CN102905615A - 用于对无创血压测量装置的袖带充气的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于对无创血压测量装置的袖带充气的方法和设备。所述方法包括：获得多个时间点处的袖带的多个压力值；基于所述多个压力值、所述多个时间点处的所述袖带的多个目标压力值以及与所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的每一时间间隔对应的多个充气速度参数，计算第一充气速度参数；以及从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点以与所述第一充气速度参数对应的速度为袖带充气。通过这种方式，在所述袖带的所述目标压力值均匀变化时能够实现均匀的袖带充气，从而能够减少或者消除过电压现象或者低速袖带充气状况。此外，通过引入多个压力值，即使在某一时间点处获得的袖带压力值中存在大的误差，仍然有可能正确地控制袖带充气。

Description

用于对无创血压测量装置的袖带充气的方法和设备

技术领域

本发明涉及无创血压测量，尤其涉及用于对无创血压测量装置的袖带充气的方法和设备。

背景技术

与有创血压测量相比，无创血压测量是一种间接测量人体血压的方法。当前有两类无创血压测量方法。

一种方法是基于听诊的听诊测量方法，即柯氏音法。在柯氏音法中，必须将袖带缠绕到将要进行血压测量的人的胳膊上，并将听诊器放到肱动脉上。首先，为袖带充气，直到阻塞动脉血流为止，之后将袖带放气。在充气过程中将产生声音变化，所述声音被称为柯氏音。医生通过听柯氏音的变化确定血压；这种方法被称为柯氏音法。

另一种方法是示波（oscillometric）法。实际上，示波法是柯氏音法的一种扩展。其通过为袖带充气阻塞血流，之后对袖带缓慢放气。通过检测在放气过程中由动脉搏动引起的振荡波来确定血压。

当前，大多数自动电子血压测量设备都基于示波法测量血压，该方法具有高的可重复性、一致性和精度并且广泛应用于临床检查中。

CN101103908A公开了一种用于无创血压测量的设备和一种安全保护方法。该测量设备的安全保护电路与辅助压力测量电路和辅助微处理器电路独立布置。在正常测量中，辅助微处理器电路利用辅助压力测量电路对袖带的压力周期性采样，并将采样压力与标称过电压保护值进行比较。如果其超过了标称过电压保护值，那么所述辅助微处理器电路将发送控制信号以打开放气阀，直到气压降至安全压力以下为止。

考虑到无创血压测量的广泛应用，本发明的发明人意识到，无创压力测量必须满足针对特定人群的特定需求，例如，新生儿的需求。新生儿采用相对较小的袖带，因为新生儿的胳膊相对较细。在无创血液测量当中，如果袖带充气速度不受控制或者控制不好，那么可能出现由非常高的充气速度导致的过电压现象，其可能使新生儿感觉不舒服并且因而影响血压测量。

此外，如果采用低的袖带充气速度来避免过电压现象，那么归因于非常低的充气速度，测量时间可能非常长。如果新生儿由于必须在非常长的时间以一个姿势躺着而哭起来，那么这可能影响测量结果的精度。

因此，在新生儿的无创血压测量过程中，知道如何控制袖带充气是非常重要的。CN101103908A公开的解决方案只能在袖带压力超过标称过电压保护值的情况下通过放气解决过电压问题。其无法在为袖带充气的过程中减少或者消除过电压现象，也无法解决低的袖带充气速度的问题。

发明内容

基于对上文描述的技术问题和现有技术的理解，希望在无创血液测量过程中有效地控制袖带充气速度。

为了更好地解决上述顾虑中的一个或多个，根据本发明的一个方面的实施例，提供了一种用于对无创血压测量装置的袖带充气的方法。所述方法包括的步骤有：

-获得多个时间点处的袖带的多个压力值；

-基于所述多个压力值、所述多个时间点处的袖带的多个目标压力值以及与所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的每一时间间隔对应的多个充气速度参数，计算第一充气速度参数；以及

