血液流速檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】一種血液流速檢測(cè)裝置，其包括本體、第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器、第二超聲波發(fā)射器、第二超聲波接收器、控制單元；控制單元控制第一超聲波發(fā)射器、第二超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)；第一超聲波接收器接收到第一超聲波脈沖信號(hào)后向控制單元發(fā)送信號(hào)、第二超聲波接收器接收到第二超聲波脈沖信號(hào)后向控制單元發(fā)送信號(hào)；控制單元根據(jù)V=C（T2-T1）/（T1+T2）計(jì)算得到血流速度V，其中C為超聲波的傳播速度。本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確，使用簡(jiǎn)便。
【專利說(shuō)明】血液流速檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001]本發(fā)明涉及人體組織局部血液流速測(cè)量裝置，尤其涉及一種利用超聲波的血液流速檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微循環(huán)是血液循環(huán)的重要組成部分，人體物質(zhì)交換的80%以上在微血管區(qū)域完成，對(duì)它的研究，有利于認(rèn)識(shí)發(fā)病機(jī)理，分析判斷病情。血液流速是其中的重要指標(biāo)。目前，常用的測(cè)量血液流速的方法包括DoppIer方法、氙同位素法和熱流動(dòng)法等。DoppIer方法包括超聲Doppler方法和激光Doppler方法,這兩種方法是利用反射光波、聲波的Doppler頻移來(lái)計(jì)算血液的流速，目前已有成熟的產(chǎn)品，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴；氙同位素法通過(guò)探測(cè)注射到局部組織內(nèi)的氙同位素的流失速度來(lái)測(cè)量血液流速。這是一種侵入式方法，又使用具有放射性的物質(zhì)，對(duì)被測(cè)量者的傷害大。
[0003]提供一種成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度相對(duì)較高的血液流速測(cè)量裝置一直是本領(lǐng)域人員研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精確的血液流速檢測(cè)裝置。
[0005]本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置，其包括本體、第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器、第二超聲波發(fā)射器、第二超聲波接收器、控制單元；所述本體包括底面、第一側(cè)、第二側(cè)；底面與待測(cè)者皮膚緊密接觸；第一側(cè)與第二側(cè)分別位于本體的相反側(cè)；第一超聲波發(fā)射器和第二超聲波接收器設(shè)置于本體的第一側(cè)，且第一超聲波發(fā)射器和第二超聲波接收器的超聲波傳播方向與底面成第一預(yù)定角度；第二超聲波發(fā)射器和第一超聲波接收器設(shè)置于本體的第二側(cè)，且第二超聲波發(fā)射器和第一超聲波接收器的超聲波傳播方向與底面成第二預(yù)定角度；控制單元控制第一超聲波發(fā)射器、第二超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)；第一超聲波接收器接收到第一超聲波脈沖信號(hào)后向控制單元發(fā)送信號(hào)、第二超聲波接收器接收到第二超聲波脈沖信號(hào)后向控制單元發(fā)送信號(hào)；第一超聲波發(fā)射器發(fā)射第一超聲波脈沖信號(hào)，第一超聲波脈沖信號(hào)順次穿過(guò)本體的第一側(cè)、血液、本體的第二側(cè)后被第一超聲波接收器接收，控制單兀根據(jù)第一超聲波發(fā)射器發(fā)射第一超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間和第一超聲波接收器接收到第一超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間得到第一超聲波脈沖信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間Tl ;第二超聲波發(fā)射器發(fā)射第二超聲波脈沖信號(hào)，第二超聲波脈沖信號(hào)順次穿過(guò)本體的第二側(cè)、血液、本體的第一側(cè)后被第二超聲波接收器接收，控制單元根據(jù)第二超聲波發(fā)射器發(fā)射第二超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間和第二超聲波接收器接收到第二超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間得到第二超聲波脈沖信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間T2 ;控制單元根據(jù)V=C (T2-T1)/ (T1+T2)計(jì)算得到血流速度V，其中C為超聲波的傳播速度。
[0006]優(yōu)選地，第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器、第二超聲波發(fā)射器、第二超聲波接收器為超聲換能器。[0007]優(yōu)選地，所述第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器為同一個(gè)以半雙工模式工作的超聲換能器。所述第二超聲波發(fā)射器、第二超聲波接收器為同一個(gè)以半雙工模式工作的超聲換能器。
