專利名稱：多功能高血壓治療儀及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療儀器及其控制制方法，屬治療儀器，可作為中老年高血壓患者日常治療儀器，基于生物反饋原理通過慢呼吸治療高血壓，并能自動(dòng)切換功能達(dá)到日常治療、檢測(cè)患者行為數(shù)據(jù)的作用。
背景技術(shù)：
高血壓是引起心血管疾病的重要因素，目前，國(guó)內(nèi)外主要的高血壓治療方法為藥物治療。但是由于長(zhǎng)期昂貴的用藥費(fèi)用，再加上復(fù)雜的治療方案，患者常難以堅(jiān)持服用抗壓藥。同時(shí)服用抗壓藥也存在著很多副作用，如抑郁，血管神經(jīng)性水腫、睡眠功能障礙等。因此，陸續(xù)出現(xiàn)了一些非藥物的高血壓治療方法，一般的治療原理是通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)、生物場(chǎng)作用于人體特定部位特別是指中醫(yī)所述的穴位，達(dá)到治療高血壓的作用，但是這種方法僅是在使用后的一小段時(shí)間內(nèi)有降低血壓的效果，過后血壓又會(huì)恢復(fù)到原先的水平。目前市場(chǎng)上治療機(jī)理明確、療效顯著得高血壓治療儀器非常缺乏。國(guó)內(nèi)外近年來(lái)的研究表明，人體生命節(jié)律及生命活動(dòng)量和人體血壓之間具有緊密的聯(lián)系，大量基礎(chǔ)研究表明，人體的呼吸節(jié)律和人體血壓之間具有調(diào)控關(guān)系，通過呼吸節(jié)律的訓(xùn)練，可以有效的調(diào)控患者血壓水平?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明，人體受內(nèi)外環(huán)境的不良刺激，會(huì)引起反復(fù)的精神緊張和創(chuàng)傷，導(dǎo)致大腦皮層和抑制過程失調(diào)，皮層下血管舒縮中樞形成以血管收縮神經(jīng)沖動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的興奮灶，引起全身小動(dòng)脈痙攣，周圍阻力增高，因而導(dǎo)致高血壓。同時(shí)不良的刺激還導(dǎo)致內(nèi)分泌失調(diào)，使兒茶酚胺和腎上腺素分泌增多，從而影響了血管的反應(yīng)性，引起血壓升高。因此，利用藥物以外的身心放松治療方法，可使血壓穩(wěn)步下降，并長(zhǎng)期穩(wěn)定在理想水平。 慢呼吸是各種與調(diào)息相關(guān)的養(yǎng)生訓(xùn)練如中醫(yī)氣功、瑜珈等中所采用的一種訓(xùn)練方法，通過慢呼吸使人的身體和心理放松，可以降低血壓。但是中醫(yī)氣功、瑜珈等類似的養(yǎng)生訓(xùn)練方法一般需要專人的指導(dǎo)，患者需要通過較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)時(shí)間，才得于掌握正確的訓(xùn)練方法，因此， 該方法使用并不方便，使用方便的呼吸訓(xùn)練儀器來(lái)對(duì)治療高血壓就成為一種需要。目前需要進(jìn)行慢呼吸訓(xùn)練的高血壓患者大多為中老年，而計(jì)步相關(guān)功能是一些中老年人常用的，以此來(lái)統(tǒng)計(jì)日常行為活動(dòng)的數(shù)據(jù)。用于評(píng)估日?；顒?dòng)量、配合調(diào)理、養(yǎng)生和主動(dòng)療法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前問題，擬根據(jù)生物反饋原理，研制一種使用方便、便于攜帶的多功能高血壓治療儀，以用戶自身的呼吸作為反饋控制信號(hào)，引導(dǎo)患者調(diào)節(jié)呼吸率，從而達(dá)到方便的治療高血壓的目的。且具有計(jì)步功能，可以進(jìn)行用戶日常行為活動(dòng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。儀器自動(dòng)檢測(cè)人體的狀態(tài)，選擇開啟的功能模式，兩種功能可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，不需用戶進(jìn)行操作。本發(fā)明解決計(jì)步功能的基本思路是將計(jì)步模塊整合在主板上，至于主機(jī)內(nèi)部。計(jì)步器目前國(guó)內(nèi)技術(shù)已相對(duì)成熟，加速度傳感器等以及工作原理可直接移植。計(jì)步模塊受控于核心控制模塊，核心控制模塊根據(jù)計(jì)步模塊檢測(cè)到參數(shù)來(lái)判定用戶是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而選擇開啟高血壓治療訓(xùn)練功能或者計(jì)步功能。