般米用平静呼气末被体表面积矫正后下腔静脉直径(nVCD=VCD/体表面积)，目前推荐，透析患者正常容量状态的判断标准是nV⑶的范围在8. O 11. 5mm/m2,小于8.0 mm/m2为低容量状态，大于11. 5mm/m2则为高容量状态。nV⑶作为容量标志存在一定的局限性第一，它主要反映血管内容积，不能反映全部血容量状态。第二，透析结束即刻测定nV⑶往往导致干体重的低估，推荐透析后至少两小时再测定，故临床应用有一定困难。第三，明显心肺疾患影响静脉回流，均不适合测定nV⑶来评价干体重。第四，当细胞内外液分布不呈比例，如毛细血管通透性增加，亦会影响nVCD值。故，现有技术中的测试方法均因操作复杂而受到限制。因此，针对现有技术不足，提供一种操作简单、重复性好、测试精确的在线相对血容量检测装置及其检测方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种在线相对血容量检测装置及其检测方法，该在线相对血容量检测装置及其检测方法具有实时、便捷、操作简单、重复性好、检测精确的特点。
本发明的目的通过以下技术措施实现。
一种在线相对血容量检测装置，设置有处理器、计时器、超声波发射电路、超声波接收电路、过零检测电路以及设置于透析血路管的动脉壶两侧的超声波发射探头和超声波接收探头；
所述处理器设置为MSP430单片机，所述计时器具体设置为TDC — GP2计时器；
所述处理器设置有用于输出命令信号的第一输出端、用于输出计时等待信号的第二输出端、用于接收传播时间的第二输入端和用于接收传播结束信号的第一输入端；
所述计时器设置有命令输入端、脉冲输出端、等待输入端、开始计时输入端、停止计时输入端、计算结果输出端；
所述过零检测电路设置有用于输送传播结束信号的第一输出端和用于输送停止计时信号的第二输出端； 所述超声波发射电路设置有输入端、控制输出端和反馈输出端；
所述处理器的第一输出端与所述计时器的命令输入端连接，所述处理器的第二输出端与所述计时器的等待输入端连接，所述计时器的脉冲输出端与所述超声波发射电路的输入端连接，所述超声波发射电路的输出端与所述超声波发射探头连接，所述超声波接收探头与所述超声波接收电路的输入端连接，所述超声波接收电路的输出端与所述过零检测电路的输入端连接，所述超声波发射电路的反馈输出端与所述计时器的开始计时输入端连接，所述过零检测电路的第一输出端与所述处理器的第一输入端连接，所述过零检测电路的第二输出端与所述计算器的停止计时输入端连接，所述计算器的输出端与所述处理器的第二输入端连接；
所述处理器输出命令信号至所述计时器的命令输入端，所述计时器的脉冲输出端输出脉冲信号至所述超声波发射电路的输入端使所述超声波发射电路开始工作，所述超声波发射电路的控制输出端驱动所述超声波发射探头发射超声波，同时所述超声波发射电路的反馈输出端输出计时反馈信号至所述计时器的开始计时输入端使所述计时器开始计时；所述超声波发射探头发射的超声波经过动脉壶内液体传播后被所述超声波接收探头接收，所述超声波接收探头将所接收的超声波信号输入至所述超声波接收电路，所述超声波接收电路将所述超声波信号进行过滤放大处理后将处理后的信号输送至所述过零检测电路；
所述过零检测电路的第一输出端输出传播结束信号至所述处理器的第一输入端使所述处理器等待接收所述计时器输送的传播时间信号，同时所述过零检测电路输出停止计时信号至所述计时器，所述计时器的计算器计算超声波在所述动脉壶中的传播时间并将所述传播时间输入至所述处理器的第二输入端，所述处理器根据所述传播时间计算获得相对血容量且所述处理器根据如下公式计算相对血容量
RBV (t) = T-^-'xlQ0%
I.
