CN102743164B - 一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统，其方法包括：采集人体压力信号并存储；根据血压测量系统的阀门开关状态，判断血压测量系统是否与大气连通；当判断血压测量系统与大气连通时，判断血压测量系统是否满足校零范围；若判断血压测量系统压力满足校零范围时，计算压力零点AD0值；判断压力零点AD0值是否符合要求；当判断压力零点AD0值符合要求时，将校零值进行更新设置为压力零点AD0值的值。本发明提供一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统，能够补偿硬件参数因温度及环境变化等因素引起的硬件漂移。

Description

一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统

技术领域

本发明涉及一种硬件参数的补偿方法及系统，尤其涉及一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统。

背景技术

目前，无创血压的测量绝大多数都采用了振荡法测量血压。这种方法也像传统的“柯氏音法”那样需要用袖带阻断动脉血流。但在放气过程中，并不是通过检测柯氏音来获得血压值，而是通过压力传感器检测袖带内气体的振荡波，根据该些振荡波来获得血压值；其中，这些振荡波起源于动脉血管壁的振动；同时这种振荡波与动脉壁的收缩压、舒张压及平均压均有一定的函数关系。通过将振荡波放大、滤波后，将包络线检出，获得包络线与收缩压、舒张压的相对应关系。

通过压力传感器检测无创血压气路及袖带内的压力；该压力经过放大电路及滤波电路处理后，输出模拟的压力电信号；模拟的压力电信号由模数转换电路转换成压力数字信号；最后将该压力数字信号用于计算；例如，无创血压测量结果的计算，无创血压的压力识别，及无创血压的压力保护等。

硬件电路的参数在实际工作中，会因器件的离散性和环境的变化（如温度变化等）等因素，引起硬件参数变化，即称之为硬件参数漂移；最终会导致采集到的压力数字信号也存在漂移。

压力数字信号的漂移，会引入压力误差，最终导致无创血压测量不准确，压力识别失败，压力保护失效等问题。在实际应用中，血压测量结果的不准确，会使医生对病人的身体状况进行误判，造成错误用药，最终危害病人的生命；而压力保护失效，可能会危害病人的身体健康。

因此，为了减轻或消除因硬件参数的漂移引起的压力数字信号的漂移，需要对硬件参数进行补偿，避免硬件参数漂移。

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统，能够补偿硬件参数因温度及环境变化等因素引起的硬件漂移，从而消除硬件漂移的影响。

本发明的技术方案是：一种血压测量系统的硬件参数补偿方法，包括以下步骤：采集人体压力信号，对该压力信号进行预处理，并对处理后的压力信号进行存储；根据血压测量系统的阀门开关状态，判断血压测量系统是否与大气连通；当血压测量系统的阀门打开时，则判断血压测量系统与大气是连通的；当血压测量系统的阀门关闭时，则判断血压测量系统与大气未连通；当判断血压测量系统与大气连通时，将当前的压力信号值与预设的校零压力极限阈值进行比较，判断血压测量系统是否满足校零范围；若当前的压力信号值小于预设的校零压力极限阈值时，则判断血压测量系统压力满足校零范围；若当前的压力信号值大于或等于预设的校零压力极限阈值时，则判断血压测量系统压力未满足校零范围；若判断血压测量系统压力满足校零范围时，根据当前的压力信号值，计算压力零点AD0值；将计算的压力零点AD0值与预设的硬件参数零点阈值范围进行比较，判断压力零点AD0值是否符合要求；计算的压力零点AD0值置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值符合要求；当计算的压力零点AD0值未置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值不符合要求；当判断压力零点AD0值符合要求时，将存储的校零值进行更新设置为压力零点AD0值的值。

本发明的进一步技术方案是：所述计算压力零点AD0值的方法包括根据某个时刻的压力信号值、根据某段时间内压力信号的平均值或者根据某两段时间内压力信号的平均值来计算压力零点AD0值。

本发明的进一步技术方案是：当根据某个时刻的压力信号值计算压力零点AD0值时，其公式为：AD0＝AD_k；当根据某段时间内压力信号的平均值计算压力零点AD0值时，其公式为：当根据某两段时间内压力信号的平均值计算压力零点AD0值时，其公式为：

