CN101474066A - 带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法与系统。通过血压实时监测可以实时、动态地监测人体血压、心率等生理参数，采用压频转换方法将压力信号转换为抗干扰能力强的频率信号，提高了血压实时监测的抗干扰能力。基于示波法的血压测量改进算法有效优化了内存空间的使用。并且可由加速度传感器判断被测者运动状态、控制血压测量的启动，以达到提高测量效率和节电的目的。通过GSM模块将监测数据发送到远程服务平台，通过对被测者心率数据分析，系统根据预先设置的心率变异门限对血压数据进行比较及筛选，剔除异常血压数据，仅保存有用数据。并由智能信号分析处理程序自动分析血压数据并适时向被测者发出报警信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种生理参数监测系统，特别是带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法与系统。
背景技术
动态血压监测(ABPM)是指被测者在完全自由活动的情况下监测并记录24小时内的血压变化情况。与诊室偶测血压相比，它具有反映各时点的血压状况、血压昼夜变化的规律等特点。因此动态血压监测指导高血压治疗比诊室偶测血压更为合理。可发现血压波动趋势，帮助寻找血压控制不佳的原因。也可以帮助选择及评价抗高血压药物疗效。还有文献指出血压负荷与靶器官损害具有相关性。研究证明昼夜节律消失和夜间高血压，使心血管系统长时间负荷过重，易导致左心房肥厚。动态血压监测可以临床应用于无靶器官损害证据、新近发现的高血压病患者，临界高血压、不稳定高血压的患者，尽管诊室血压控制满意但器官损害仍加重的高血压病患者以及有晕厥史或体位性低血压的患者。
目前市场上的动态血压监测仪品种繁多，价格也参差不齐。大多数的动态血压监测仪以示波法血压监测技术为测量基础，并选择上臂肱动脉处为测量位置。例如，美国伟伦公司的ABPM 6100S动态血压监测仪。
新加坡健资国际的BPro动态血压监测仪是采用张力法来进行血压测量。张力法的测量原理是测试者将压力波传感器压在患者动脉正上方，使动脉的一部分尽量变成适当的扁平状，以使动脉内部的压力直接传导到压力传感器。利用张力法测量血压的最大优越性在于无需袖带充气，并且可以获得心脏每次搏动时的血压值，以此真正获得连续的血压监测数据。BPro是全球首创采用扁平张力法来获取24小时血压读数的仪器，省去了充放气的袖带后，它被特别设计成了手表式样，可以在佩戴者不知道的情况下获取血压，而且外观也更轻巧，更便携，更美观。BPro有一个USB数据接口，可以方便的和计算机连接，并可以利用相关软件进行血压信号的分析。
然而上述的两种产品一方面对运动的影响考虑较少，另一方面仅提供了生理参数采集的功能，而对该数据进行整理和分析需由被测者自主进行。这样被测者所获得的数据不可靠，且因为被测者难以长时间坚持记录、整理和分析数据，对于动态血压的长期监测的意义将会大打折扣。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法与系统。实现具有较强抗干扰能力，较高测量效率、及省电的血压实时监测，实现生理参数自动上传，记录和异常数据自动剔除、血压数据自动分析。从而为被测者提供长期、可靠的健康保健服务。
为达到上述目的，本发明的构思是：建立带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的系统并提出相应的方法，实现上述的抗干扰、高效、省电、自动、可靠的血压实时监测。根据上述的发明构思，本发明采用下述的技术方案：
一种带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法，其特征在于操作步骤如下：①血压实时监测启动：通过血压实时监测，实时、动态地监测人体血压、心率等生理参数，采用加速度传感器判断被测者运动状态、控制血压实时监测的启动；②压频转换：采用压频转换方法将压力信号转换为抗干扰能力强的频率信号；③采用基于示波法的血压测量内存优化改进算法；④短信发送：由GSM模块将监测数据以短信方式发送到远程服务平台；⑤远程适时服务系统数据保存：通过对被测者心率数据分析，系统根据预先设置的心率变异门限对血压数据进行比较及筛选，剔除异常血压数据，实现远程适时服务系统数据保存；⑥智能信号分析处理：由智能信号分析处理程序自动分析血压数据并适时向被测者指定手机发出报警信息。