其中，t为当前血容量情况下超声波在动脉壶之间的传播时间，即计算器计算获得的传播时间；
t。为初始血容量情况下超声波在动脉壶之间的传播时间。上述计时器设置有脉冲发生单元、计时单元和算术逻辑单元；
所述脉冲发生单元的输入端与所述命令输入端连接，所述脉冲发生单元的输出端与所述脉冲输出端连接；
所述计时单元设置有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述第一输入端与所述等待计时输入端连接，所述第二输入端与所述停止计时输入端连接，所述第三输入端与所述开始计时输入端连接，所述输出端与所述算术逻辑单元的输入端连接，所述算术逻辑单元的输出端与所述计算结果输出端连接。上述超声波发射电路设置有初态声强反馈输出端，所述超声波接收电路设置有终态声强反馈输出端，所述处理器设置有初态声强输入端、终态声强输入端；
所述初态声强反馈输出端与所述初态声强输入端连接，所述终态声强反馈输出端与所述终态声强输入端连接；
所述处理器根据如下公式计算获得超声波在血液中的超声衰减系数
权利要求
1.一种在线相对血容量检测装置，其特征在于 设置有处理器、计时器、超声波发射电路、超声波接收电路、过零检测电路以及设置于透析血路管的动脉壶两侧的超声波发射探头和超声波接收探头； 所述处理器设置为MSP430单片机，所述计时器设置为TDC — GP2计时器； 所述处理器设置有用于输出命令信号的第一输出端、用于输出计时等待信号的第二输出端、用于接收传播时间的第二输入端和用于接收传播结束信号的第一输入端； 所述计时器设置有命令输入端、脉冲输出端、等待输入端、开始计时输入端、停止计时输入端、计算结果输出端； 所述过零检测电路设置有用于输送传播结束信号的第一输出端和用于输送停止计时信号的第二输出端； 所述超声波发射电路设置有输入端、控制输出端和反馈输出端； 所述处理器的第一输出端与所述计时器的命令输入端连接，所述处理器的第二输出端与所述计时器的等待输入端连接，所述计时器的脉冲输出端与所述超声波发射电路的输入端连接，所述超声波发射电路的输出端与所述超声波发射探头连接，所述超声波接收探头与所述超声波接收电路的输入端连接，所述超声波接收电路的输出端与所述过零检测电路的输入端连接，所述超声波发射电路的反馈输出端与所述计时器的开始计时输入端连接，所述过零检测电路的第一输出端与所述处理器的第一输入端连接，所述过零检测电路的第二输出端与所述计时器的停止计时输入端连接，所述计时器的输出端与所述处理器的第二输入端连接； 所述处理器输出命令信号至所述计时器的命令输入端，所述计时器的脉冲输出端输出脉冲信号至所述超声波发射电路的输入端使所述超声波发射电路开始工作，所述超声波发射电路的控制输出端驱动所述超声波发射探头发射超声波，同时所述超声波发射电路的反馈输出端输出计时反馈信号至所述计时器的开始计时输入端使所述计时器开始计时；所述超声波发射探头发射的超声波经过动脉壶内液体传播后被所述超声波接收探头接收，所述超声波接收探头将所接收的超声波信号输入至所述超声波接收电路，所述超声波接收电路将所述超声波信号进行过滤放大处理后将处理后的信号输送至所述过零检测电路； 所述过零检测电路的第一输出端输出传播结束信号至所述处理器的第一输入端使所述处理器等待接收所述计时器输送的传播时间信号，同时所述过零检测电路输出停止计时信号至所述计时器，所述计时器计算超声波在所述动脉壶中的传播时间并将所述传播时间输入至所述处理器的第二输入端，所述处理器根据所述传播时间计算获得相对血容量且所述处理器根据如下公式计算相对血容量
2.根据权利要求I所述的在线相对血容量检测装置，其特征在于所述计时器设置有脉冲发生单元、计时单元和算术逻辑单元； 所述脉冲发生单元的输入端与所述命令输入端连接，所述脉冲发生单元的输出端与所述脉冲输出端连接； 所述计时单元设置有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述第一输入端与所述等待计时输入端连接，所述第二输入端与所述停止计时输入端连接，所述第三输入端与所述开始计时输入端连接，所述输出端与所述算术逻辑单元的输入端连接，所述算术逻辑单元的输出端与所述计算结果输出端连接。
