基于瑞利波的颅内压无创监测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于瑞利波的颅内压无创监测仪，包括超声波发送驱动模块、信号接收电路模块、头戴式监测器和计算机模块；所述头戴式监测器包括超声波发送换能器和超声波接收换能器。本发明专利技术基于瑞利波声弹性效应的颅内压无创监测仪，通过设置超声波发送驱动模块和超声波发送器，用于在颅骨中激发出瑞利波，通过设置超声波接收器和接收信号电路模块用于接收在颅骨中传播的瑞利波，通过计算机解调后，能够根据初始信号和末端信号之间的相位差计算得出颅内压值，本颅内压监测仪不仅能够实现对患者颅内压的无创监测，而且测量数据准确，能够满足临床应用要求，不需要单独设置监测房间，并具有能够长时间在线监测和移动颅内压监测的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗器械
，具体涉及一种基于超声瑞利波声弹性效应的颅内压监测仪。
技术介绍
超声波技术作为一种无损监测手段，广泛应用于医疗仪器、食品分析、质量控制、材料探伤和地球物理等领域。以前人们认为超声波参数是材料的固有属性，不会随着应力的改变而改变，但自从1953年Hughes为了采用超声波方法测量固体的三阶弹性模量而初步提出固体声弹理论和1968年Tatsuo提出声弹双折射效应以来，人们开始认为超声波参数与材料内部的应力是有关的。超声波波速、相位等参数与应力之间的关系称为应力-声学效应或声弹性效应，近年来成为一个研究的热点，并逐渐被应用于各工程及应用领域。如采用超声波测岩石应力、焊接残余应力、螺栓应力等等。在颅内压监测领域，目前临床上常用的有创监测法需要对患者进行一定的外科手术，患者不仅需要承受一定的疼痛，给患者的生活带来不便，并且还存在容易造成颅内感染及不适于长时间在线监测等问题。有创监测法要求患者采取特殊的固定体位，会给患者带来一定的不适感。所以，目前颅内压无创监测法已经成为颅内压监测的研究热点和发展方向，但已有的无创监测法均达不到准确测量的要求，无法实现成熟的临床应用。而且，目前的无创监测法大多无法实现长时间在线实时监测，或者难以实现移动监测和事故现场监测的临床应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于瑞利波的颅内压无创监测仪，该监测仪并采用嵌入式计算机来实现本仪器，该颅内压无创监测法不仅能够实现对长时间在线实时监测和移动监测等，而且测量数据准确，能够满足临床应用要求。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案，一种基于瑞利波的颅内压无创监测仪，包括超声波发送驱动模块、信号接收电路模块、头戴式监测器和计算机模块；所述头戴式监测器包括超声波发送换能器和超声波接收换能器；超声波发送驱动模块，用于产生初始高频信号；超声波发送换能器，与所述超声波发送驱动模块相连，并将所述超声波发送驱动模块输出的初始高频信号转换为弹性机械波，弹性机械波经楔子转换为在颅骨中传播的瑞利波；超声波接收换能器，瑞利波经过一段时间在颅骨中的传播后，受到颅内压的调制，瑞利波经楔子转换为弹性机械波，所述弹性机械波被超声波接收换能器所接收，超声波接收换能器将接收到的弹性机械波转换为待处理的末端高频电信号；信号接收电路模块，与所述超声波接收换能器相连，用于对所述末端高频信号鉴频、锁相，通过滤波器将其中与所述初始高频信号频率相同的信号成分滤出，并输出至计算机模块；所述计算机模块与所述超声波发送驱动模块和信号接收电路模块相连，对所述末端高频信号计算出与原始信号之间的相位差，并根据该相位差计算出颅内压值。进一步，所述计算机模块为嵌入式计算机模块。进一步，所述头戴式监测器还包括固定装置，所述固定装置将连接带固定于头颅上。进一步，所述固定装置包括第一固定端、第二固定端以及连接第一固定端与第二固定端的且具有弹性的头带结构。进一步，所述楔子具有一斜面，该斜面与超声波发送换能器/超声波接收换能器固定连接；在使用时，所述楔子的底面紧贴于头部。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于瑞利波声弹性效应的颅内压无创监测仪，根据瑞利波声弹性效应，将颅骨视为一个弹性固体，事实上这与实际情况是符合的。当颅内压升高时，颅骨内壁受到的应力发生变化，那么在颅骨中传播的瑞利波，其相位差也会相应发生改变，从相位差的改变即可计算出颅内压值；而本专利技术基于瑞利波声弹性效应的颅内压监测仪，通过设置超声波发送驱动模块和超声波发送器，用于在颅骨中激发出瑞利波，通过设置超声波接收器和接收信号电路模块用于接收在颅骨中传播的瑞利波，通过计算机解调后，能够根据初始信号和末端信号之间的相位差计算得出颅内压值，本颅内压监测仪不仅能够实现对患者颅内压的无创监测，而且测量数据准确，性能可靠，能够满足临床应用要求，不需要单独设置监测房间，并具有能够长时间在线监测和移动颅内压监测的优点。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术基于瑞利波声弹性效应的颅内压监测仪实施例的结构示意图；图2为采用本实施例基于瑞利波声弹性效应的颅内压监测仪对颅脑模型进行颅内压监测的模拟试验结构示意图。