高压氧舱内生理信号采集与辅助治疗一体化的综合装置

本发明属于生物医疗，具体涉及一种高压氧舱内对人体生理信号进行采集与辅助治疗一体化的综合装置。

背景技术：

1、由外伤导致的脑损伤包括脑血管病属于神经系统疾患，当神经细胞受损后，带来的后果比较严重。此外，随着人口老龄化的加剧以及环境污染的因素，因脑部疾病致残和死亡人数逐年攀升，因此开拓更有效的干预治疗技术或方法的研究迫在眉睫。

2、医用高压氧舱做为一种普及的医疗设备，对于治疗一氧化碳中毒、气栓病、脑外伤、脑血管疾病、厌氧菌感染、缺血缺氧性脑病等方面具有显著的效果。高压氧疗法的基本原理是，高压空气(包括供氧)经过滤注入高压氧舱中，使舱内压强达到一定的压力。患者在舱内通过呼吸高压、高浓度的氧气后，血氧含量和动脉氧分压升高，毛细血管氧气弥散距离增加，从而可以促进侧枝循环的形成，改善细胞缺氧促进神经功能的恢复。

3、但是目前使用的高压氧舱仍存在许多问题。例如舱内患者的生理信号很难输出，如果在舱内设置电子传感器，电子设备产生的静电作为特殊的火源，因为舱内氧浓度较高，所以造成安全隐患。由于此原因在高压氧治疗过程中，许多生理参数实时监测的仪器设备无法在氧舱中使用，医生难以监控患者在氧舱内的生命体征情况。此外，在干预治疗环节中，高压氧疗法再结合其他辅助治疗的方案无法实现，难以达到最佳治疗效果。因此，如果提供一种可用于高压氧舱的多模态生理信号监测和辅助治疗的一体式系统，将具有重要的应用意义。

4、为此，国内外专业者进行了不懈的努力，提出了不同的综合辅助治疗以及生理信号监测传输技术或方法。例如：

5、公开号为cn85103131a的专利提出了一种高压氧舱激光照射装置。该装置通过在高压氧舱上开设激光入射创，将氧舱外光源发出的激光束，经舱内的光学系统聚焦至人体，从而实现将光动力疗法与高压氧疗法结合治疗恶性肿瘤。该装置实现了高压氧疗法与光学疗法的结合，但氧舱内部的光学系统安装与固定较为困难，而且光学系统需要根据照射部位不同进行调整，装配与调整的时间成本较高。

6、申请号为201810040324.6的中国专利，公开了一种芳香氧疗养生仓。养生舱通过雾化器将芳香剂雾化后向舱内供给雾化气。离子发生装置产生携带负离子的空气，经加压后输入舱体，营造出高浓度负离子环境，增加养生保健的效果。该设备丰富了高压氧舱的应用范围，使高压氧舱可以走向美容保健和养生领域。但该设备对疾病的治疗效果并不明显，只起到养生保健的作用。

7、申请号为201110201085.6的中国专利，公开了一种高压氧舱生命体征监测方法和系统。该系统可以对病人在高压氧治疗过程中的生命体征，例如体温、心跳、脑电图、潮气量等进行实时监测，从而可实现对急性严重缺氧缺血性的病人提供实时的监测及评估。该装置将监测探头与操作系统和显示台分开，将多模态生理信号监测探头置于舱体内，将操作系统和显示台置于舱体外。在舱内通过将传感器与连接线进行紧密封装实现静电屏蔽，实现对患者生命体征进行实时监测的目的。但该系统对生命体征监测的隐患排查与维护有困难，并且造价较高。倘若舱内导线与电路的封装出现细微磨损，则造成火灾隐患，因此安全性仍然不高。同时该系统也未将辅助治疗引入系统，应用范围窄。

8、专利公开号为2011-163651的日本专利，公开了一种非线性诊断和高低氧疗法结合为一体的联合诊疗系统。采用分子共鸣成像技术对疾病进行非线性诊断，并通过高压氧舱实现治疗。但基于生物电检测原理的分子共鸣成像技术在高压氧舱内的使用安全性较低，并不适宜在高氧浓度下使用。同时，该系统的生理信号监测方式单一，难以通过一个参数对患者的生命体征和疾病进行监测和识别。