上述步骤①血压实时监测启动的步骤如下：1)由用户根据需要预先设定腕式血压实时监测的启动时间。2)预设时间到来时启动加速度传感器，测量当前三轴方向的加速度。3)以当前测量到的三轴方向的加速度值与预设的三轴运动加速度门限值进行比较。4)若当前值在门限值以内，则启动血压测量程序，测量当前血压值。5)若当前值超出门限值，则不启动血压测量程序，并等待3分钟。6)等待结束后，重复步骤2)—5)。7)等待测量的重复次数不超过3次。
上述步骤②压频转换方法是，通过压力—频率转换电路，将袖带中的压力信号转换为频率信号，有效提高血压实时监测的抗干扰能力。
上述步骤③基于示波法的血压测量内存优化改进算法如下：1)使用比较法找出频率信号每次振荡过程中的极大值点与极小值点。2)计算每一次振荡波的振幅。3)使用比较法找出振幅最大的点，此时的频率值即对应于血压的平均压，同时记录该点的振幅。4)由振幅最大的点向后寻找振幅为最大振幅75％的点，此时的频率值即对应于血压的舒张压。5)从压力—频率对照表中找出平均压及舒张压各自对应的压力值。6)根据公式：1/3收缩压+2/3舒张压＝平均压，计算获得收缩压的压力值。
上述步骤④远程适时服务系统数据保存的步骤如下：1)由医生根据被测者的正常心率及运动后的心率预先设定好心率的门限值。2)远程服务系统从接收到的短信内容中提取出被测者的心率数据。3)将被测者心率与预设的心率门限值进行比较。4)若被测者心率在门限值以内，则将短信内容中的其余数据存储至与被测者对应的指定数据库中。5)若被测者心率超出门限值，则判定被测者处于非静息状态测量，舍弃该组短信内容。
一种带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务系统，应用于上述方法，其特征在于一个被测者携带的多生理参数测量装置和手机通过无线发射机站无线连接一个短信服务平台，而短信服务平台由一个数据库服务器和一个网站服务器连接一个计算机PC。所述的远程服务平台为远端服务器，即数据库服务器和网站服务器；所述的多生理参数测量装置对被测者测取多生理参数，并通过移动通信网络，即无线发射机站和短信服务器与远端服务器实现信号传输。
上述多生理参数测量装置的结构是一个袖带和压力传感器的输出信号经压力—频率转换器后连接至一个微处理器，微处理器还将该信号处理后经由RS232接口送至一个GSM调制解调器发送短信；三轴加速度传感器输出三方向加速度信号至微处理器；微型气泵按微处理器的指令信号为袖带充气；放气阀缓慢匀速的释放袖带中的气体；微处理器控制电磁阀快速排除袖带中的气体；红外接口与微处理器相连，完成对外的通信。实时时钟RTC为微处理器提供时钟信号。一个可充电电池为各单元提供工作电源。测量装置的结构如图6所示。
上述微处理器选用CYGNAL C8051F021，该微处理器可实现8位AD转换，可编程转换速率最大500kbps，具有8个外部输入端口，精确的VDD监视器和节电降压检测器。其供电电压为2.7V-3.6V。
上述压力传感器选用Metrodyne Microsystem Corp MPS-3110系列，其测量压力范围为5.8PSIG，工作电压为3—5V，满量程输出电压为50--100mV。
上述加速度传感器选用Freescale MMA7260QT，该加速度传感器具有X、Y、Z三轴向的感应功能。其可选的加速度范围为±1.5gn、±2gn、±4gn和±6gn。
上述GSM通信模块选用SIEMENS TC35，该通信模块为双频(GSM900/GSM1800)工作，并带有RS232数据口。
上述压频转换器是利用RC桥式振荡器将电阻变化变为抗干扰能力更好的振荡信号，微处理器测量该振荡的周期和频率，进而获得脉搏波形。
上述实时时钟选用STMicroelectronics M41ST85W，其支持I2C总线接口标准，时钟电路精度高，年误差小于2min。内置一次性电池可保证在外部掉电情况下时钟使用寿命超过五年。
上述远程适时服务平台由数据库，短消息收发程序，智能信号分析处理程序，网站程序，以及监测装置参数设置程序组成。