3.根据权利要求2所述的在线相对血容量检测装置，其特征在于所述超声波发射电路设置有初态声强反馈输出端，所述超声波接收电路设置有终态声强反馈输出端，所述处理器设置有初态声强输入端、终态声强输入端； 所述初态声强反馈输出端与所述初态声强输入端连接，所述终态声强反馈输出端与所述终态声强输入端连接； 所述处理器根据如下公式计算获得超声波在血液中的超声衰减系数
4.根据权利要求I或者2或3所述的在线相对血容量检测装置，其特征在于所述超声波发射探头发射的超声波频率设置为2-5MHZ。
5.根据权利要求4所述的在线相对血容量检测装置，其特征在于还设置有显示装置、输入装置及通信接口； 所述处理器设置有用于输出结果的第三输出端、用于接收外部输入信息的第三输入端及用于与通信接口连接的通信端； 所述显示装置与所述处理器的第三输出端连接，所述输入装置与所述处理器的第三输入端连接，所述通信接口与所述通信端连接。
6.根据权利要求5所述的在线相对血容量检测装置，其特征在于所述显示装置设置为IXD显示器，所述输入装置设置为键盘。
7.一种在线相对血容量检测方法，采用如权利要求I至6任意一项所述的在线相对血容量检测装置检测，其特征在于包括如下步骤， (O开启所述在线血容量检测装置，所述处理器和所述计时器完成初始化设置； (2)所述处理器的第一输出端输出命令信号至所述计时器的命令输入端，所述计时器的脉冲输出端输出脉冲信号至所述超声波发射电路的输入端使所述超声波发射电路开始工作，所述超声波发射电路的控制输出端驱动所述超声波发射探头发射超声波，同时所述超声波发射电路的反馈输出端输出计时反馈信号至所述计时器的开始计时输入端使所述计时器开始计时； (3)所述超声波发射探头发射的超声波经过动脉壶内的液体传播后被所述超声波接收探头接收，所述超声波接收探头将所接收的超声波信号输入至所述超声波接收电路； (4 )所述超声波接收电路对所述超声波信号进行过滤放大处理后将处理后的信号输送至所述过零检测电路； (5)所述过零检测电路的第一输出端输出传播结束信号至所述处理器的第一输入端使所述处理器等待接收所述计时器输送的传播时间信号，同时所述过零检测电路输出停止计时信号至所述计时器； (6)所述计时器计算超声波在所述动脉壶中的传播时间并将所述传播时间输入至所述处理器的第二输入端，所述处理器计算获得相对血容量，所述处理器根据如下公式计算相对血容量
8.根据权利要求7所述的在线相对血容量检测方法，其特征在于所述处理器根据所述传播时间计算获得相对血容量，具体的还进行去除系统电路延迟因子影响处理，其过程是，处理器将计算器计算获得的传播时间与电路延迟影响因子相减后得到实际传播时间，再根据所述相对血容量公式计算获得相对血容量值； 其中，电路延迟影响因子在进行血液透析前进行测量得到，具体测量方法是 当动脉壶的直径为dl时可以测得超声波在动脉壶血液中的传播时间τ 1，再次测量时改变静脉壶的直径为d2，其余的变量保持不变，测得超声波在动脉壶血液中的传播时间τ 2,根据公式τ = (dl* τ 2_d2* τ I) /(dl_d2)计算得到电路延迟时间τ。
9.根据权利要求8所述的在线相对血容量检测方法，其特征在于所述超声波发射电路的声强反馈输出端输出初态声强信息至所述处理器的初态声强输入端，所述过滤放大电路的终态声强反馈输出端将终态声强信息输送至所述处理器的终态声强输入端，所述处理器计算获得超声波衰减系数且所述处理其根据如下公式获得超声波衰减系数
10.根据权利要求9所述的在线相对血容量检测方法，其特征在于所述处理器的处理结果通过所述显示装置进行显示。
全文摘要
一种在线相对血容量检测装置及检测方法，装置设置有处理器、计时器、超声波发射电路、超声波接收电路、过零检测电路以及设置于动脉壶两侧的超声波发射探头和超声波接收探头；处理器设置为MSP430单片机，计时器具体设置为TDC—GP2计时器。该在线血容量检测装置及检测方法通过测定超声波在血液中的传播时间准确及时计算相对血容量，通过超声波发射探头和超声波接收探头设置于动脉壶两侧测量，具有非侵入的特点，此外还具有实时、便捷、可重复、测试结果精确的特点，可以辅助医护人员实时检测透析患者的相对血容量，从而有效判断透析患者的干体重。
文档编号A61M1/14GK102697522SQ20121017842
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者夏武兵, 范江红, 蒋顺忠 申请人:贝恩医疗设备(广州)有限公司