-从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点以与所述第一充气速度参数对应的速度为袖带充气。

基本思想是基于在先前时间点处测得的袖带的实际压力值、袖带的目标压力值（即，期望压力值）和相应的充气速度调整袖带充气速度。通过将目标压力值设定到合理的水平，能够基于所获得的袖带压力值、袖带目标压力值和先前的充气速度参数确定下一时间间隔的袖带充气速度，从而控制袖带充气速度。在袖带的目标压力值均匀变化时能够实现均匀的袖带充气，从而能够减少或者消除过电压现象或者低速袖带充气状况。此外，通过引入多个压力值，即使在某一时间点处获得的袖带压力值存在大的误差，仍然有可能在所述多个压力值中的其他压力值具有小误差时正确地控制袖带充气。

根据本发明的另一方面的实施例，提供了一种用于对无创血压测量装置的袖带充气的设备。所述设备包括：

压力传感器，其用于获得多个时间点处的袖带的多个压力值；

处理器，其用于基于所述多个压力值、所述多个时间点处的袖带的多个目标压力值以及与所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的每一时间间隔对应的多个充气速度参数，计算第一充气速度参数；以及

充气单元，其用于从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点以与所述第一充气速度参数对应的速度为袖带充气。

本发明的这些和其他方面将通过下文描述的实施例变得显而易见，并将参考其得到阐述。

附图说明

结合附图考虑以下详细说明，本发明的上述以及其他目的和特征将变得更加显而易见，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的方法的流程图；以及

图2示出了根据本发明的实施例的设备的图解的分段。

在所有的附图中都采用相同的附图标记表示类似的部分。

具体实施方式

下文结合附图给出了对本发明的详细说明。

图1示出了根据本发明的实施例的方法的流程图。

根据本发明的实施例，提供了一种对无创血压测量装置的袖带充气的方法。

所述无创血压测量装置被配置为测量人的血压，其可以独立于监测装置使用，也可以与监测装置协同使用。采用了所述方法的无创血压测量设备可以用于任何需要血压测量的人群，例如，成年人、儿童和新生儿。所述充气方法适用于具有任何尺寸（即大小）的袖带。在将所述方法应用于用来测量新生儿血压的无创血压测量装置和/或具有小尺寸袖带的无创血压测量装置时，该方法的优点将更加明显。

参考图1，所述方法包括获得多个时间点处的袖带的多个压力值的步骤110。

可以通过很多种方式确定所述多个时间点。例如，将充气开始的时间点设定为所述多个时间点中的最早的时间点，根据每两个相邻时间点之间的时间间隔为预定时间段这一规则选择所述多个时间点中的多个后续时间点。在实施例中，对于新生儿的无创血压测量而言，所述预定时间段在100ms到800ms的范围内。对于另一范例，将充气开始后特定时段的时间点设定为所述多个时间点中的最早时间点，并根据预定的递增的等差序列选择所述多个时间点中的多个后续时间点，从而使相邻时间点之间的时间间隔按照该等差序列变化。

可以通过很多种方式获得每一时间点处的袖带压力值。例如，采用压力传感器获得袖带的压力。对于另一范例，采用主压力传感器和辅助压力传感器获得袖带压力。

所述方法还包括步骤120，其基于所述多个压力值、所述多个时间点处的袖带的多个目标压力值以及与所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的每一时间间隔对应的多个充气速度参数来计算第一充气速度参数。

可以通过多种方式确定所述多个时间点处的袖带的多个目标压力值。例如，每两个相邻的时间点处的目标压力值之间的差为预定值，例如，6mmHg。对于另一范例，所述多个目标压力值为预定序列。对于另一范例，基于血压测量所需的最大压力值和所估计的完成充气的总时间确定所述多个目标压力值。例如，血压测量所需的最大压力值为100mmHg；所估计的完成充气的总时间为5秒；如果相邻时间点之间的时间间隔固定为500毫秒，则与从充气开始的时间点到充气结束的时间点的各时间点对应的目标压力值可以是等差序列[0,10mmHg,20mmHg，......,100mmHg]。如果所述多个时间点为三个时间点，从充气开始之后的第一秒开始，相应的目标压力值为20mmHg、30mmHg和40mmHg。可以通过很多种方式设置充气开始的时间点处的目标压力值，例如，可以将其设定为零，或者可以将其设定为充气开始时袖带的实际压力值。