[0008]優(yōu)選地，所述第一預(yù)定角度與第二預(yù)定角度相同。最優(yōu)選地，所述第一預(yù)定角度與第二預(yù)定角度為45°。
[0009]優(yōu)選地，所述第一超聲波脈沖信號(hào)和第二超聲波脈沖信號(hào)是被同時(shí)發(fā)射的。
[0010]優(yōu)選地，所述第一超聲波脈沖信號(hào)發(fā)射預(yù)定時(shí)間后才發(fā)射第二超聲波脈沖信號(hào)。
[0011]優(yōu)選地，第一超聲波脈沖信號(hào)和/或第二超聲波脈沖信號(hào)是通過(guò)過(guò)零檢測(cè)法檢測(cè)。
[0012]本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確，使用簡(jiǎn)便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置的原理示意圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置的主要部件電連接關(guān)系圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置的第一實(shí)施例示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置的第二實(shí)施例示意圖；
[0017]圖5是圖3、4的血液流速檢測(cè)裝置的波形示意圖；
[0018]圖6是本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置的第三實(shí)施例示意圖；
[0019]圖7是本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置的第四實(shí)施例示意圖；
[0020]圖8是圖6、7的血液流速檢測(cè)裝置的波形示意圖；
[0021 ] 圖9是過(guò)零檢測(cè)電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0023]假設(shè)血管上兩點(diǎn)P1、P2的距離為L(zhǎng)，血流速度為V，超聲波速度為C，則超聲波傳輸方向與血流方向一致時(shí)，超聲波由Pl點(diǎn)到P2點(diǎn)的時(shí)間為:
[0024]Tl=L/ (C+V)(式 I);
[0025]超聲波由P2點(diǎn)到PI點(diǎn)的時(shí)間為:
[0026]T2=L/ (C-V)(式 2);
[0027]聯(lián)立式I和式2，得到:
[0028]V=C (T2-T1)/ (T1+T2)(式 3)。
[0029]也就是說(shuō)，如圖2所示，要想知道血管2中流動(dòng)的血液的流速，僅需知道從超聲波發(fā)射器Ila發(fā)射超聲波信號(hào)至超聲波接收器Ilb的時(shí)間和從超聲波發(fā)射器12a發(fā)射超聲波信號(hào)至超聲波接收器12b的時(shí)間。
[0030]下面，結(jié)合圖1、2說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0031]本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置主要包括本體10、第一超聲波發(fā)射器11a、第一超聲波接收器lib、第二超聲波發(fā)射器12a、第二超聲波接收器12b以及控制單元20。
[0032]第一超聲波發(fā)射器11a、第二超聲波接收器12b設(shè)置在本體10的第一側(cè)；第一超聲波接收器I lb、第二超聲波發(fā)射器12a設(shè)置在本體10的第二側(cè)。本體10的第一側(cè)與第二側(cè)分別位于本體的相反兩側(cè)。
[0033]如圖1所示，第一超聲波發(fā)射器11a、第一超聲波接收器lib、第二超聲波發(fā)射器12a、第二超聲波接收器12b的超聲波傳輸路徑均(如帶箭頭的曲線所示)與本體10的底面成預(yù)定角度。這里，優(yōu)選地為45°，也可以是30° -60°。第一超聲波發(fā)射器11a、第一超聲波接收器lib、第二超聲波發(fā)射器12a、第二超聲波接收器12b超聲波傳輸路徑與底面所成的角度可以是一致的，也可以是各不相同，也可以是兩兩相同。優(yōu)選地，它們與底面保持相同角度。
[0034]控制單元20控制第一、第二超聲波發(fā)射器I la、12a發(fā)射超聲波，第一、第二超聲波接收器llb、12b接收到超聲波信號(hào)后向控制器20發(fā)送信號(hào)。
[0035]控制單兀20控制第一超聲波發(fā)射器Ila發(fā)射超聲波脈沖信號(hào),該超聲波脈沖信號(hào)順序穿過(guò)本體第一側(cè)、血液、本體第二側(cè)后由第一超聲波接收器Ilb接收，第一超聲波接收器Ilb收到該超聲波脈沖信號(hào)后向控制器發(fā)送信號(hào)。
[0036]控制單元20控制第二超聲波發(fā)射器12a發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)，該超聲波脈沖信號(hào)順序穿過(guò)本體第二側(cè)、血液、本體第一側(cè)后由第二超聲波接收器12b接收，第二超聲波接收器12b收到該超聲波脈沖信號(hào)后向控制器發(fā)送信號(hào)。
[0037]這里，控制單元20可以是控制第一、第二超聲波發(fā)射器lla、12a同時(shí)(同步)發(fā)射超聲波脈沖，如與圖3、4對(duì)應(yīng)的圖5的A、B所示，則第一、第二超聲波接收器lib、12b接收的超聲波脈沖信號(hào)如圖5中C、D所示。由第一超聲波發(fā)射器Ila發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)第一超聲波接收器Ilb的時(shí)間為Tl，由第二超聲波發(fā)射器12a發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)第二超聲波接收器12b的時(shí)間為T2。
