CN102885619A

CN102885619A - 血压检测装置

Info

Publication number: CN102885619A
Application number: CN2011102064080A
Authority: CN
Inventors: 余天才; 谢国经; 王海洋
Original assignee: RONGXIN SEMICONDUCTOR (SHENZHEN) Co Ltd
Current assignee: RONGXIN SEMICONDUCTOR (SHENZHEN) Co Ltd
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-01-23

Abstract

本发明涉及医学检测技术领域，提出一种测量结果准确、稳定，且测量范围大的血压检测装置，包括袖套、压力传感器、充气装置、放气装置和信号处理及控制系统，所述压力传感器采集袖套内的静压力，所述信号处理及控制系统包括：频率转换模块，将压力传感器采集的压力信号转换为频率信号；放大模块，对频率信号进行放大处理；包络线计算模块，求取放大后的频率信号的包络线；滤波整形模块，对包络线进行整形滤波；血压计算模块，根据整形滤波后的包络线，求取血压值。

Description

血压检测装置

技术领域

本发明涉及医学检测技术领域，具体涉及一种血压检测装置。

背景技术

血压是反映心血管系统状态重要的生理参数。近年来，高血压在中老年人群中的发病率不断上升，而且常常是引起心血管系统一些疾病的重要因素，因此，血压的准确检测在临床和保健工作中变得越来越重要。目前临床上无创血压检测主要采用柯氏音法和示波法。

示波法血压测量，有两种方法，一种是加压式血压测量法，即其血压的测量，是在充气过程中进行的；另一种是降压式血压测量法，其采用机械气阀，在使用时，先快速充气，然后在缓慢放气的过程中采集信息，并对采集的信息进行计算，从而实现收缩压、舒张压及脉搏的测量。现有的这种测量方法，是通过压力传感器，将接收的压力信号转换成频率信号，然后对该频率信号进行处理后计算出三种数值，

缺点：首先，现市面上的血压测量装置，其可测量到脉搏的正常范围，都是40-180之间，范围小。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中的缺陷，提出一种测量结果准确、稳定，且测量范围大的血压检测装置。

为解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种血压检测装置，包括袖套、压力传感器、充气装置、放气装置、频率转换模块和信号处理及控制系统，所述的充气装置在所述的信号处理及控制系统的控制下对所述的袖套进行充气，所述的放气装置用于对所述的袖套进行放气，其特征在于：所述压力传感器采集所述的袖套内的压力，并将采集到的压力信号转换为电信号，所述的频率转换模块，用于接收所述的压力传感器传送的电信号，并将该电信号转换为频率信号；所述信号处理及控制系统包括：

信号放大模块，对频率信号进行放大处理，得到频率增益曲线；

包络线计算模块，求取频率增益曲线的包络线；

滤波整形模块，对包络线进行整形滤波；

血压计算模块，根据整形滤波后的包络线，求取血压值。，该血压值包括收缩压及舒张压这两种压力值，也称高压和低压。

上述的频率增益曲线，是指在单位时间内，频率变化幅度的曲线。

进一步，频率转换模块在单位时间N输出电信号的振荡次数作为频率。该单位时间N为自定义的，比如，其可以把30ms作为一个时间单位，也可以把50ms作为一个时间单位。

进一步的，上述信号放大模块通过下式对频率信号进行放大处理：

\frac{Δ F_{n}}{Δ T_{n}};

式中，ΔF_n为第n个单位时间频率的变化，n为自然数；

ΔT_n为时间单位。

进一步的，上述包络线计算模块绘制放大后频率信号的波形图，所述波形图以

为纵坐标，时间为横坐标，将该图的波谷连接起来，形成包络线。

进一步，还包括脉搏计算模块，所述脉搏计算模块，通过下式计算脉搏P：

P = \frac{60 * D}{M * N};

