一种重力环境负荷试验系统论文和设计-岳俊苗

全文摘要

本实用新型提供了一种重力环境负荷试验系统，包括：直立倾斜试验床：包括底座和可相对于底座倾斜的床体，床体用于支撑受试者；监测装置：安装在床体或底座上，包括主控单元、生理参数采集单元和床体参数采集单元，生理参数采集单元和床体参数采集单元分别与主控单元连接，床体参数采集单元用于采集床体的倾斜角度和负压筒内的压强，生理参数采集单元用于采集受试者的生理参数；负压筒：可拆卸地安装在床体上，用于控制受试者的下半身处于真空状态下，负压筒与床体参数采集单元连接，以传输负压筒内的压强数据。本实用新型在重力环境负荷试验时，实时同步进行生理参数数据采集、直立倾斜运动和负压筒气压的调节，操作更简单，安全。

主设计要求

1.一种重力环境负荷试验系统，其特征在于，包括：直立倾斜试验床：包括底座和可相对于底座倾斜的床体，所述床体用于支撑受试者；监测装置：安装在所述床体或底座上，包括主控单元、生理参数采集单元和床体参数采集单元，所述生理参数采集单元和床体参数采集单元分别与所述主控单元连接，所述床体参数采集单元用于采集床体的倾斜角度和负压筒内的压强，所述生理参数采集单元用于采集受试者的生理参数；负压筒：可拆卸地安装在床体上，用于控制受试者的下半身处于真空状态下，所述负压筒与所述床体参数采集单元连接，以传输所述负压筒内的压强数据。

设计方案

1.一种重力环境负荷试验系统，其特征在于，包括：

直立倾斜试验床：包括底座和可相对于底座倾斜的床体，所述床体用于支撑受试者；

监测装置：安装在所述床体或底座上，包括主控单元、生理参数采集单元和床体参数采集单元，所述生理参数采集单元和床体参数采集单元分别与所述主控单元连接，所述床体参数采集单元用于采集床体的倾斜角度和负压筒内的压强，所述生理参数采集单元用于采集受试者的生理参数；

负压筒：可拆卸地安装在床体上，用于控制受试者的下半身处于真空状态下，所述负压筒与所述床体参数采集单元连接，以传输所述负压筒内的压强数据。

2.根据权利要求1所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述负压筒包括筒体、密封装置和气压控制装置，所述密封装置安装在负压筒的开口位置以对所述筒体进行密封，所述气压控制装置安装在筒体内，以控制筒体内的压强变化。

3.根据权利要求2所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述密封装置包括密封囊和密封控制组件，所述密封控制组件包括第一传感器和第一气压调节装置，所述第一传感器与所述第一气压调节装置连接，所述第一气压调节装置根据所述第一传感器的感应数据调节所述密封囊内的气压。

4.根据权利要求2所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述气压控制装置包括第二传感器与第二气压调节装置，所述第二传感器与所述第二气压调节装置连接，所述第二气压调节装置根据所述第二传感器的数据调节所述筒体内的气压。

5.根据权利要求2所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述筒体内还包括背板调节机构，所述背板调节机构包括背板调节电机和背板，所述背板调节电机控制背板沿着筒体的延伸方向从筒体的开口位置移动至筒体底部，以运送受试者的腿部至筒体内。

6.根据权利要求2所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述筒体的底部还设置有踏板调节机构，所述踏板调节机构包括踏板调节电机和踏板，所述踏板调节电机控制踏板在筒体的底部位置沿着筒口方向上升和下降，以支撑受试者的双脚，调节受试者位于筒体内的高度。

7.根据权利要求3所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述密封囊包括多个气囊，多个气囊沿所述筒体开口处的内壁分布，形成相互排列的褶皱气囊圈。