图3为模拟颅内压升高力学机制的颅脑模型实验结构示意图；图4为仿真实验所测得的颅内压值与理论上有限元仿真计算结果的对比关系图；图5为头戴式监测器右侧剖视图；图6为头戴式监测器的俯视图；图7为楔子的示意图；图8为头带结构示意图；图9为颅脑模型的有限元仿真模型。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。如图1所示，为本专利技术基于瑞利波声弹性效应的颅内压监测仪实施例的结构示意图。本实施例基于瑞利波的颅内压无创监测仪，包括计算机1、超声波发送驱动模块2、头戴式监测器和信号接收电路模块3，头戴式监测器包括超声波发送换能器4、超声波接收换能器5。其中，超声波发送驱动模块2用于产生初始高频信号；超声波发送换能器4与超声波发送驱动模块2相连，并将超声波发送驱动模块2输出的初始高频信号转换为弹性机械波，经过一个楔子8将该机械波转换为在颅骨13中传播的瑞利波；超声波接收换能器5用于接收在颅骨中传播的瑞利波，并将接收到的瑞利波转换为末端高频信号；信号接收电路模块3与超声波接收换能器5相连，用于对末端高频信号鉴频、锁相，并将与初始高频信号具有相同频率的末端信号成分的相位差输出至计算机1；计算机1与超声波发送驱动模块2和信号接收电路模块3相连，根据末端高频信号的相位差计算出颅内压值的变化。优选的，计算机1为嵌入式计算机，能够将颅内压无创监测仪小型化、便携化。本实施例基于瑞利波声弹性效应的颅内压无创监测仪，利用瑞利波声弹性效应，将颅腔视为一个密闭的容器，内部充满颅脑组织，当颅内压升高时，颅骨受到的应力发生改变，在颅骨中传播瑞利波的参数也会随着该应力的变化而发生相应的变化；而本专利技术基于瑞利波声弹性效应的颅内压无创监测仪，通过设置超声波发送驱动模块2和超声波发送换能器4，用于在颅骨中激发出瑞利波；通过设置超声波接收换能器5和信号接收电路模块3用于接收在颅骨中传播的瑞利波，通过计算机1解调后，能够根据发送和接收到的瑞利波参数的变化计算得出颅内压值，即颅内压监测仪不仅能够实现对患者颅内压的无创监测，而且测量数据准确，能够满足临床应用要求，本实施例的颅内压监测仪具有小型化、智能化和嵌入式仪器等优点，能够实现在线实时监测和便携式监测等目标，且不需要在专门的房间中放置设备，可直接在病床边实施监测和事故现场的颅内压移动监测，不需要做任何外科手术，避免了颅内感染。在本实施例中，所述楔子具有一45°斜面81，该斜面与超声波发送换能器/超声波接收换能器固定连接；在使用时，所述楔子的底面82紧贴于头部。在本实施例中，超声波发送换能器4、超声波接收换能器5通过具有韧性的连接带12连接。在本实施例中，头戴式监测器还包括固定装置，所述固定装置将连接带固定于颅骨13上。进一步，所述固定装置包括第一固定端14、第二固定端15以及连接第一固定端与第二固定端的且具有弹性的头带结构16。所述头带结构包括主体161和垫片162。主体为弧形结构，主体采用软胶成型，其弹性大大提高，从而使所述头带结构达到佩带舒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于瑞利波的颅内压无创监测仪，其特征在于：包括超声波发送驱动模块、信号接收电路模块、头戴式监测器和计算机模块；所述头戴式监测器包括超声波发送换能器和超声波接收换能器；超声波发送驱动模块，用于产生初始高频信号；超声波发送换能器，与所述超声波发送驱动模块相连，并将所述超声波发送驱动模块输出的初始高频信号转换为弹性机械波，弹性机械波经楔子转换为在颅骨中传播的瑞利波；超声波接收换能器，瑞利波经过一段时间在颅骨中的传播后，受到颅内压的调制，瑞利波经楔子转换为弹性机械波，所述弹性机械波被超声波接收换能器所接收，超声波接收换能器将接收到的弹性机械波转换为待处理的末端高频电信号；信号接收电路模块，与所述超声波接收换能器相连，用于对所述末端高频信号鉴频、锁相，通过滤波器将其中与所述初始高频信号频率相同的信号成分滤出，并输出至计算机模块；所述计算机模块与所述超声波发送驱动模块和信号接收电路模块相连，对所述末端高频信号计算出与原始信号之间的相位差，并根据该相位差计算出颅内压值。

【技术特征摘要】
1.一种基于瑞利波的颅内压无创监测仪，其特征在于：包括超声波发送驱动模块、信号接收电路模块、头戴式监测器和计算机模块；所述头戴式监测器包括超声波发送换能器和超声波接收换能器；超声波发送驱动模块，用于产生初始高频信号；超声波发送换能器，与所述超声波发送驱动模块相连，并将所述超声波发送驱动模块输出的初始高频信号转换为弹性机械波，弹性机械波经楔子转换为在颅骨中传播的瑞利波；超声波接收换能器，瑞利波经过一段时间在颅骨中的传播后，受到颅内压的调制，瑞利波经楔子转换为弹性机械波，所述弹性机械波被超声波接收换能器所接收，超声波接收换能器将接收到的弹性机械波转换为待处理的末端高频电信号；信号接收电路模块，与所述超声波接收换能器相连，用于对所述末端高频信号鉴频、锁相，通过滤波器将其中与所述初始高频信号频率相同的信号成分滤出，并输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴军，潘志方，罗旭，
申请(专利权)人：西南医科大学，吴军，
类型：发明
国别省市：四川;51