9、公开号为wo2018/117880a1的专利，公开了一种多模态联合治疗设备。该设备将高压氧疗法、高压臭氧疗法、磁疗和低强度激光疗法结合，将高压氧疗法作为一种辅助治疗手段，同时结合了磁疗和低强度激光疗法，形成了综合性的治疗设备。该设备将多种治疗设备集成于氧舱内，易造成静电易积聚，带来静电泄露的危险。同时，该方法不包括生理信号监测，在综合疗法进行的过程中，无法对处于氧舱中治疗的患者进行实时的生理状态监测。

10、根据上述相关的技术方法所存在的缺陷，本发明申请提出一种基于光学原理多模态生理信号监测和声光一体式的装置，应用于高压氧舱中，并从多角度对舱内的生理信号进行监测。由于系统采用光学的方法，可以避免静电导致的火灾安全隐患，而且采取一体式结构，实现高氧疗法中多角度的信息监测与干预。

技术实现思路

1、本发明的目的是，提供一种应用于脑损伤患者在高压氧舱内生理信号采集与辅助治疗一体化的综合装置。在维持高压氧气的环境下，通过舱内多种生理、物理信息的采集监测，实时了解患者在舱内的生理状态。同时经颅激光刺激、超声刺激等手段进行辅助治疗，方便医生随时获取患者的治疗情况。关键是解决了目前高压氧舱内生理、物理的信息安全提取的问题。

2、以下就本发明的技术方案及器件之间信息传递的逻辑关系予以说明。高压氧舱内生理信号采集与辅助治疗一体化的综合装置包括：血流信息模块、温度信息模块、呼吸信息模块、辅助治疗模块、控制装置、激光治疗装置、光致超声治疗装置、上位机模块、电源管理模块，预处理子模块、显示子模块、治疗评估子模块、控制子模块、以及存储子模块。此外还包括：、红外热像仪、光纤光谱仪、卤钨灯、多普勒激光光源、呼吸传感光纤光源、激光多普勒血流仪、光电探测器、呼吸传感器、柔性背带、光刺激探头、光刺激光纤光源、脉冲光纤激光器、光致超声光纤光源、超声刺激探头等。器件之间信息传递的逻辑关系为：

3、血流信息模块由置于高压氧舱外的光纤光谱仪、卤钨灯、多普勒激光光源、激光多普勒血流仪、第一控制装置、以及置于高压氧舱内的光纤光谱仪的探头、激光多普勒血流仪的探头组成。通过光纤密封装置将高压氧舱的舱内与舱外密封分隔开，穿舱光纤置于光纤密封装置中。卤钨灯和多普勒激光光源的输出分别通过穿舱光纤与舱内光纤光谱仪的探头、激光多普勒血流仪的探头分别连接，两个探头的输出分别通过穿舱光纤连接至舱外的光纤光谱仪和激光多普勒血流仪，采集的数据通过光纤光谱仪和激光多普勒血流仪经由第一控制装置上传至上位机模块。光纤光谱仪的探头、激光多普勒血流仪的探头、卤钨灯光源输出光纤、以及多普勒激光光源输出光纤集中固定于高压氧舱内的脑电帽。

4、温度信息模块由置于高压氧舱外的红外热成像仪与第二控制装置组成。红外热像仪用于监测患者的体温变化，第二控制装置用于控制红外热成像仪的通断和数据传输。红外热成像仪与第二控制装置相连接，红外热成像仪采集的实时温度信号通过第二控制装置上传至上位机模块。

5、呼吸信息模块由置于高压氧舱内柔性背带上的呼吸传感器和高压氧舱外的呼吸传感光纤光源、光电探测器、以及第三控制装置组成。置于舱外的呼吸传感光纤光源通过穿舱光纤与舱内的呼吸传感器相连，将获得的信息通过穿舱光纤输出至光电探测器，经由第三控制装置上传至上位机模块。