8.根据权利要求1所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述底座上包括倾斜装置和旋转装置，所述旋转装置安装在底座的一端，并与床体的一端连接，床体在以所述旋转装置为轴倾斜，所述倾斜装置包括倾斜电机，所述倾斜电机与水平面呈角度固定安装在底座上，并朝向旋转装置一侧，所述倾斜电机的推杆一侧与床体连接，所述倾斜电机的电机筒一侧固定在底座上，推杆伸出电机桶，推动所述床体以所述旋转装置为轴旋转以使所述床体相对于底座倾斜。

9.根据权利要求1所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，所述底座上还包括升降装置，所述升降装置包括升降台、升降电机和第三传感器，所述升降台支撑所述床体上下升降，所述第三传感器设置在升降台上并随所述升降台上升和下降，以测量所述升降台移动的高度，所述第三传感器与所述床体参数采集单元连接。

10.根据权利要求1所述的重力环境负荷试验系统，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置与所述主控单元连接，以显示获取的床体参数和受试者的生理参数。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种重力环境负荷试验系统。

背景技术

重力环境负荷试验是人为地定量改变正常血容量和血液分布，是心血管系统强而有效的应激因素，对特因环境下人体血液动力学变化是一种较理想的无创伤性研究方法。重力环境负荷试验模拟正加速度(G﹢)特别是合并被动直立体位变化(HUT)能够定性定量的反应循环系统的调控能力，对心脑血管的功能状态及神经体液调节能力进行诊断，是人体生理效应非常好的负荷试验方法。

重力环境负荷试验系统，是建立在通过被动直立体位变化，同时施以一定量的腰部以下的负压环境，过程中对受试者进行临床症状，心电图监测，血压监测，脑电图监测，脑血氧饱和度监测，经颅多普勒监测，超声心动图，核素心肌灌注显像等生理指标的实时动态监测来实现的。特别是负压环境的压强梯度，能够对人体产生稳定而定量的负荷，可以对重力应激下自发性压力感受器-心率反射反应性进行评定，实现心脑血管疾病的医学诊断。

当前，受试者穿好负压裤、贴好心电电极后，躺到立位床上，转为平卧位后再绑上血压袖带和脉搏传感器。待心率接近静息心率时，记录2次心电、血压、脑血氧饱和度、脉图作为对照值。在负压裤内压力-4.0kpa(-30mmHg)2分钟后，将床体转为75°立位，立位时间为20min。立位中始终维持负压裤内压力-4.0kpa压力。记录平卧位、负压1min、立位即刻、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20min时的血压、脉图和脑血氧饱和度。整个试验中连续记录心电。立位中如被试者出现明显的植物神经反应和\/或心率、血压明显下降，立即终止实验。

实用新型人发现，当前的直立倾斜试验至少存在以下问题：

受试者穿戴负压裤，是一个既麻烦又体验很差的方式，同时如果是多人共用的话卫生消毒不好达标；

由于缺乏统一的监控系统，各种生理参数采集装置(心电图监测，血压监测，脑电图监测，脑血氧饱和度监测，经颅多普勒监测，超声心动图，核素心肌灌注显像等)以及直立倾斜试验床均需独立操作，测试人员需要边观察各生理参数采集装置的数据，边手动操作直立倾斜试验床，操作上非常不便；

3、由于各种生理参数采集显示较为滞后，一般为3-5秒，而受试者出现阳性体征的时间较短，一般为3秒，这样在受试者出现阳性体征时，生理参数可能还没有显示阳性体征时的参数，造成医护人员无法及时记录受试者出现阳性体征时真实的生理参数；

4、在重力环境负荷试验中，若受试者出现身体不适(例如，出现阳性体征)，需要对受试者进行施救时，传统的方式是既要将直立倾斜试验床回落到水平位置，又要把负压裤的压力卸载掉，对操作者来说是一个效率低下的慌乱过程。因此不便于及时对受试者及时进行救治。

因此，需要一种集成式、自动操控、便于对受试者及时进行救治重力环境负荷试验系统。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种重力环境负荷试验系统，以解决当前的重力环境负荷试验中无法自动控制床体的角度并同时记录生理参数，且受试者出现身体不适时，无法开展有效快速救治的问题。