上式中，P为脉搏，M为时间t内的采集频率点的个数，N为单位时间，其单位为秒，D为时间t内放大后频率信号波形图的波谷个数。

进一步，所述滤波整形模块通过如下方法进行滤波整形：

依次计算频率增益曲线的各波谷/波峰的算术平均值，作为新的波谷/波峰。

进一步，所述滤波整形模块至少进行至少一次滤波整形。

进一步，所述血压计算模块通过面积法求取血压值：

利用下述公式计算频率增益曲线中边界波谷/波峰的频率增益：

\frac{Δ f_{n}}{k_{1}} = Δ f_{m}

上述公式中，Δf_n为频率增益曲线最大的波谷/波峰对应的频率增益，k₁为自定义系数，Δf_m为频率增益曲线中边界波谷/波峰对应的频率增益；

利用下述公式计算在边界波谷/波峰与最大的波谷/波峰之间收缩压所对应的波谷/波峰的频率增益值：

\frac{Σ_{i = m}^{i = l} Δ f_{i}}{Σ_{i = l}^{i = n} Δ f_{i}} = k 2

上述公式中，

为从第m个波谷/波峰到第1个波谷/波峰的频率增益之和；

为从第1个波谷/波峰到第n个波谷/波峰的频率增益之和；

K₂为自定义系数。

以此计算得到第1个波谷/波峰的频率增益，即得到信号放大模块进行放大前的频率，通过查询频率和压力的对应表，得到收缩压值。

k₁、K₂为自定义系数，其根据人体的血压特征来设定，在使用时，可根据专业的校准仪器对其进行参数校准设定。

本发明的有益效果在于：将压力信号转换为频率信号进行处理，而非现有技术中直接对压力信号进行处理，可克服现有技术中，脉搏测量范围小，测量稳定性不佳等缺陷。本发明中，信号放大模块、包络线计算模块、滤波整形模块、和血压计算模块均可通过单片机采用算法实现，因此整个装置结构简单，易于实现，稳定性高，成本低廉。

另外，国家标准要求(5次测量)的极差(除以2.33)不大于5mmHg，通过本方法的血压计，其极差不大于3mmHg。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明血压检测装置的结构示意图；

图2为频率增益的波形图；

图3为包络线的波形图；

图4为计算收缩压的示意图；

图5为计算舒张压的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1，本实施例公开了一种血压检测装置，包括袖套、压力传感器、充气装置、放气装置、频率转换模块和信号处理及控制系统，其中；

在本实施例中，该充气装置为气泵，其可在信号处理及控制系统的控制下约袖套充气；

放气装置包括机械泄气阀和电磁阀，在使用时，机械泄气阀无论是在充气还是在放气，都是在按一定的速率进行漏气；在充气结束后，信号处理及控制系统控制电磁阀进行放气。

压力传感器与袖套相连，其用于在放气过程中，采集袖套内的压力，并将采集到的压力信号转换为电信号。

参考图2所示，频率转换模块，与用于接收压力传感器传送的电信号，并将该电信号转换为频率信号，并将频率信号传送给信号处理及控制系统。且该频率转换模块在单位时间N输出电信号的振荡次数作为频率。该单位时间N为自定义的，比如，其可以把30ms作为一个时间单位，也可以把50ms作为一个时间单位。

信号处理及控制系统接收频率转换模块传送的频率信号，并对该频率信号进行处理，得出收缩压、舒张压和脉搏。

信号处理及控制系统包括信号放大模块、包络线计算模块、脉搏计算模块、滤波整形模块、血压计算模块和控制模块：

信号放大模块，对频率信号进行放大处理，本实施例中，通过下式，采用一阶导数的算法进行放大：

\frac{Δ F_{n}}{Δ T_{n}};

式中，ΔF_n为第n个单位时间频率的变化，n为自然数；

ΔT_n为时间单位。

放大后，原来的频率信号就变成了频率增益曲线；该频率增益曲线，是指在单位时间内，频率变化幅度的曲线。

参考图3所示，包络线计算模块绘制放大后频率信号的波形图，所述波形图以

脉搏计算模块，通过下式计算脉搏P：

P = \frac{60 * D}{M * N};

上式中，P为脉搏，M为时间t内采集频率点的个数，N为单位时间，D为时间t内放大后频率信号波形图的波谷个数。

比如，在时间t为(0.02*200)S内，放大后的频率信号波形图的波谷个数为4，采集频率点的个数为200，把0.02s作为单位时间；则计算出来的脉搏是60次。

滤波整形模块，通过如下方法进行滤波整形：

比如，以三个波峰为一组，首先，选择第一个波峰，第二个波峰，第三个波峰，然后将三个波峰值相加，取平均值，所得的平均值即为第二个波峰整形后的值；然后，再取第二个波峰，第三个波峰及第四个波峰，将这三个波峰相加，取平均值，所得的平均值即为第三个波峰整形后的值；依次累推，得出各组波谷或波峰的算术平均值。