通过将目标压力值设定为合理的水平，能够基于所获得的袖带的压力值、目标压力值和相应的充气速度参数确定下一时间间隔的袖带充气速度，从而能够控制袖带充气速度。在袖带的目标压力值均匀变化时，能够实现均匀的袖带充气，从而能够减少或者消除过电压现象或者袖带充气的低速状况。

充气速度参数是与袖带的充气速度相关的参数（例如，在袖带充气速度和充气速度参数之间存在线性关系），并且充气速度参数对应于相应的袖带充气速度。在实施例中，利用PWM（脉宽调制）充气控制方法控制袖带充气速度，所述充气速度参数是脉冲占空因数，更大的脉冲占空因数对应于更快的充气速度。在另一实施例中，通过线性元件电压调节电路控制袖带充气速度，充气速度参数是线性元件电压调节电路的输出电压，更高的输出电压对应于更快的充气速度。

可以基于先前时间点处测得的袖带的实际压力值、袖带的目标压力值和先前的充气速度参数有效地调整袖带充气速度。此外，通过引入多个时间点处的多个压力值，即使在某一时间点处获得的袖带压力值存在大的误差，仍然有可能在其他压力值具有小误差时正确地控制袖带充气。

所述方法还包括步骤130，其从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点以与所述第一充气速度参数对应的速度为袖带充气。

可以通过很多种方式确定所述多个时间点之后的第一时间点，例如，使用与确定所述多个时间点的方法类似的方法确定所述第一时间点。在实施例中，如果所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的时间间隔为预定时间段，那么所述多个时间点中的最后的时间点与所述第一时间点之间的时间间隔也为所述预定时间段。

基于与时间间隔（即，时间段，例如，从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点的时间段）对应的充气速度参数，充气单元可以以与所述充气速度参数对应的速度为袖带充气，例如，所述充气单元包括充气电路和充气机。例如，在利用PWM充气控制方法控制袖带充气速度并且充气速度参数是在时间段内为30%的脉冲占空因数时，那么充气电路生成脉冲占空因数为30%的脉冲来控制充气机为袖带充气。对于另一范例，当通过线性元件电压调节电路控制袖带充气速度，并且充气速度参数是在时间段内为4V的驱动电压时，那么充气电路生成4V的驱动电压来驱动充气机为袖带充气。

可以通过多种方式实现上述步骤120。

在实施例中，可以根据方程1实现步骤120。

$S=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{PM}}_{i+1}-{\mathrm{PM}}_i}{P_{i+1}-P_i}\×S_i\×K_i$ 方程1

在方程1中，S是第一充气速度参数，n是所述多个时间点中的时间点的总数，PM_i是所述多个时间点中的时间点i处的袖带的目标压力值，P_i是所述多个时间点中的时间点i处的袖带的压力值，S_i是与时间点i和时间点i+1之间的时间间隔对应的充气速度参数，以及k_i是加权因数。

将每一时间间隔的目标压力值的变化值和实际压力值的变化值之间的比值用作确定下一时间间隔的充气速度的因数，从而能够通过更好的方式跟踪袖带压力值的变化，以控制袖带充气的速度。

可以通过很多种方式确定加权因数。例如，可以根据如下规则确定加权因数：对应于离第一时间点相对较近的时间点的加权因数相对较大，即，K_i+1≥K_i。对于另一范例，根据如下规则确定加权因数：加权因数之和为固定值，例如，