为实现上述目的，本实用新型公开一种重力环境负荷试验系统，包括：

直立倾斜试验床：包括底座和可相对于底座倾斜的床体，所述床体用于支撑受试者；

可选的，所述负压筒包括筒体、密封装置和气压控制装置，所述密封装置安装在负压筒的开口位置以对所述筒体进行密封，所述气压控制装置安装在筒体内，以控制筒体内的压强变化。

可选的，所述密封装置包括密封囊和密封控制组件，所述密封控制组件包括第一传感器和第一气压调节装置，所述第一传感器与所述第一气压调节装置连接，所述第一气压调节装置根据所述第一传感器的感应数据调节所述密封囊内的气压。

可选的，所述气压控制装置包括第二传感器与第二气压调节装置，所述第二传感器与所述第二气压调节装置连接，所述第二气压调节装置根据所述第二传感器的数据调节所述筒体内的气压。

可选的，所述筒体内还包括背板调节机构，所述背板调节机构包括背板调节电机和背板，所述背板调节电机控制背板沿着筒体的延伸方向从筒体的开口位置移动至筒体底部，以运送受试者的腿部至筒体内。

可选的，所述筒体的底部还设置有踏板调节机构，所述踏板调节机构包括踏板调节电机和踏板，所述踏板调节电机控制踏板在筒体的底部位置沿着筒口方向上升和下降，以支撑受试者的双脚，调节受试者位于筒体内的高度。

可选的，所述密封囊包括多个气囊，多个气囊沿所述筒体开口处的内壁分布，形成相互排列的褶皱气囊圈。

可选的，所述底座上包括倾斜装置和旋转装置，所述旋转装置安装在底座的一端，并与床体的一端连接，床体在以所述旋转装置为轴倾斜，所述倾斜装置包括倾斜电机，所述倾斜电机与水平面呈角度固定安装在底座上，并朝向旋转装置一侧，所述倾斜电机的推杆一侧与床体连接，所述倾斜电机的电机筒一侧固定在底座上，推杆伸出电机桶，推动所述床体以所述旋转装置为轴旋转以使所述床体相对于底座倾斜。

可选的，所述底座上还包括升降装置，所述升降装置包括升降台、升降电机和第三传感器，所述升降台支撑所述床体上下升降，所述第三传感器设置在升降台上并随所述升降台上升和下降，以测量所述升降台移动的高度，所述第三传感器与所述床体参数采集单元连接。

可选的，还包括显示装置，所述显示装置与所述主控单元连接，以显示获取的床体参数和受试者的生理参数

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的重力环境负荷试验系统，其包括直立倾斜试验床和负压筒，负压筒安装在自立倾斜试验床的床体上，并与直立倾斜试验床上的监测装置连接通信，监测装置上包括生理参数采集单元和床体参数采集单元，可以同时对床体的倾斜角度以及受试者的生理参数进行测量，根据监测的受试者的身体状况，同步控制床体的倾斜角度，当生理参数出现异常时，控制床体恢复到初始状态以便于及时抢救受试者，整个过程可通过该重力环境负荷试验系统自动完成。同时本申请还包括负压筒，将负压筒的监测装置也与主控单元连接，以便于同步控制负压筒的工作状态，通过负压筒让受试者的下肢在负压状态下，获取的身体生理参数更准确，更利于医学诊断。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。可以理解，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的重力环境负荷试验系统组合图；

图2为本实用新型实施例提供的重力环境负荷试验系统倾斜状态示意图；

图3为本实用新型实施例提供的重力环境负荷试验系统模块框图；

图4为本实用新型实施例提供的负压筒立体图；

图5为本实用新型实施例提供的负压筒剖面图；

图6为本实用新型实施例提供的负压筒侧面图；

图7为本实用新型实施例的医用下体负压筒的腰部密封囊的模拟结构图；

图8为本实用新型实施例的医用下体负压筒的腰部密封囊的结构示意图。

图9为本实用新型实施例提供的重力环境负荷试验系统整体剖面示意图；

图10为本实用新型实施例重力环境负荷试验系统整体侧面示意图；

图11为本实用新型实施例重力环境负荷试验系统显示装置示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的实施例进行清楚、完整的描述。可以理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都落入本实用新型保护的范围。