上述数据库采用SQL server 2003/2005数据库开发系统。
上述短消息收发程序的具体步骤如下：1)开机自启：服务器开机后，短消息收发程序自动启动。2)消息监听：监听消息，判断是否有短消息到来，是否有Socket通信消息传来，以判断是否需要发送短信。3)判断消息类型：根据监听情况，判断收到消息的类型。4)选择操作：根据消息类型的判断结果，从发送短消息、接收短消息中选取一种操作。5)获取相关信息：获取病人ID、电话号码、信息索引等相关信息。6)短信内容封装：将需要发送的病人情况信息封装成短信内容。7)提取手机号码：从获取的病人相关信息中获取手机号码。8)发送串口短信指令：由短消息收发程序提供串口短信指令。9)发送短消息：实现发送短消息，如果发送成功，则转入记录存入数据库，否则再次发送。10)记录存入数据库：将本次短消息发送的有关信息存入数据库。11)短消息解码：根据自定义的加密协议来对收到的短消息进行解码。12)短消息数据分解：将短消息中的各项信息分解开来。对于来自测量仪发来的信息，将其分解为个人ID信息，血压、心率和加速度计参数等信息。
上述智能信号分析处理程序适时对数据库中的数据调用，根据心率数据分析，程序自动进行血压数据的滤除，剔除异常血压数据。根据加速度数据对血压数据进行校正并进行智能分析。
上述网站程序作为远程适时服务系统的网络平台，为用户提供血压、心率等数据查询功能，同时用户可以通过简单操作查看血压趋势分析图，提供显而易见的药物疗效的依据。医生可以在网站上设置被测者的个性化参数。用户可以在网站上自行更改个人信息、选择不同的报警方式、自定义信息反馈报告周期。用户还可以在网站上将所需要的信息导出成XML格式的文件以作他用。
上述多生理参数测量装置参数设置程序实现在上述监测装置上定制测量时间与测量间隔，通过红外的方式，实现与外部设备之间的数据交换。同时，测量装置参数设置也将该修改后的信息一并保存至数据库记录。
本发明与已有技术相比较，具有如下显而易见的显著优点：本发明具有较强抗干扰能力，较高测量效率，及省电的血压实时监测，实现生理参数自动上传、记录和异常数据自动剔除、血压数据自动分析。从而为被测者提供长期、可靠的保健服务。
附图说明
图1是带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法的总体流程图
图2是血压实时监测启动流程图
图3是远程适时服务系统数据保存流程图
图4是远程适时服务网站程序流程图监测装置的系统框图
图5是多生理参数测量装置参数设置程序流程图
图6是多生理参数测量装置结构图
图7是带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务系统的结构图
具体实施方式
以下结合附图对本发明的一个优选实施例详细说明如下：
参见图1，本带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法操作步骤如下：①血压实时监测启动：通过血压实时监测，实时、动态地监测人体血压、心率等生理参数，采用加速度传感器判断被测者运动状态、控制血压实时监测的启动；②压频转换：采用压频转换2方法将压力信号转换为抗干扰能力强的频率信号；③采用基于示波法的血压测量内存优化改进算法；④短信发送：由GSM模块9将监测数据以短信方式发送到远程服务平台19，20；⑤远程适时服务系统数据保存：通过对被测者22心率数据分析，系统根据预先设置的心率变异门限对血压数据进行比较及筛选，剔除异常血压数据，实现远程适时服务系统数据保存；⑥智能信号分析处理：由智能信号分析处理程序自动分析血压数据并适时向被测者22指定手机16发出报警信息。
参见图2，血压实时监测启动的步骤如下：1)由用户根据需要预先设定腕式血压实时监测的启动时间。2)预设时间到来时启动加速度传感器3，测量当前三轴方向的加速度。3)以当前测量到的三轴方向的加速度值与预设的三轴运动加速度门限值进行比较。4)若当前值在门限值以内，则启动血压测量程序，测量当前血压值。5)若当前值超出门限值，则不启动血压测量程序，并等待3分钟。6)等待结束后，重复步骤2)—5)。7)等待测量的重复次数不超过3次。