任选地，通过将与时间间隔（即，时间段）对应的加权因数设为零或非零来确定是否将对应于所述时间间隔的充气速度参数用于计算所述第一充气速度。

在下述例子中详细揭示了如何利用方程1计算第一充气速度参数。

例如，在时间点t1，所获得的袖带压力值为P₁，相应的目标压力值为PM₁；在时间点t2，所获得的袖带压力值为P₂，相应的目标压力值为PM₂；在时间点t3，所获得的袖带压力值为P₃，相应的目标压力值为PM₃；在从时间点t1到时间点t2的时间间隔内，相应的充气速度参数为S₁，相应的加权因数为1/2；在从时间点t2到时间点t3的时间间隔内，相应的充气速度参数为S₂，相应的加权因数为1/2；于是可以利用方程2计算与从时间点t3到时间点t4的时间间隔对应的充气速度参数S₃。

$S_3=\frac{{\mathrm{PM}}_3-{\mathrm{PM}}_2}{P_3-P_2}\×S_2\×\frac{1}{2}+\frac{{\mathrm{PM}}_2-{\mathrm{PM}}_1}{P_2-P_1}\×S_1\×\frac{1}{2}$ 方程2

在上述例子中，如果从时间点t1到时间点t2的时间间隔的加权因数为零，从时间点t2到时间点t3的时间间隔的加权因数为一，那么能够利用方程3计算出与从时间点t3到时间点t4的时间间隔对应的充气速度参数S₃。

$S_3=\frac{{\mathrm{PM}}_3-{\mathrm{PM}}_2}{P_3-P_2}\×S_2$ 方程3

对于另一范例，在时间点t1，所获得的袖带压力值为P₁，相应的目标压力值为PM₁；在时间点t2，所获得的袖带压力值为P₂，相应的目标压力值为PM₂；在时间点t3，所获得的袖带压力值为P₃，相应的目标压力值为PM₃；在时间点t4，所获得的袖带压力值为P₄，相应的目标压力值为PM₄；在从时间点t1到时间点t2的时间间隔内，相应的充气速度参数为S₁，相应的加权因数为1/6；在从时间点t2到时间点t3的时间间隔内，相应的充气速度参数为S₂，相应的加权因数为1/3；在从时间点t3到时间点t4的时间间隔内，相应的充气速度参数为S₃，相应的加权因数为1/2；那么能够利用方程4计算与从时间点t4到时间点t5的时间间隔对应的充气速度参数S₄。

$S_4=\frac{{\mathrm{PM}}_4-{\mathrm{PM}}_3}{P_4-P_3}\×S_3\×\frac{1}{2}+\frac{{\mathrm{PM}}_3-{\mathrm{PM}}_2}{P_3-P_2}\×S_2\×\frac{1}{3}+\frac{{\mathrm{PM}}_2-{\mathrm{PM}}_1}{P_2-P_1}\×S_1\×\frac{1}{6}$ 方程4

在另一实施例中，根据方程5执行步骤120。

$S=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{PM}}_{i+1}\×{\mathrm{PM}}_i}{P_{i+1}\×P_i}\×S_i\×K_i$ 方程5

在方程5中，S是第一充气速度参数，n是所述多个时间点的时间点的总数，PM_i是在所述多个时间点中的时间点i处的袖带的目标压力值，P_i是所述多个时间点中的时间点i处的袖带压力值，S_i是与时间点i和时间点i+1之间的时间间隔对应的充气速度参数，以及k_i是加权因数。

将每一过去的时间间隔的目标压力值和实际压力值之间的比值用作确定下一时间间隔的充气速度的因素之一，从而能够通过更好的方式跟踪袖带的实际压力值和目标压力值之间的差异，以控制袖带充气速度。

图2示出了根据本发明的实施例的设备的图解分段。

根据本发明的另一方面的实施例，提供了一种用于对无创血压测量装置的袖带充气的设备200。

参考图2，设备200包括压力传感器210、处理器220和充气单元230。

压力传感器210用于获得多个时间点处的袖带的多个压力值。压力传感器210可以通过多种方式实现。例如，所述压力传感器为高精度压力传感器。对于另一个例子，所述压力传感器包括主压力传感器和辅助压力传感器。