滤波整形模块至少进行至少一次这样的滤波整形。若第二次整形，就以第一次的平均值来作为基础值算新的平均值。

血压计算模块，根据整形滤波后的包络线，求取血压值。该血压值包括收缩压及舒张压这两种压力值，也称高压和低压。

血压计算模块，通过面积法求取血压值：

比如，参考图3所示，首先计算收缩压，收缩压位于最大波峰的左边，在计算收缩压时，先利用下述公式计算频率增益曲线中边界波峰的频率增益：

\frac{Δ f_{n}}{k_{1}} = Δ f_{m}

参考图4所示，利用该公式，可以找到最大波峰左边的边界波峰，即第m个波峰。

然后，再利用下述公式计算在边界波峰与最大的波峰之间收缩压所对应的波谷/波峰的频率增益值：

\frac{Σ_{i = m}^{i = l} Δ f_{i}}{Σ_{i = l}^{i = n} Δ f_{i}} = k 2

上述公式中，

为从第m个波谷/波峰到第1个波谷/波峰的频率增益之和；

为从第1个波谷/波峰到第n个波谷/波峰的频率增益之和；

K₂为自定义系数。

以此计算得到第1个波峰的频率增益，即得到信号放大模块进行放大前的频率，通过查询频率和压力的对应表，得到收缩压值。

同理，再来计算舒张压，舒张压位于最大波峰的右边，在计算舒张压时，先利用下述公式计算频率增益曲线中边界波峰的频率增益：

\frac{Δ f_{n}}{k_{1}} = Δ f_{s}

上述公式中，Δf_n为频率增益曲线最大的波谷/波峰对应的频率增益，k₁为自定义系数，Δf_s为频率增益曲线中边界波谷/波峰对应的频率增益；

参考图5所示，利用该公式，可以找到最大波峰右边的边界波峰，即第s个波峰。

\frac{Σ_{i = s}^{i = x} Δ f_{i}}{Σ_{i = x}^{i = n} Δ f_{i}} = k 2

上述公式中，

为从第s个波谷/波峰到第x个波谷/波峰的所有波谷/波峰的频率增益之和；

为从第x个波谷/波峰到第n个波谷/波峰的所有波谷/波峰的频率增益之和；

K₂为自定义系数。

以此计算得到第x个波峰的频率增益，即得到信号放大模块进行放大前的频率，通过查询频率和压力的对应表，得到舒张压值。

控制模块，用于协调和控制信号处理及控制系统中其它模块工作，并控制充气装置和放气装置的动作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种血压检测装置，包括袖套、压力传感器、充气装置、放气装置和信号处理及控制系统，所述的充气装置在所述的信号处理及控制系统的控制下对所述的袖套进行充气，所述的放气装置用于对所述的袖套进行放气，所述压力传感器采集袖套内的压力并转换为电信号，其特征在于：所述血压检测装置还包括频率转换模块，所述的频率转换模块，用于接收所述的压力传感器传送的电信号，并将该电信号转换为频率信号；所述信号处理及控制系统包括：

包络线计算模块，求取频率增益曲线的包络线；

滤波整形模块，对包络线进行整形滤波；

血压计算模块，根据整形滤波后的包络线，求取血压值。

2.如权利要求1所述的血压检测装置，其特征在于：所述的频率转换模块将电信号在单位时间N内的振荡次数作为频率。

3.如权利要求2所述的血压检测装置，其特征在于：所述信号放大模块通过下式对频率信号进行放大处理：

\frac{Δ F_{n}}{Δ T_{n}};

式中，ΔF_n为第n个单位时间频率的变化；

ΔT_n为时间单位。

4.如权利要求3所述的血压检测装置，其特征在于：所述包络线计算模块绘制放大后频率信号的波形图，所述波形图以

5.如权利要求1中所述的血压检测装置，其特征在于：其还进一步包括脉搏计算模块，所述脉搏计算模块，通过下式计算脉搏P：

P = \frac{60 * D}{M * N};

6.如权利要求4所述的血压检测装置，其特征在于：所述滤波整形模块通过如下方法进行滤波整形：

7.如权利要求6所述的血压检测装置，其特征在于：所述滤波整形模块至少进行至少一次滤波整形。

8.如权利要求1～7中任意一项所述的血压检测装置，其特征在于：所述血压计算模块通过面积法求取血压值，具体如下：

\frac{Δ f_{n}}{k_{1}} = Δ f_{m}

\frac{Σ_{i = m}^{i = l} Δ f_{i}}{Σ_{i = l}^{i = n} Δ f_{i}} = k 2

上述公式中，

为从第m个波谷/波峰到第1个波谷/波峰的频率增益之和；

为从第1个波谷/波峰到第n个波谷/波峰的频率增益之和；

K₂为自定义系数。