[0038]這里，控制單元20也可以是控制第一、第二超聲波發(fā)射器lla、12a先后(異步)發(fā)射超聲波脈沖，如與圖6、7對(duì)應(yīng)的圖8的A、B所示，則第一、第二超聲波接收器lib、12b接收的超聲波脈沖信號(hào)如圖8中C、D所示。由第一超聲波發(fā)射器Ila發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)第一超聲波接收器Ilb的時(shí)間為Tl,由第二超聲波發(fā)射器12a發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)第二超聲波接收器12b的時(shí)間為T2。
[0039]控制單元20根據(jù)V=C (T2-T1) / (T1+T2)計(jì)算得到血流速度V，其中C為超聲波的傳播速度。
[0040]這里超聲波脈沖的檢測(cè)可以通過(guò)過(guò)零法檢測(cè)，如圖9所示。即對(duì)脈沖信號(hào)微分，檢測(cè)到零點(diǎn)即認(rèn)為是檢測(cè)到脈沖或脈沖達(dá)到。由于脈沖檢測(cè)常用到過(guò)零法，這里不再贅述。[0041 ] 本發(fā)明中，超聲波發(fā)射器和超聲波接收器均由超聲換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0042]由于同一個(gè)超聲換能器既可以實(shí)現(xiàn)超聲波發(fā)射也可以實(shí)現(xiàn)超聲波接收，所以，本發(fā)明也可以是用同一個(gè)超聲換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)第一超聲波發(fā)射器Ila和第二超聲波接收器12b，用同一個(gè)超聲換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)第二超聲波發(fā)射器12a和第一超聲波接收器lib。即超聲換能器以半雙工方式工作，分時(shí)進(jìn)行收發(fā)操作。
[0043]如圖3所示，為以半雙工工作的換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置，其中第一、第二超聲波發(fā)射器同步發(fā)射。
[0044]整個(gè)電路的時(shí)序由時(shí)序發(fā)生器控制。首先，開(kāi)關(guān)Kl閉合同時(shí)開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi)以發(fā)射超聲波，超聲信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)功分器后同時(shí)加到由換能器實(shí)現(xiàn)的第一超聲波發(fā)射器Ila和第二超聲波發(fā)射器12a上。然后，Kl斷開(kāi)K2閉合，以接收超聲波。作為第一超聲波發(fā)射器Ila的換能器產(chǎn)生的超聲波穿過(guò)主體第一側(cè)、血液、本體的第二側(cè)后被由換能器實(shí)現(xiàn)的第一超聲波接收器Ilb接收，由換能器實(shí)現(xiàn)的第一超聲波接收器Ilb接收到超聲信號(hào)后發(fā)出電信號(hào)，送至脈沖信號(hào)接收電路，控制單元由此計(jì)算得到Tl。由換能器實(shí)現(xiàn)的第二超聲波發(fā)射器12a產(chǎn)生的超聲波穿過(guò)主體第二側(cè)、血液、本體的第一側(cè)后被由換能器實(shí)現(xiàn)的第二超聲波接收器12b接收，由換能器實(shí)現(xiàn)的第二超聲波接收器12b接收到超聲信號(hào)后發(fā)出電信號(hào)，送至脈沖信號(hào)接收電路，控制單元由此得到T2?？刂茊卧?0根T1、T2計(jì)算得到血流速度。
[0045]圖4的工作原理與圖3相同，區(qū)別在于采用四個(gè)換能器分別實(shí)現(xiàn)第一超聲波發(fā)射器11a、第二超聲波發(fā)射器12a、第一超聲波接收器lib、第二超聲波接收器12b，所以每個(gè)換能器的功能固定，不需要在接收和發(fā)射之間進(jìn)行切換。
[0046]如圖6所示，為以半雙工工作的換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的血液流速檢測(cè)裝置，其中第一、第二超聲波發(fā)射器異步發(fā)射。[0047]整個(gè)電路的時(shí)序由時(shí)序發(fā)生器控制。首先，Kl閉合接通第一超聲波發(fā)射器11a，K2閉合接通第一超聲波接收器Ilb ;信號(hào)源向第一超聲波發(fā)射器Ila發(fā)送電信號(hào),第一超聲波發(fā)射器Ila產(chǎn)生第一超聲波，第一超聲波順次經(jīng)過(guò)本體第一側(cè)、血管、本體第二側(cè)后被第一超聲波接收器Ilb接收，第一超聲波接收器Ilb向脈沖信號(hào)接收電路發(fā)送電信號(hào)，由此控制單元計(jì)算得到圖8中的Tl ;然后，Kl閉合接通第二超聲波發(fā)射器12a，K2閉合接通第二超聲波接收器12b,信號(hào)源向第二超聲波發(fā)射器12a發(fā)送電信號(hào),第二超聲波發(fā)射器12a產(chǎn)生第二超聲波，第二超聲波順次經(jīng)過(guò)本體第二側(cè)、血管、本體第一側(cè)后被第二超聲波接收器12b接收，第二超聲波接收器12b向脈沖信號(hào)接收電路發(fā)送電信號(hào)，由此控制單元計(jì)算得到圖8中的T2 ;控制單元根據(jù)T1、T2計(jì)算得到血液流速。