其中，AD_k表示k时刻的压力值；AD_m表示m时刻的压力值；n、n1和n2分别表示不同时间段的压力值的个数；k和m表示某个固定的时刻。

本发明的进一步技术方案是：对采集的人体的压力信号的预处理包括平滑滤波及低通滤波处理。

本发明的进一步技术方案是：当判断血压测量系统与大气未连通或血压测量系统压力未满足校零范围或压力零点AD0值不符合要求，则返回至压力信号采集步骤。

本发明的进一步技术方案是：在采集人体压力信号之前，还包括对血压测量系统的启动，及对血压测量系统的参数进行初始化设置。

本发明的技术方案是：构建一种血压测量系统的硬件参数补偿系统，包括压力信号采集及存储单元、大气相通判断单元、校零范围判断单元、AD0值计算单元、AD0值符合判断单元及校零值更新单元；所述压力信号采集及存储单元用于采集人体压力信号，对该压力信号进行预处理，并对处理后的压力信号进行存储；所述大气相通判断单元与所述压力信号采集及存储单元相连，用于根据阀门的开关状态，判断血压测量系统是否与大气连通；当血压测量系统的阀门关闭时，则判断血压测量系统与大气未连通；当血压测量系统的阀门打开时，则判断血压测量系统与大气是连通的；所述校零范围判断单元与所述大气相通判断单元相连，用于当判断血压测量系统与大气连通时，将当前的压力信号值与预设的校零压力极限阈值进行比较，判断血压测量系统是否满足校零范围；若当前的压力信号值小于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力满足校零范围；若当前的压力信号值大于或等于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力未满足校零范围；所述AD0值计算单元与所述校零范围判断单元相连，用于根据当前的压力信号值，计算压力零点AD0值；所述AD0值符合判断单元与所述AD0值计算单元相连，用于将计算的压力零点AD0值与预设的硬件参数零点阈值范围进行比较，判断压力零点AD0值是否符合要求；当计算的压力零点AD0值置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值符合要求；当计算的压力零点AD0值未置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值不符合要求；所述校零值更新单元与所述AD0值符合判断单元相连，用于当判断压力零点AD0值符合要求时，将存储的校零值进行更新设置为压力零点AD0值。

本发明的进一步技术方案是：还包括系统参数初始化单元，所述系统参数初始化单元与所述压力信号采集及存储单元相连，用于启动血压测量系统，并对该血压测量系统的参数进行初始化设置。

本发明的进一步技术方案是：所述压力信号采集及存储单元包括压力信号采集模块、压力信号预处理模块及压力信号存储模块；所述压力信号采集模块与所述系统参数初始化单元相连，用于采集人体压力信号；所述信号预处理模块与所述压力信号采集模块相连，用于对采集的压力信号进行平滑滤波及低通滤波预处理；所述压力信号存储模块与所述压力信号预处理模块相连，用于对处理后的压力信号进行存储。

本发明的进一步技术方案是：所述AD0值计算单元用于根据某个时刻的压力信号值或根据某段时间内压力信号的平均值或者根据某两段时间内压力信号的平均值，来计算压力零点AD0值。

本发明的技术效果是：构建一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统，能够补偿硬件参数因温度及环境变化等因素引起的硬件漂移，从而消除硬件漂移的影响；该方法利用采集到的压力信号，作为硬件电路漂移的补偿信号，可以有效的避免因硬件漂移引起的干扰。该方法具有补偿效果较好，无大量的计算，同时方法较为简单的特点。

附图说明

图1为本发明的一种血压测量系统的硬件参数补偿方法流程图。

图2为本发明的一种血压测量系统的硬件参数补偿系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

本发明提供一种血压测量系统的硬件参数补偿的方法；其主要原理是：当血压测量系统与大气压相连通的情况下，获取大气压力，将获取到的大气压力设置为压力零点，上述获取大气压力零点的过程叫做校零，可以按一定的周期进行校零，利用校零得到的压力零点作为硬件漂移的补偿，从而有效的优化在温度或其他外在环境的变化因素下，因硬件漂移而造成压力信号的误差。