图1-图3例示了根据本实用新型一种重力环境负荷试验系统，包括：

直立倾斜试验床100：包括底座110和可相对于底座倾斜的床体120，所述床体120用于支撑受试者；

监测装置200：安装在所述床体120或底座110上，包括主控单元210、生理参数采集单元220和床体参数采集单元230，所述生理参数采集单元220和床体参数采集单元230分别与所述主控单元210连接，所述床体参数采集单元230用于采集床体120的倾斜角度和负压筒300内的压强，所述生理参数采集单元220用于采集受试者的生理参数；

负压筒300：可拆卸地安装在床体120上，用于控制受试者的下半身处于真空状态下，所述负压筒300与所述床体参数采集单元230连接，以传输所述负压筒300内的压强数据。

本实用新型通过监测装置200自动获取床体120的使用状态，且自动控制生理参数采集单元220采集人体的生理参数，同时设置有负压筒，可测量受试者的下肢在负压状态下的生理参数，并实时根据采集的生理参数自动调整床体120的姿态，保障受试者测试的安全，当受试者测试过程中出现异常情况，自动调整床体120姿态，且能及时准确地获取生理参数，操作简单方便，自动化程度高。

在本申请中，生理参数采集单元220包括一种或多种生理采集接口，在一实施例中，包括心电图监测，血压监测，脑电图监测，脑血氧饱和度监测，经颅多普勒监测，超声心动图，核素心肌灌注显像等中的一种或多种，生理参数采集单元220可安装在床体120或底座110的任意位置，由于受试者是躺在床体120上的，优选的方案为该生理参数采集单元220的采集端口安装在床体120附近，以方便通过该采集端口采集人体的相关生理参数。

在本申请中，负压筒300为一种可密封的，可真空状态的装置，将受试者的下肢容置在负压筒300内，在真空状态下，改变受试者的心脏负荷，观察受试者的生理参数并进行诊断。要使负压筒300测量数据准确，需要保证负压筒300的密闭性，因此，本申请的一实施例中，请参阅图4，负压筒300包括筒体310、密封装置320和气压控制装置330，在筒体310位置，设置有固定连接板360，通过固定连接板360将整个负压筒300固定在床体120上。固定的方式可以是滑槽的方式，也可以是螺栓固定的方式，只要能将负压筒300固定在床体120上，且能够随着床体120倾斜而不脱落即可。在本实施例中，所述密封装置320安装在负压筒300的开口位置以对所述筒体310进行密封，所述气压控制装置320安装在筒体310内，以控制筒体310内的压强变化。

在一实施例中，请参阅图5-图6，密封装置320包括密封囊321和密封控制组件322，所述密封控制组件322包括第一传感器3221和第一气压调节装置3222，所述第一传感器3221与所述第一气压调节装置3222连接，所述第一气压调节装置3222根据所述第一传感器3221的感应数据调节所述密封囊内的气压。在一实施例中，第一传感器3221安装在密封囊321位置，感应是否有受试者的下肢容置在筒体300内，当感应到受试者容置在筒体300内的预定位置时，控制第一气压调节装置3222队密封囊321进行调节，以使密封囊321充气并紧贴受试者，以使筒体310内部为密封状态。

在第一气压调节装置3222中包括一个正压传感器(图未示)和气泵(图未示)，气泵根据正压传感器监测的密封囊321内的数据队密封囊321进行充气或泄气。进一步的，结合图4，密封囊321与受试者接触的位置还设置有旋转套3211和旋转把手3212，旋转把手3212与旋转套3211连接，以控制旋转套3211旋转，在密封囊321的挤压下使旋转套3211与受试者更贴近，使筒体310的气密性更强。