本發(fā)明解決高血壓治療訓(xùn)練功能的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是新型高血壓治療儀包括包括低頻電刺激模塊、電極、呼吸傳感器、USB接口、數(shù)據(jù)采集模塊、核心控制模塊、 存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、鍵盤、電源模塊、呼吸信號(hào)傳輸接口、引導(dǎo)信號(hào)傳輸接口、計(jì)步功能模塊。所述呼吸傳感器所檢測(cè)到呼吸節(jié)律信號(hào)包括呼氣及吸氣變化過程信息。呼吸傳感器給出的是頻率信號(hào)。所述刺激信號(hào)為低頻電刺激信號(hào)，也是呼吸引導(dǎo)信號(hào)。引導(dǎo)方法為當(dāng)人體感受到低頻電刺激的時(shí)候，進(jìn)行吸氣；低頻電刺激間隔的時(shí)段中，進(jìn)行呼氣，嚴(yán)格按照信號(hào)的時(shí)間跨度進(jìn)行呼吸和吸氣訓(xùn)練。所述吸氣信號(hào)和呼氣信號(hào)的持續(xù)時(shí)間是一個(gè)可以調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)變化參數(shù)。對(duì)該參數(shù)調(diào)節(jié)的方法是核心控制模塊根據(jù)所采集的呼吸節(jié)律信號(hào)進(jìn)行分析處理， 并計(jì)算吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間及吸呼比，對(duì)低頻引導(dǎo)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制修改，每次低頻電刺激的時(shí)間和間隔時(shí)間分別為包括本次所得到的吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間在內(nèi)的前2 5次呼吸節(jié)律信號(hào)的吸氣時(shí)間平均值和呼氣時(shí)間平均值的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)0. 2s 2s，其中，兩者分別延長(zhǎng)的時(shí)間由本次吸呼時(shí)間比所決定。所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)通過呼吸傳感器檢測(cè)的呼吸節(jié)律信號(hào)數(shù)據(jù)及計(jì)步相關(guān)數(shù)據(jù)，通過所述鍵盤可以選擇所存儲(chǔ)的具體呼吸數(shù)據(jù)或者計(jì)步數(shù)據(jù)，由所述顯示模塊顯示。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)可以通過USB接口傳送至計(jì)算機(jī)保存和處理，因?yàn)槭褂玫氖卿囯姵?，故電源模塊也可以通過USB接口進(jìn)行可重復(fù)充電。所述主機(jī)為小型便攜式，可夾在腹帶上，可將電極貼片束在腹帶內(nèi)，用戶隨身攜帶，不會(huì)影響正常的工作和生活。本發(fā)明的技術(shù)效果是有三種模式可進(jìn)行選擇，模式1為高血壓治療模式，在此模式下計(jì)步功能處于關(guān)閉狀態(tài)，模式2為計(jì)步模式，這個(gè)情況下高血壓治療功能處于關(guān)閉狀態(tài)，模式3下兩種模式可自動(dòng)切換。在模式3下，當(dāng)儀器檢測(cè)到用戶處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，切換到高血壓治療訓(xùn)練模式，此時(shí)通過呼吸傳感器實(shí)時(shí)采集患者的呼吸節(jié)律信息，根據(jù)呼吸節(jié)律產(chǎn)生特定的低頻刺激引導(dǎo)信號(hào)，引導(dǎo)高血壓患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，從而達(dá)到降低血壓的目的；當(dāng)儀器檢測(cè)到用戶處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，切換到計(jì)步模式，對(duì)用戶每天行走步數(shù)和距離進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。該儀器便于攜帶、使用方便。