本实施方式的一种血压测量系统的硬件参数补偿的方法，包括步骤如下：

步骤101：系统初始化设置；

具体过程为：启动血压测量系统，并对血压测量系统的参数进行初始化设置。

步骤102：采集压力信号，并存储；

具体过程为：通过压力信号采集模块在预定时长内采集人体压力信号，对该压力信号进行预处理，包括对平滑滤波及低通滤波处理；并对处理后的压力信号进行存储。

步骤103：判断系统是否与大气连通；

具体过程为：根据血压测量系统的阀门开关状态，判断血压测量系统是否与大气连通；当血压测量系统的阀门关闭时，则判断血压测量系统与大气未连通；当血压测量系统的阀门打开时，则判断血压测量系统与大气是连通的；当判断血压测量系统与大气未连通时，则返回步骤102，继续对压力信号进行采集及存储。

步骤104：判断系统压力是否满足校零范围：

具体过程为：当判断血压测量系统与大气连通时，则还需要判断血压测量系统的压力是否满足校零范围；将当前的压力信号值与预设的校零压力极限阈值进行比较，判断血压测量系统是否满足校零范围；若当前的压力信号值小于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力满足校零范围；若当前的压力信号值大于或等于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力未满足校零范围，故此时返回步骤102，继续对压力信号进行采集及存储。

因血压测量系统中存在相应的气路关系，这样往往会使血压测量系统中的气体没有及时的完全排放，此时血压测量系统中会存在残留的压力，如果此时进行校零，则会产生较大的误差，最终影响测量的结果；所以需要预设校零压力极限阈值，从而判断是否满足校零范围；校零压力极限阈值的设置是通过考虑在血压实际测量及应用时，可容许的最大误差值。例如，校零压力的极限阈值是3mmHg，而当前检测到的压力为5mmHg，则认为不满足校零要求，不进行校零。

步骤105、计算压力零点AD0值：

具体过程为：若判断血压测量系统压力满足校零范围时，根据当前的压力信号值，计算压力零点AD0值；其中可以根据某个时刻的压力信号值，也可以根据某段时间内压力信号的平均值，或者是根据某两段时间内压力信号的平均值，来计算压力零点AD0值。具体计算压力零点AD0值公式为：

当根据某个时刻的压力信号值计算压力零点AD0值时，其公式为：AD0=AD_k；

当根据某段时间内压力信号的平均值计算压力零点AD0值时，其公式为：

$\mathrm{AD}0=\left(\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{AD}}_k\right)/n;$

当根据某两段时间内压力信号的平均值计算压力零点AD0值时，其公式为：

$\mathrm{AD}0=\left[\right(\underset{k=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}A{D}_k)/n_1+\left(\underset{m=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{AD}}_m\right)/n_2]/2;$

其中，AD_k表示k时刻的压力值；AD_m表示m时刻的压力值；n、n1和n2分别表示不同时间段的压力值的个数；k和m表示某个固定的时刻。

步骤106：判断压力零点AD0值是否符合要求；

具体过程为：将计算的压力零点AD0值与预设的硬件参数零点阈值范围进行比较，判断压力零点AD0值是否符合要求；当计算的压力零点AD0值置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值符合要求；当计算的压力零点AD0值未置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值不符合要求，故此时返回步骤102，继续对压力信号进行采集及存储。

其中所述硬件参数零点阈值范围是通过分析硬件电路的零点误差得到的，考虑了所有器件的参数因温度漂移、器件离散性等因素而造成的最大范围的器件误差。

步骤107：更新校零值；

具体过程为：当判断压力零点AD0值符合要求时，即将计算的压力零点AD0值作为最终的校零值，将存储的校零值Zero_AD进行更新；也就是说将存储的校零值Zero_AD设置为压力零点AD0值的值。

其中，校零值Zero_AD包含了硬件参数随着温度变化而带来的压力误差值。将该校零值Zero_AD加入，可以有效的补偿因硬件参数的变化而带来的误差，使血压测量系统的保护措施更有效，使测量结果更准确。