在一实施例中，密封囊321包括多个气囊，多个气囊沿所述筒体开口处的内壁分布，形成相互排列的褶皱气囊圈。图7示出了本实用新型另一个实施例的医用下体负压筒的密封囊321的模拟结构图。如图所示，密封囊321沿筒状结构内壁分布，当负压测试开始时，密封囊321充气膨胀，充气好后，在通过旋转把手3212旋转密封囊321固定旋转套3211填补筒体310的筒口与受试者腰部的缝隙，在筒内负压的情况下保持筒体310的密封性。典型的，作为密封囊321的气囊上沿和下沿之间的距离为90-100mm。另外，密封囊321的气囊在筒体310的长度方向上的数量包括但不限于一个。优选的，气囊的材料为硅橡胶。典型的，当筒体310内压力为50mmHg且密封囊321加压膨胀至气囊压力为30mmHg时，停放40分钟后，负压筒内剩余压力≤15mmHg。

图8示出了本实用新型的另一个实施例的医用下体负压筒的密封囊321的结构示意图。如图所示，密封囊321可以由筒体310的筒状结构剖面方向上的多个气囊构成。多个气囊在筒体310的筒状结构剖面方向上沿筒体的筒状结构内壁分布，并在充气时相互挤压。典型的，每片气囊的形状为均匀的椭圆形、扇形或矩形，椭圆长轴、扇形边或矩形长边的长度约为50-150mm，气囊的数量约为10-30片。每片气囊的A端覆盖挤压前一片气囊的B端，同时每片气囊的B端被后一片气囊的A端覆盖挤压，由此环筒状内壁形成密集且整齐排列的褶皱气囊圈，再通过旋转，使得每片气囊与身体进行挤压达到密封的效果。优选的，在筒体310的筒长方向，由多个气囊组成的气囊圈的数量包括但不限于一个。本实用新型的该实施例能够方便地更换破损处的单片气囊，有利于筒体的维护。

本实用新型实施例提供的医用下体负压筒，通过密封囊321的气囊及密封方式设计，能够实现良好的密封性能，保证医用下体负压筒中的负压稳定和受试者生理参数的精度，从而提高下体负压测量诊断血管迷走神经性晕厥的效率和准确度。

在一实施例中，所述气压控制装置330包括第二传感器331与第二气压调节装置332，所述第二传感器331与所述第二气压调节装置332连接，所述第二气压调节装置332根据所述第二传感器331的数据调节所述筒体310内的气压。

在一实施例中，第二气压调节装置332包括抽气泵，用于抽取筒体310内的气体，以使筒体310达到负压状态，因此本实施例中的第二传感器为负压传感器，监测密封状态下的筒体310的气压是否达到预设的负压状态。

在本实施例中，本上述的第一传感器3221和第二传感器331以及第一气压调节装置3222和第二气压调节装置332都可以与主控单元210连接，主控单元210通过接受第一传感器3221和第二传感器331的数据，分别控制第一气压调节装置3222和第二气压调节装置332动作。具体的，当监测到有受试者进入筒体310内，并达到预设位置后，控制第一气压调节装置3222的气泵工作，对密封囊321进行充气，同时通过正压传感器检测密封囊321的压力，当密封囊321的压力达到预设值时，停止充气。密封囊321充气后，启动连接第二气压调节装置332以对筒体310进行抽气，同时通过与之连接的第二压力传感器332实时检测筒体310内的负压值，用采集值与预设值进行对比，当差值较大时，使第二气压调节装置332中的漩涡高速运转，当负压值接近预设值时，使涡流风机缓慢运行，平稳接近预设值，当负压值达到预设值时，保持风机匀速运行；如负压值高于预设值，可以开启第二气压调节装置332的调节电磁阀进行放气，使气压升高，通过不断采集负压值，调整风机转速，使负压值一直与预设值相等，以达到恒压的目的。试验结束后，停止涡流风机的运转，使筒体310内的压力值回到常压(大气压)；控制第二气压调节装置332内的打气泵反向运转，将密封囊321中的空气抽出，气囊放空，以便受试者离开筒体310。如本实用新型与直立倾斜试验系统同时使用，那么本实用新型的操作是在床体120达到预设的角度值后开始工作的。