[0048]圖7的工作原理與圖6相同，區(qū)別在于采用四個(gè)換能器分別實(shí)現(xiàn)第一超聲波發(fā)射器11a、第二超聲波發(fā)射器12a、第一超聲波接收器lib、第二超聲波接收器12b，所以每個(gè)換能器的功能固定，不需要在接收和發(fā)射之間進(jìn)行切換。
[0049]本發(fā)明原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，僅需要少量元器件和簡(jiǎn)單的計(jì)算就可以得到血流速度；而且，本發(fā)明與現(xiàn)有的通過(guò)多普勒頻移來(lái)測(cè)定血液流速的技術(shù)完全不同，無(wú)需涉及頻率，僅僅是利用超聲波的傳輸速度，為利用超聲波測(cè)定血液流速開(kāi)辟了新途徑。
【權(quán)利要求】
1.一種血液流速檢測(cè)裝置，其包括本體、第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器、第二超聲波發(fā)射器、第二超聲波接收器、控制單元； 所述本體包括底面、第一側(cè)、第二側(cè)；底面與待測(cè)者皮膚緊密接觸；第一側(cè)與第二側(cè)分別位于本體的相反側(cè)； 第一超聲波發(fā)射器和第二超聲波接收器設(shè)置于本體的第一側(cè)，且第一超聲波發(fā)射器和第二超聲波接收器的超聲波傳播方向與底面成第一預(yù)定角度；第二超聲波發(fā)射器和第一超聲波接收器設(shè)置于本體的第二側(cè)，且第二超聲波發(fā)射器和第一超聲波接收器的超聲波傳播方向與底面成第二預(yù)定角度； 控制單元控制第一超聲波發(fā)射器、第二超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)；第一超聲波接收器接收到第一超聲波脈沖信號(hào)后向控制單元發(fā)送信號(hào)、第二超聲波接收器接收到第二超聲波脈沖信號(hào)后向控制單元發(fā)送信號(hào)； 第一超聲波發(fā)射器發(fā)射第一超聲波脈沖信號(hào)，第一超聲波脈沖信號(hào)順次穿過(guò)本體的第一側(cè)、血液、本體的第二側(cè)后被第一超聲波接收器接收，控制單兀根據(jù)第一超聲波發(fā)射器發(fā)射第一超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間和第一超聲波接收器接收到第一超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間得到第一超聲波脈沖信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間Tl ;第二超聲波發(fā)射器發(fā)射第二超聲波脈沖信號(hào)，第二超聲波脈沖信號(hào)順次穿過(guò)本體的第二側(cè)、血液、本體的第一側(cè)后被第二超聲波接收器接收，控制單元根據(jù)第二超聲波發(fā)射器發(fā)射第二超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間和第二超聲波接收器接收到第二超聲波脈沖信號(hào)的時(shí)間得到第二超聲波脈沖信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間T2 ； 控制單元根據(jù)V=C (T2-T1)/ (T1+T2)計(jì)算得到血流速度V，其中C為超聲波的傳播速度。
2.如權(quán)利要求1所述血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器、第二超聲波發(fā)射器、第二超聲波接收器為超聲換能器。
3.如權(quán)利要求2所述血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器為同一個(gè)以半雙工模式工作的超聲換能器。
4.如權(quán)利要求2或3所述血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述第二超聲波發(fā)射器、第二超聲波接收器為同一個(gè)以半雙工模式工作的超聲換能器。
5.如權(quán)利要求1所述血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述第一預(yù)定角度與第二預(yù)定角度相同。
6.如權(quán)利要求5所述血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述第一預(yù)定角度與第二預(yù)定角度為45°。
7.如權(quán)利要求1所述的血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述第一超聲波脈沖信號(hào)和第二超聲波脈沖信號(hào)是被同時(shí)發(fā)射的。
8.如權(quán)利要求1所述的血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:所述第一超聲波脈沖信號(hào)發(fā)射預(yù)定時(shí)間后才發(fā)射第二超聲波脈沖信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的血液流速檢測(cè)裝置，其特征在于:第一超聲波脈沖信號(hào)和/或第二超聲波脈沖信號(hào)是通過(guò)過(guò)零檢測(cè)法檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】A61B8/06GK103479396SQ201310472492
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】李開(kāi)元, 王衛(wèi)東, 張笑潮 申請(qǐng)人:王衛(wèi)東