以用戶的呼吸節(jié)律信號(hào)作為反饋控制信號(hào)引導(dǎo)用戶進(jìn)行慢呼吸的控制方法包括以下步驟由呼吸傳感器檢測(cè)患者呼吸節(jié)律信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集模塊采集用戶的呼吸節(jié)律信號(hào)，所獲得的呼吸節(jié)律信號(hào)經(jīng)核心控制模塊處理分析，得到呼吸節(jié)律信號(hào)的特征參數(shù)，包括呼吸率、吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間、吸呼比，將這些特征參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，并據(jù)此修改低頻電刺激模塊所產(chǎn)生的低頻電刺激信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。用戶感受到通過電極貼片傳達(dá)的刺激信號(hào)，并按照此呼吸指導(dǎo)信號(hào)的節(jié)律進(jìn)行呼氣和吸氣。在整個(gè)引導(dǎo)過程中，儀器以上述的方法，循環(huán)地引導(dǎo)用戶進(jìn)行呼吸，最終使呼吸率降低到6 10次/分或更低。本發(fā)明儀器對(duì)用戶日常的呼吸節(jié)律信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的控制方法是利用呼吸傳感器采集用戶的日常呼吸節(jié)律信號(hào)，并將這些信號(hào)及采集日期和采集時(shí)間段，存儲(chǔ)在主機(jī)的存儲(chǔ)模塊。通過鍵盤，用戶選擇所存儲(chǔ)的任意一個(gè)數(shù)據(jù)，由核心控制模塊進(jìn)行分析，得出該日該時(shí)間段內(nèi)用戶的呼吸率，并由顯示模塊進(jìn)行顯示。用戶由此能了解自己日常的呼吸率，使其在不使用儀器的時(shí)候可以有意識(shí)地調(diào)整自己的呼吸。存儲(chǔ)模塊內(nèi)日常呼吸節(jié)律信號(hào)通過 USB接口傳送至計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)和分析。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1.本發(fā)明功能結(jié)構(gòu)2.本發(fā)明實(shí)施例多功能高血壓治療儀的結(jié)構(gòu)框圖。圖3.本發(fā)明實(shí)施例多功能高血壓治療儀使用說(shuō)明。圖4.本發(fā)明實(shí)施例多功能高血壓治療儀工作方法流程。在圖1、圖2和圖3中1.高血壓治療功能結(jié)構(gòu)，2.計(jì)步功能結(jié)構(gòu)，3.呼吸傳感器， 接口，7.計(jì)步功能模塊，8.數(shù)據(jù)采集模塊，9.呼吸信號(hào)傳輸接口，10 刺激模塊，12.引導(dǎo)信號(hào)傳輸接口，13.核心控制模塊，14. PC機(jī)，15. 塊，17.人體，18.便攜式主機(jī)，19.腹帶。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施案例作進(jìn)一步的說(shuō)明如圖1所示，本實(shí)施例多功能高血壓治療儀，主機(jī)功能結(jié)構(gòu)為高血壓治療功能結(jié)構(gòu)1，計(jì)步功能結(jié)構(gòu)2，便攜式主機(jī)18包括呼吸傳感器3，電極4，鍵盤5，USB接口 6，計(jì)步功能模塊7，數(shù)據(jù)采集模塊8，呼吸信號(hào)傳輸接口 9，存儲(chǔ)模塊10，低頻電刺激模塊11，引導(dǎo)信號(hào)傳輸接口 12，核心控制模塊13，顯示模塊 15，電源模塊16。本實(shí)施例中呼吸傳感器通過呼吸信號(hào)傳輸接口 9與便攜式主機(jī)18相連； 電極貼片4和便攜式主機(jī)18的引導(dǎo)信號(hào)傳輸接口 12相連接。實(shí)施例中，低頻電刺激模塊11產(chǎn)生低頻電刺激信號(hào)，分別用于引導(dǎo)吸氣和呼氣節(jié)律，所述吸氣和呼氣引導(dǎo)節(jié)律是一個(gè)可以調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)變化參數(shù)，核心控制模塊13根據(jù)所采集的呼吸節(jié)律信號(hào)進(jìn)行分析處理，計(jì)算吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間及吸呼比，從而對(duì)引導(dǎo)刺激信號(hào)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制修改，低頻引導(dǎo)信號(hào)產(chǎn)生和間隔時(shí)間分別為包括本次所得到的吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間在內(nèi)的前2 5次呼吸節(jié)律信號(hào)的吸氣時(shí)間平均值和呼氣時(shí)間平均值的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)0. 2s 2s，其中，兩者分別延長(zhǎng)的時(shí)間由本次吸呼時(shí)間比所決定。