6、上位机模块与各子模块的关系：由预处理子模块、显示子模块、治疗评估子模块、控制子模块和存储子模块构成。第一至第五控制装置、以及电源管理模块并行与上位机模块的控制子模块相连；预处理子模块别与控制子模块、治疗评估子模块、存储子模块、以及显示子模块连通；其中控制子模块分别与预处理子模块和存储子模块相连；同时控制子模块与存储子模块、治疗评估子模块、以及显示子模块连通，由此构成信息传递网络连接关系。

7、上位机模块、以及第一至第三控制装置与各自器件的连接关系为：光纤光谱仪和卤钨灯通过第一控制装置与上位机模块中的控制子模块相连。红外热像仪通过第二控制装置与上位机模块中的控制子模块相连。呼吸传感光纤光源和光电探测器通过第三控制装置与上位机模块中的控制子模块相连，并通过上位机模块控制所属设备的接通与断开，上位机模块同时可调节呼吸传感光纤光源的参数。

8、生理信号采集与辅助治疗的原理为：卤钨灯输出的白光经穿舱光纤传输至输出探头，照射在患者头部。光纤光谱仪的探头将收集的患者代谢-血氧耦合光谱信息的漫反射光，通过穿舱光纤传输至光纤光谱仪；光纤光谱仪在将光谱信息解调后，经由第一控制装置上传至上位机模块。

9、多普勒激光光源输出的激光经穿舱光纤传输至输出探头，照射在患者头部。激光多普勒血流仪的探头将收集的患者血流信息的光，通过穿舱光纤传输至激光多普勒血流仪。激光多普勒血流仪在将光谱信息解调后，通过第一控制装置上传至上位机模块通过对光信息进行解调，即可获得患者脑代谢与血氧参数的信息。

10、患者体温的变化由红外热成像仪采集。第二控制模块将温度传至上位机模块，医务人员可以通过上位机控制红外热成像模组的开关并接收红外热像仪传输的温度信号。

11、患者呼吸潮气量及呼吸情况的监测，通过舱内柔性背带上的呼吸传感器采集。

12、本发明可以实现对高压氧舱内进行高压氧治疗的脑损伤和脑血管疾病患者进行多模态辅助治疗、生理信号实时监测和治疗评估。其中辅助治疗和生理信号监测系统，可实现对用户的实时生理信号监测、辅助治疗及治疗效果评估。

13、本发明的特点以及产生的有益效果是：

14、(1)本发明采取基于光学原理的生理信号监测方法，具有较高的安全性。高压氧舱内采用安全不易燃的光纤进行传感和光信号传输，高氧浓度环境下，无静电产生。高压氧舱外通过不接触的红外成像方式进行体温监测，与高压氧舱系统相互独立，不具有火灾安全隐患。

15、(2)本发明采取多模态生理信号联合监测，可以实现对高压氧舱内治疗患者的实时多参数生理信号的提取与监测，对患者的高压氧治疗过程的指导更详细和具体，具有较高的可靠性。

16、(3)本发明将多模态的干预治疗技术与高压氧疗技术相结合，形成综合性的高压氧治疗设备，可以拓展高压氧疗法的治疗范围，并有益于医学研究。同时，多模态的干预治疗技术可以实现治疗效率最大化，避免了因为健康干预模式单一造成的耐受性提高，干预效率降低的问题。

17、(4)本发明会在干预结束后，通过治疗中获得的生理信号数据对疗效进行评估，实现多角度的健康监测与干预一体化，多模态健康干预的效果更好。同时，系统可根据疗效调整辅助治疗模式，实现完全的自主闭环式运行，为医生减轻了负担。

18、(5)本发明为搭配高压氧舱使用的辅助设备，使用时仅需对高压氧舱进行简单加工，无需订制，明显降低了制造成本。同时，一个高压氧舱可同时搭配多套系统使用，可以实现对氧舱内多名患者同时进行多模态生理信号监测和辅助治疗效率更高。