具体的，在一实施例中，筒体310采用钢化玻璃，不仅保证了筒体310的结构强度还可以在本实用新型工作时通过玻璃观察筒体内受试者的下体实时情况，筒体310还可以由其他钢化、透明材料制成。

具体的，筒体的负压范围在50-65mmHg范围内，能够因下体负压引起受试者血压、心率等生理参数的变化。典型的，当筒体内抽负压达到65mmHg泄压后，钢化玻璃材质的筒体侧面12无永久变形。典型的，由钢化玻璃材质制成的密封筒体102保证的筒体内的气密性约为在筒体内压力为50mmHg时，停放40分钟后，剩余压力≤35mmHg。

在一实施例中，所述筒体310内还包括背板调节机构340，所述背板调节机构340包括背板调节电机341和背板342，所述背板调节电机341控制背板342沿着筒体310的延伸方向从筒体的开口位置移动至筒体310底部，以运送受试者的腿部至筒体内。使用的时候，背板342在背板调节电机341的控制下，从筒体310内移动至筒体310外，受试者将腿放在背板342上，通过绑带343固定住双腿，背板调节电机341运送受试者的腿至筒体310内。

进一步的，所述筒体310的底部还设置有踏板调节机构350，所述踏板调节机构包括踏板调节电机351和踏板352，所述踏板调节电机351控制踏板352在筒体310的底部位置沿着筒口方向上升和下降，以支撑受试者的双脚，调节受试者位于筒体内的高度。优选的，踏板352为柔性结构，以减弱涡流风机在抽吸时因震动带给受试者的不适感，也可以在负压测试的过程中维持受试者的平衡性。

在一实施例中，请参阅图9，所述底座110上包括倾斜装置130和旋转装置140，所述旋转装置130安装在底座的一端，并与床体120的一端连接，床体120在以所述旋转装置130为轴倾斜，所述倾斜装置130包括倾斜电机132和倾斜传感器131，所述倾斜电机与水平面呈角度固定安装在底座上，并朝向旋转装置一侧，所述倾斜电机的推杆一侧与床体连接，所述倾斜电机的电机筒一侧固定在底座上，推杆伸出电机桶，推动所述床体120以所述旋转装置为轴旋转以使所述床体相对于底座110倾斜。进一步的，所述旋转装置140为铰接结构，铰接座和转轴分别安装在底座110和床体120上，以使床体120相对于底座110转动。而控制床体120运动的为倾斜装置130，在本身中，倾斜电机132与主控单元210连接，以控制床体120倾斜，所述倾斜传感器131与床体采集单元230连接，以检测床体120倾斜的角度。

在一实施例中，所述底座110上还包括升降装置150，所述升降装置包括升降台151、升降电机152和第三传感器153，所述升降台151支撑所述床体120上下升降，所述第三传感器153设置在升降台151上并随所述升降台151上升和下降，以测量所述升降台移动的高度，所述第三传感器153与所述床体参数采集单元230连接。

在一实施例中，请参阅图10-图11，在底座110和床体120上，还设置有很多输出接口240，这些输出接口与主控单元210连接，以便于将相关数据输出，或者相互之间进行连接，实现采集和信号处理的目的。在一实施例中，还包括显示装置400，所述显示装置400与所述输出接口240连接，以显示获取的床体参数和受试者的生理参数。

本实用新型在重力环境负荷试验时，基于所获得的受试者的生理参数数据，判断受试者出现阳性体征时，生成对应的床体姿态和负压筒压力强度，调节控制指令在预定时间内将床体调整到抢救位，负压筒气压强度卸载到预定参数值，同时将受试者体位调整到头低位，降低了受试者的施救风险。本实用新型能够实时同步进行生理参数数据采集、直立倾斜运动和负压筒气压的调节。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

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一种重力环境负荷试验系统论文和设计

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