如图2所示，是本发明的一种血压测量系统的硬件参数补偿系统；其中包括：系统参数初始化单元201、压力信号采集及存储单元202、大气相通判断单元203、校零范围判断单元204、AD0值计算单元205、AD0值符合判断单元206及校零值更新单元207；所述系统参数初始化单元201用于启动血压测量系统，并对该血压测量系统的参数进行初始化设置；所述压力信号采集及存储单元202与所述系统参数初始化单元201相连，用于采集人体压力信号，对该压力信号进行平滑滤波及低通滤波预处理，并对处理后的压力信号进行存储；所述大气相通判断单元203与所述压力信号采集及存储单元202相连，用于根据阀门的开关状态，判断血压测量系统是否与大气连通；其中，当血压测量系统的阀门关闭时，则判断血压测量系统与大气未连通；当血压测量系统的阀门打开时，则判断血压测量系统与大气是连通的；所述校零范围判断单元204与所述大气相通判断单元203相连，用于当判断血压测量系统与大气连通时，将当前的压力信号值与预设的校零压力极限阈值进行比较，判断血压测量系统是否满足校零范围；其中，若当前的压力信号值小于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力满足校零范围；若当前的压力信号值大于或等于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力未满足校零范围；所述AD0值计算单元205与所述校零范围判断单元204相连，用于根据当前的压力信号值，计算压力零点AD0值；其中，可以根据某个时刻的压力信号值，也可以根据某段时间内压力信号的平均值，或者是根据某两段时间内压力信号的平均值，来计算压力零点AD0值；所述AD0值符合判断单元206与所述AD0值计算单元205相连，用于将计算的压力零点AD0值与预设的硬件参数零点阈值范围进行比较，判断压力零点AD0值是否符合要求；其中，当计算的压力零点AD0值置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值符合要求；当计算的压力零点AD0值未置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值不符合要求；所述校零值更新单元207与所述AD0值符合判断单元206相连，用于当判断压力零点AD0值符合要求时，将存储的校零值进行更新；即将存储的校零值Zero_AD更新为压力零点AD0值。

其中所述压力信号采集及存储单元202包括压力信号采集模块212、压力信号预处理模块222及压力信号存储模块232；所述压力信号采集模块212与所述系统参数初始化单元201相连，用于采集人体压力信号；所述信号预处理模块222与所述压力信号采集模块212相连，用于对采集的压力信号进行平滑滤波及低通滤波预处理；所述压力信号存储模块232与所述压力信号预处理模块222相连，用于对处理后的压力信号进行存储。

本发明提供一种血压测量系统的硬件参数补偿方法及系统，能够补偿硬件参数因温度及环境变化等因素引起的硬件漂移，从而消除硬件漂移的影响；该方法利用采集到的压力信号，作为硬件电路漂移的补偿信号，可以有效的避免因硬件漂移引起的干扰。该方法具有补偿效果较好，无大量的计算，同时方法较为简单的特点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种血压测量系统的硬件参数补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集人体压力信号，对该压力信号进行预处理，并对处理后的压力信号进行存储；

根据血压测量系统的阀门开关状态，判断血压测量系统是否与大气连通；当血压测量系统的阀门打开时，则判断血压测量系统与大气是连通的；当血压测量系统的阀门关闭时，则判断血压测量系统与大气未连通；

当判断血压测量系统与大气连通时，将当前的压力信号值与预设的校零压力极限阈值进行比较，判断血压测量系统是否满足校零范围；若当前的压力信号值小于预设的校零压力极限阈值时，则判断血压测量系统压力满足校零范围；若当前的压力信号值大于或等于预设的校零压力极限阈值时，则判断血压测量系统压力未满足校零范围；

若判断血压测量系统压力满足校零范围时，根据当前的压力信号值，计算压力零点AD0值；

将计算的压力零点AD0值与预设的硬件参数零点阈值范围进行比较，判断压力零点AD0值是否符合要求；计算的压力零点AD0值置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值符合要求；当计算的压力零点AD0值未置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值不符合要求；