处理器220用于基于所述多个压力值、所述多个时间点处的袖带的多个目标压力值以及与所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的每一时间间隔对应的多个充气速度参数，计算第一充气速度参数。任选地，每两个相邻时间点之间的时间间隔为预定时间段。处理器220可以通过多种方式实现。例如，所述处理器是高速AMR7内核微控制器。又如，所述处理器包括主微处理器和辅助微处理器。

充气单元230用于从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点以与所述第一充气速度参数对应的速度为袖带充气。充气单元230可以通过多种方式实现。例如，所述充气单元包括由单片机控制的PWM电路和充气机。对于另一范例，所述充气单元包括由单片机控制的线性元件电压调节电路和充气机。

处理器220能够通过多种方式计算所述第一充气速度参数。

在实施例中，处理器利用方程1计算第一充气速度参数。

在另一实施例中，处理器利用方程5计算第一充气速度参数。

应当注意，上述实施例旨在对本发明进行阐述而非限制，并且本领域技术人员能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计出替代实施例。实施例是示范性的而非限制性的。目的是，本发明包括对所示出和描述的实施例做出的所有处在本发明的精神和范围内的修改和变化。在权利要求中，不应当将任何放置在括号内的附图标记解释为限制权利要求。“包括”一词不排除未在权利要求或说明书中列举的元件或步骤的存在。元件前的单数冠词“一”、“一个”不排除存在复数个这样的元件。在枚举了几个单元的设备权利要求中，可以由同一个硬件或软件项目实现这些单元中的几个。第一、第二和第三等词语的使用不表示任何顺序。可以将这些词语解释为名称。

Claims (10)

1.一种对无创血压测量装置的袖带充气的方法，所述方法包括的步骤有：

获得（110）多个时间点处的所述袖带的多个压力值；

基于所述多个压力值、所述多个时间点处的所述袖带的多个目标压力值以及与所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的每一时间间隔对应的多个充气速度参数，计算（120）第一充气速度参数；以及

从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点以与所述第一充气速度参数对应的速度为所述袖带充气（130）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，计算（120）所述第一充气速度参数的步骤通过如下方程执行：

$S=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{PM}}_{i+1}-{\mathrm{PM}}_i}{P_{i+1}-P_i}\×S_i\×K_i$

其中，S是所述第一充气速度参数，n是所述多个时间点中的时间点的总数，PM_i是所述多个时间点中的时间点i处的所述袖带的所述目标压力值，P_i是所述多个时间点中的时间点i处的所述袖带的所述压力值，S_i是与时间点i和时间点i+1之间的所述时间间隔对应的所述充气速度参数，并且k_i是加权因数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，K_i+1≥K_i。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，每两个相邻时间点之间的每一时间间隔为预定时间段。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定时间段在100ms到800ms的范围内。

6.一种用于对无创血压测量装置的袖带充气的设备，所述设备包括：

压力传感器（210），其用于获得多个时间点处的所述袖带的多个压力值；

处理器（220），其用于基于所述多个压力值、所述多个时间点处的所述袖带的多个目标压力值以及与所述多个时间点中的每两个相邻时间点之间的每一时间间隔对应的多个充气速度参数，计算第一充气速度参数；以及

充气单元（230），其用于从所述多个时间点中的最后的时间点到所述多个时间点之后的第一时间点以与所述第一充气速度参数对应的速度对所述袖带充气。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述处理器（220）利用如下方程计算所述第一充气速度参数：

$S=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{PM}}_{i+1}-{\mathrm{PM}}_i}{P_{i+1}-P_i}\×S_i\×K_i$

其中，S是所述第一充气速度参数，n是所述多个时间点中的时间点的总数，PM_i是所述多个时间点中的时间点i处的所述袖带的所述目标压力值，P_i是所述多个时间点中的时间点i处的所述袖带的所述压力值，S_i是与时间点i和时间点i+1之间的所述时间间隔对应的所述充气速度参数，并且k_i是加权因数。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，K_i+1≥K_i。

9.根据权利要求6所述的设备，其中，每两个相邻时间点之间的每一时间间隔为预定时间段。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预定时间段在100ms到800ms的范围内。

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