参见图3，远程适时服务系统数据保存的步骤如下：1)由医生根据被测者的正常心率及运动后的心率预先设定好心率的门限值。2)远程服务系统从接收到的短信内容中提取出被测者的心率数据。3)将被测者心率与预设的心率门限值进行比较。4)若被测者心率在门限值以内，则将短信内容中的其余数据存储至与被测者对应的指定数据库中。5)若被测者心率超出门限值，则判定被测者处于非静息状态测量，舍弃该组短信内容。
参见图4，远程适时服务网站为用户提供血压、心率等数据查询功能，同时用户可以通过简单操作查看血压趋势分析图，提供显而易见的药物疗效的依据。用户可以在网站上查看医生的医嘱、自行更改个人信息、选择不同的报警方式、自定义信息反馈报告周期。用户还可以在网站上将所需要的信息导出成XML格式的文件以作他用。此外管理员有权新建新医生账户。医生可以在网站上新建被测者账户、设置被测者的个性化参数及为被测者书写医嘱。
参见图5，多生理参数测量装置参数设置的步骤如下：1)医生登录：医生用自己的帐号登录进入程序。2)查询用户：根据用户的编号和姓名或电话查询数据库中是否存在该用户信息。如果老用户，则进入确定用户模块；如果数据库中无信息，则是新用户，转入新建用户模块。3)新建用户：由医生在网站上完成新建用户操作。4)存入数据库：将新用户的信息存入服务器的数据库中。5)确定用户：确定需要设置个性化测量参数的用户。6)打开红外接口：打开红外设备的接口，启动PC与测量仪之间的数据传输。如果打开红外接口成功，则进入输入参数模块；如果失败，则再次尝试打开。如果连续3次没能打开红外接口，则说明有问题发生，进入提示错误模块。7)提示错误：不能打开红外接口，说明红外接口出了问题，退出设置程序。8)输入参数：输入测量时间和测量间隔。9)驱动红外设置参数：驱动红外接口，将参数输出到测量仪上。如果成功设置，则进入关闭红外接口模块；如果失败，则返回打开红外接口模块。10)关闭红外接口：设置参数结束，关闭红外接口，显示成功。11)信息存入数据库：将所设置的测量时间和测量间隔，以及设置时间等信息都存入到服务器上的数据库中。12)结束：退出程序。
参见图6，多生理参数测量装置的结构是一个袖带14和压力传感器1的输出信号经压力—频率转换器2后连接至一个微处理器6，微处理器6还将该信号处理后经由RS232接口8送至一个GSM调制解调器9发送短信；三轴加速度传感器3输出三方向加速度信号至微处理器6；微型气泵13按微处理器6的指令信号为袖带14充气；放气阀12缓慢匀速的释放袖带14中的气体；微处理器6控制电磁阀11快速排除袖带14中的气体；红外接口10与微处理器6相连，完成对外的通信。实时时钟RTC 7为微处理器6提供时钟信号。一个可充电电池5为各单元提供工作电源。
参见图7，本带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务系统的结构是：一个被测者携带的多生理参数测量装置15和手机16通过无线发射机站17无线连接一个短信服务平台18，而短信服务平台18由一个数据库服务器19和一个网站服务器20连接一个计算机PC 21。所述的远程服务平台为远端服务器，即数据库服务器19和网站服务器20；所述的多生理参数测量装置15对被测者测取多生理参数，并通过移动通信网络，即无线发射机站17和短信服务器18与远端服务器实现信号传输。
Claims (8)
1.一种带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法，其特征在于该方法的操作步骤如下：
a.血压实时监测启动：通过血压实时监测，实时、动态地监测人体血压、心率等生理参数，采用加速度传感器判断被测者运动状态、控制血压实时监测的启动；
b.压频转换：采用压频转换(2)方法将压力信号转换为抗干扰能力强的频率信号；
c.采用基于示波法的血压测量内存优化改进算法；
d.短信发送：由GSM模块(9)将监测数据以短信方式发送到远程服务平台(19，20)；
e.远程适时服务系统数据保存：通过对被测者(22)心率数据分析，系统根据预先设置的心率变异门限对血压数据进行比较及筛选，剔除异常血压数据，实现远程适时服务系统数据保存；
f.智能信号分析处理：由智能信号分析处理程序自动分析血压数据并适时向被测者(22)指定手机(16)发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法，其特征在于所述步骤a血压实时监测启动的步骤如下：