当判断压力零点AD0值符合要求时，将存储的校零值进行更新设置为压力零点AD0值的值；

其中，所述计算压力零点AD0值的方法包括根据某个时刻的压力信号值、根据某段时间内压力信号的平均值或者根据某两段时间内压力信号的平均值来计算压力零点AD0值。

2.根据权利要求1所述一种血压测量系统的硬件参数补偿方法，其特征在于，当根据某个时刻的压力信号值计算压力零点AD0值时，其公式为：AD0＝AD_k；当根据某段时间内压力信号的平均值计算压力零点AD0值时，其公式为：

当根据某两段时间内压力信号的平均值计算压力零点AD0值时，其公式为： $\mathrm{AD}0=[\left(\underset{k=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{AD}}_k\right)/n_1+\left(\underset{m=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{AD}}_m\right)/n_2]/2;$ 其中，AD_k表示k时刻的压力值；AD_m表示m时刻的压力值；n、n1和n2分别表示不同时间段的压力值的个数；k和m表示某个固定的时刻。

3.根据权利要求1所述一种血压测量系统的硬件参数补偿方法，其特征在于，对采集的人体的压力信号的预处理包括平滑滤波及低通滤波处理。

4.根据权利要求3所述一种血压测量系统的硬件参数补偿方法，其特征在于，当判断血压测量系统与大气未连通或血压测量系统压力未满足校零范围或压力零点AD0值不符合要求，则返回至压力信号采集步骤。

5.根据权利要求1所述一种血压测量系统的硬件参数补偿方法，其特征在于，在采集人体压力信号之前，还包括对血压测量系统的启动，及对血压测量系统的参数进行初始化设置。

6.一种血压测量系统的硬件参数补偿系统，其特征在于，包括：压力信号采集及存储单元、大气相通判断单元、校零范围判断单元、AD0值计算单元、AD0值符合判断单元及校零值更新单元；

所述压力信号采集及存储单元用于采集人体压力信号，对该压力信号进行预处理，并对处理后的压力信号进行存储；

所述大气相通判断单元与所述压力信号采集及存储单元相连，用于根据阀门的开关状态，判断血压测量系统是否与大气连通；当血压测量系统的阀门关闭时，则判断血压测量系统与大气未连通；当血压测量系统的阀门打开时，则判断血压测量系统与大气是连通的；

所述校零范围判断单元与所述大气相通判断单元相连，用于当判断血压测量系统与大气连通时，将当前的压力信号值与预设的校零压力极限阈值进行比较，判断血压测量系统是否满足校零范围；若当前的压力信号值小于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力满足校零范围；若当前的压力信号值大于或等于预设的校零压力极限阈值时，则判断系统压力未满足校零范围；

所述AD0值计算单元与所述校零范围判断单元相连，用于根据当前的压力信号值，计算压力零点AD0值；

所述AD0值符合判断单元与所述AD0值计算单元相连，用于将计算的压力零点AD0值与预设的硬件参数零点阈值范围进行比较，判断压力零点AD0值是否符合要求；当计算的压力零点AD0值置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值符合要求；当计算的压力零点AD0值未置于预设的硬件参数零点阈值范围内时，则判断压力零点AD0值不符合要求；

所述校零值更新单元与所述AD0值符合判断单元相连，用于当判断压力零点AD0值符合要求时，将存储的校零值进行更新设置为压力零点AD0值；

其中，所述AD0值计算单元用于根据某个时刻的压力信号值或根据某段时间内压力信号的平均值或者根据某两段时间内压力信号的平均值，来计算压力零点AD0值。

7.根据权利要求6所述一种血压测量系统的硬件参数补偿系统，其特征在于，还包括系统参数初始化单元，所述系统参数初始化单元与所述压力信号采集及存储单元相连，用于启动血压测量系统，并对该血压测量系统的参数进行初始化设置。

8.根据权利要求7所述一种血压测量系统的硬件参数补偿系统，其特征在于，所述压力信号采集及存储单元包括压力信号采集模块、压力信号预处理模块及压力信号存储模块；所述压力信号采集模块与所述系统参数初始化单元相连，用于采集人体压力信号；所述信号预处理模块与所述压力信号采集模块相连，用于对采集的压力信号进行平滑滤波及低通滤波预处理；所述压力信号存储模块与所述压力信号预处理模块相连，用于对处理后的压力信号进行存储。

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