實(shí)施例中，通過呼吸傳感器3檢測(cè)的呼吸節(jié)律信號(hào)數(shù)據(jù)及計(jì)步功能模塊7產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊10內(nèi)，通過所述鍵盤5可以選擇所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，由所述核心控制模塊 13進(jìn)行分析，結(jié)果由所述顯示模塊15顯示。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊10中的呼吸節(jié)律信號(hào)數(shù)據(jù)和計(jì)步數(shù)據(jù)可以通過USB接口 6傳送至PC機(jī)14保存和處理，因?yàn)槭褂玫氖卿囯姵?，故電源模塊16也可以通過USB接口 6進(jìn)行可重復(fù)充電。在以用戶的呼吸節(jié)律信號(hào)作為反饋控制信號(hào)引導(dǎo)用戶進(jìn)行慢呼吸的控制方法為 由呼吸傳感器3檢測(cè)呼吸節(jié)律信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集模塊8采集用戶的呼吸節(jié)律信號(hào)，核心控制模塊13對(duì)呼吸節(jié)律信號(hào)進(jìn)行分析處理，并據(jù)此計(jì)算呼吸率、吸呼比(吸氣時(shí)間與呼氣時(shí)間的比值)，存儲(chǔ)模塊10進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通過顯示模塊15顯示上述呼吸數(shù)據(jù)。同時(shí)從存儲(chǔ)模塊10中取出包括本次所得到的吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間在內(nèi)的前2 5次呼吸節(jié)律信號(hào)數(shù)據(jù)，分別求這2 5個(gè)次呼吸節(jié)律信號(hào)的吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間的平均值，并根據(jù)本次吸呼比
4.電極，5.鍵盤，6. USB .存儲(chǔ)模塊，11.低頻電 .顯示模塊，16.電源模在該吸氣時(shí)間平均值和呼氣時(shí)間平均值的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)0. 2s 2s，其中，兩者分別延長(zhǎng)的時(shí)間由本次吸呼時(shí)間比所決定。將這兩個(gè)延長(zhǎng)后的時(shí)間值分別修改低頻電刺激模塊11產(chǎn)生的引導(dǎo)刺激信號(hào)時(shí)間及間隔。用戶感受到低頻刺激信號(hào)遵循此引導(dǎo)信號(hào)的節(jié)律進(jìn)行呼氣和吸氣。儀器以上述的方法，循環(huán)地引導(dǎo)用戶進(jìn)行呼吸，最終使呼吸率降低到6 10次/分并保持。圖3為本發(fā)明實(shí)施例多功能高血壓治療儀使用說(shuō)明。如圖主機(jī)為小型便攜式，可夾在腹帶上，可將電極貼片束在腹帶內(nèi)，用戶隨身攜帶，不會(huì)影響正常的工作和生活。圖4為本發(fā)明實(shí)施例多功能高血壓治療儀工作方法流程。儀器開始通過計(jì)步功能模塊7反饋的信號(hào)判定人體處于何種狀態(tài)。若是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則開啟計(jì)步功能模式，此時(shí)高血壓治療訓(xùn)練功能處于休眠狀態(tài)。核心控制模塊13檢測(cè)到鍵盤5有操作進(jìn)行設(shè)定改變時(shí)，則存儲(chǔ)模塊10存儲(chǔ)改變的參數(shù)，然后轉(zhuǎn)入計(jì)步功能。若沒有鍵盤操作則直接轉(zhuǎn)入計(jì)步功能。步數(shù)及步長(zhǎng)數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊10中。若是核心控制模塊判定用戶處于靜止?fàn)顟B(tài)，即計(jì)步模塊7沒有給出有效步數(shù)增加數(shù)據(jù)，則判定開啟高血壓治療訓(xùn)練模式，計(jì)步模式進(jìn)入休眠狀態(tài)。此時(shí)核心控制模塊13判定鍵盤操作類型，如有設(shè)定操作則按照操作反饋， 如10 45秒內(nèi)未有鍵盤5的操作改變則開始訓(xùn)練，用戶遵循引導(dǎo)信號(hào)進(jìn)行呼吸，呼吸信號(hào)經(jīng)過分析處理之后進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示等，之后核心控制模塊利用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生下一次的低頻引導(dǎo)信號(hào)，此過程循環(huán)往復(fù)。