a.由用户根据需要预先设定腕式血压实时监测的启动时间；
b.预设时间到来时启动加速度传感器(3)，测量当前三轴方向的加速度；
c.以当前测量到的三轴方向的加速度值与预设的三轴运动加速度门限值进行比较；
d.若当前值在门限值以内，则启动血压测量程序，测量当前血压值；
c.若当前值超出门限值，则不启动血压测量程序，并等待3分钟；
f.等待结束后，重复步骤2)—5)；
g.等待测量的重复次数不超过3次。
3.根据权利要求1所述的带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法，其特征在于所述步骤b压频转换是采用压力—频率转换电路(2)，将袖带中的压力信号转换为频率信号，有效提高血压实时监测的抗干扰能力。
4.根据权利要求1所述的带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法，其特征在于所述步骤c的采用基于示波法的血压测量内存优化改进算法的具体步骤如下：
a.使用比较法找出频率信号每次振荡过程中的极大值点与极小值点；
b.计算每一次振荡波的振幅；
c.使用比较法找出振幅最大的点，此时的频率值即对应于血压的平均压，同时记录该点的振幅；
d.由振幅最大的点向后寻找振幅为最大振幅75％的点，此时的频率值即对应于血压的舒张压；
e.从压力一频率对照表中找出平均压及舒张压各自对应的压力值；
f.根据公式：1/3收缩压+2/3舒张压＝平均压，计算获得收缩压的压力值。
5.根据权利要求1所述的带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务的方法，其特征在于所述步骤d远程适时服务系统数据保存的步骤如下：
a.由医生根据被测者的正常心率及运动后的心率预先设定好心率的门限值；
b.远程服务系统从接收到的短信内容中提取出被测者的心率数据；
c.将被测者心率与预设的心率门限值进行比较；
d.若被测者心率在门限值以内，则将短信内容中的其余数据存储至与被测者对应的指定数据库中；
e.若被测者心率超出门限值，则判定被测者处于非静息状态测量，舍弃该组短信内容。
6.一种带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务系统，应用于根据权利要求1所述的带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务方法，其特征在于一个被测者携带的多生理参数测量装置(15)和手机(16)通过无线发射机站(17)无线连接一个短信服务平台(18)，而短信服务平台(18)由一个数据库服务器(19)和一个网站服务器(20)连接一个计算机PC(21)。所述的远程服务平台为远端服务器，即数据库服务器(19)和网站服务器(20)；所述的多生理参数测量装置(15)对被测者测取多生理参数，并通过移动通信网络，即无线发射机站(17)和短信服务器(18)与远端服务器实现信号传输。
7.根据权利要求6所述的带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务系统，其特征在于所述的多生理参数测量装置(15)为低能耗和紧凑的血压、心率和加速度传感器，测取被测者(22)的血压、心率和三轴方向加速度。
8.根据权利要求6所述的带有加速度传感器的血压实时监测远程适时服务系统，其特征在于所述的多生理参数测量装置(15)的结构是一个袖带(14)和压力传感器(1)的输出信号经压力—频率转换器(2)后连接至一个微处理器(6)，微处理器(6)还将该信号处理后经由RS232接口(8)送至一个GSM调制解调器(9)发送短信；三轴加速度传感器(3)输出三方向加速度信号至微处理器(6)；微型气泵(13)按微处理器(6)的指令信号为袖带(14)充气；放气阀(12)缓慢匀速的释放袖带(14)中的气体；微处理器(6)控制电磁阀(11)快速排除袖带(14)中的气体；红外接口(10)与微处理器(6)相连，完成对外的通信。实时时钟RTC(7)为微处理器(6)提供时钟信号，一个可充电电池(5)为各单元提供工作电源。
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Open date: 20090708 |