權(quán)利要求
1.多功能高血壓治療儀，包括電極、呼吸傳感器、USB接口、數(shù)據(jù)采集模塊、核心控制模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、鍵盤、電源模塊、呼吸信號(hào)傳輸接口、引導(dǎo)信號(hào)傳輸接口，其特征在于包括低頻電刺激模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高血壓治療儀，其特征在于所述多功能高血壓治療儀包括一個(gè)計(jì)步功能模塊，計(jì)步功能模塊包括加速度傳感器及外周電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的多功能高血壓治療儀，其特征在于治療儀分為三種工作模式，可通過鍵盤模塊進(jìn)行選擇，通過鍵盤選擇模式1后核心控制模塊控制計(jì)步模塊進(jìn)入休眠，其他模塊正常工作，此時(shí)為高血壓治療模式；通過鍵盤選擇模式2后核心控制模塊控制呼吸傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、呼吸信號(hào)傳輸接口進(jìn)入休眠，其他模塊正常工作，此時(shí)為計(jì)步模式；通過鍵盤選擇模式3后所有模塊正常工作，此時(shí)為高血壓治療模式和計(jì)步模式自動(dòng)切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能高血壓治療儀，其特征在于在模式3下，若計(jì)步功能模塊檢測(cè)到患者處于步行狀態(tài)，則向核心控制模塊發(fā)出數(shù)據(jù)，進(jìn)行工作模式的選擇，進(jìn)入計(jì)步功能模式；若計(jì)步功能模塊檢測(cè)到患者處于非步行狀態(tài)，則不向核心控制模塊發(fā)出數(shù)據(jù)， 核心控制模塊控制治療儀進(jìn)行高血壓治療。
5.如權(quán)利要求3所述的多功能高血壓治療儀，高血壓訓(xùn)練模式或計(jì)步相關(guān)功能模式下產(chǎn)生的呼吸參數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、人體步行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)模塊內(nèi)，通過所述鍵盤選擇所要顯示的數(shù)據(jù)類型，由所述核心控制模塊進(jìn)行分析、處理，結(jié)果由所述顯示模塊顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高血壓治療儀，其特征在于治療儀進(jìn)行高血壓治療時(shí)，呼吸傳感器檢測(cè)到呼吸信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集模塊預(yù)處理之后，得到呼吸節(jié)律電信號(hào)，進(jìn)入核心控制模塊進(jìn)行分析，計(jì)算得到呼吸節(jié)律電信號(hào)的特征參數(shù)呼吸率、吸氣時(shí)間、呼氣時(shí)間及吸呼比，存儲(chǔ)模塊記錄下這些特征參數(shù)，之后核心控制模塊基于這些特征參數(shù)控制低頻電刺激模塊產(chǎn)生引導(dǎo)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能高血壓治療儀，其特征在于所述高血壓治療訓(xùn)練模式中刺激節(jié)律為產(chǎn)生低頻電刺激與停止低頻電刺激的節(jié)奏變化。
全文摘要
本發(fā)明多功能高血壓治療儀，用于高血壓患者日常自行高血壓治療，屬于醫(yī)療儀器。為小型便攜式，用戶日常生活中佩戴。本發(fā)明包括高血壓治療模式部分、計(jì)步模式部分、呼吸傳感器、電極。高血壓治療模式下利用從新型呼吸傳感器檢測(cè)出的高血壓患者的呼吸節(jié)律信號(hào)作為生物反饋信號(hào)，由核心控制模塊控制刺激信號(hào)產(chǎn)生模塊生成引導(dǎo)患者呼吸的低頻電刺激信號(hào)，通過電極給予患者，引導(dǎo)其進(jìn)行慢呼吸。計(jì)步模式下記錄用戶日常步行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)。本發(fā)明具有便攜、成本低、使用簡(jiǎn)單，可有效降低高血壓的優(yōu)點(diǎn)和功能。
文檔編號(hào)A61N1/36GK102274579SQ20111011731
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者刁子驥, 劉洪英, 皮喜田, 鄭小林, 高小強(qiáng) 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)