CN103251400B - 电子血压计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在抑制对被测定者的负担的同时，高精度地长时间地测定血压值和脉搏的测定装置。提供一种电子血压计，其用于测定血压和脉搏，其包括袖带、压力传感器、动脉容积传感器、计算装置。计算装置包括：内压控制部，其用于在规定的时间点对空气袋的内压进行控制；容积传感器输入部，其用于从动脉容积传感器接收与动脉容积对应的脉搏波信号；压力传感器输入部，其用于从压力传感器接收与空气袋的内压对应的压力脉搏波信号；判断部，其用于在通过内压控制部对袖带的内压进行控制的期间内，采用规定的方法，判断用于计算脉搏数的信号；脉搏计算部，其用于计算脉搏数；血压计算部，其用于计算血压值。

Description

电子血压计

技术领域

本发明涉及一种电子血压计。 

背景技术

以往，作为血压计，将袖带(空气袋)装戴在手腕或上臂等的测定部位上，根据从该测定部位的动脉传递来的袖带压变动来计算血压的血压计得到普及。作为用于测定长时间内的血压变动的血压计，与将袖带装戴在上臂上的类型相比，将袖带装戴在手腕上的手腕血压计更能够减轻对被测定者的负担。由于与上臂相比，手腕桡骨动脉位于皮下很浅的位置，所以可以说手腕桡骨动脉是适合测定脉搏的部位。 

在此，利用手腕血压计作为测定长时间内的血压及脉搏的装置，可以考虑在手腕血压计上搭载如下的功能：在测定血压以外的时间内测定脉搏的功能。 

非专利文献1： 

“Junichi Minami”等，Effects of Smoking Cessation on Blood Pressure and Heart Rate Variability in Habitual Smokers,Hypertension,American Heart Association,1999,p.586-590 

作为测定脉搏的方法，已知有通过利用非侵入性检测位于皮下的比较浅的位置的动脉的容积的变化，来测定脉搏数的方法。作为具有代表性的测定脉搏数的测定方法，有如下的方法：利用配置成紧贴在动脉正上方的光电传感器或阻抗传感器等的传感器，测定动脉的容积的变化，其中，传感器用于检测动脉容积。 

为了使用于检测上述动脉容积的传感器紧贴在皮肤上，能够利用用于测定血压的袖带。在通过对袖带进行加压/减压来测定血压时，能够基于此时叠加在袖带的空气袋上的压力变化，通过压力传感器检测脉搏波(压力脉搏波)。 

图1A～1C是表示用于检测动脉容积的传感器和袖带的位置关系的图。即，图1A表示用于检测上述动脉容积的传感器配置于比袖带的压迫部更靠近动脉的下游一侧的情况，图1B表示用于检测上述动脉容积的传感器位于袖带的压迫部的大致中央的情况，图1C示用于检测上述动脉容积的传感器位于比袖带的压迫部更靠近动脉的上游一侧的情况。 

图2A～4B是表示伴随袖带的内压变化的脉搏振幅的变化和脉搏波的波形的测定结果的关系的图，该脉搏波的波形的测定结果是由配置于图1A～1C示出的各位置的用于检测动脉容积的传感器测定得到的。在各图中，图2的（A）部分、图3的（A）部分、图4的（A）部分表示伴随袖带的内压变化的脉搏振幅的变化，图2的（B）部分、图3的（B）部分、图4的（B）表示由用于检测动脉容积的传感器测定得到的脉搏波的波形的测定结果。另外，图5A、5B是表示用于检测在袖带被加压时的动脉容积的传感器的情况的图。 

在图1A示出的用于检测上述动脉容积的传感器配置于比袖带的压迫部更靠近动脉的下游一侧的情况下，若袖带压闭了动脉，则不再检测出脉搏。另外，如图5A所示，对袖带进行加压，则袖带膨胀，随之，用于检测动脉容积的传感器和动脉的位置关系也发生变化。因此，如图2的（A）、（B）部分所示，伴随着压闭动脉的进行，由用于检测动脉容积的传感器检测出的动脉容积变化变小，若压闭了动脉，则不再检测出动脉容积变化。 

在图1B示出的用于检测上述动脉容积的传感器位于袖带的压迫部的大致中央的情况下，与图1A的情况同样地，若袖带压闭了动脉则不再检测出脉搏。另外，在该配置下，根据动脉的力学的特性，随着对袖带进行加压使袖带膨胀，动脉容积变化逐渐变大，在超过最大值之后，逐渐变小，若压闭了动脉，则不再检测出动脉容积变化。 

在图1C示出的用于检测上述动脉容积的传感器位于比袖带的压迫部更靠近动脉的上游一侧的情况下，由于袖带对传感器的压迫，使用于检测动脉容积的传感器朝向测定部位的方向发生变化。即，如图5B所示，随着对袖带加压使袖带膨胀，用于检测动脉容积的传感器与动脉的位置关系发生变化。因此，如图4A、4B所示，随着使用袖带压迫脉搏波，检测出的脉搏波的振幅变小。 

即，从该测定可以明确地了解到：在利用用于测定血压的袖带将用于检测动脉容积的传感器按压在测定部位上的情况下，无论将用于检测动脉容积的传感器配置成相对于袖带具有哪一种位置关系，通过对袖带进行加压而检测出的脉搏波的振幅都会发生变化，从而不能高精度地测定脉搏。 

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种能够在抑制对被测定者的负担的同时，高精度长时间测定血压值和脉搏的测定装置及测定方法。 

在本发明的一个技术方案中，提供一种电子血压计，其用于测定血压和脉搏，其包括：袖带，其卷绕装戴在测定部位上；压力传感器，其安装在所述袖带上，用于测定袖带的内压；动脉容积传感器，其安装在所述袖带上，基于动脉容积的变化来检测脉搏波；计算装置，其与所述压力传感器及动脉容积传感器连接，用于基于由各传感器获得的信号来计算血压及脉搏数。所述计算装置包括：内压控制部，其用于在规定的时间点对空气袋的内压进行控制；容积传感器输入部，其用于从所述动脉容积传感器接收与动脉容积对应的脉搏波信号；压力传感器输入部，其用于从所述压力传感器接收与空气袋的内压对应的压力脉搏波信号；判断部，其用于在通过内压控制部对袖带的内压进行控制的期间内，采用规定的方法，选择从所述压力传感器输入的压力脉搏波信号和从动脉容积传感器输入的脉搏波信号中的任意一个信号，来作为用于计算脉搏数的信号；脉搏计算部，其用于基于通过所述容积传感器输入部接收到的脉搏波信号和通过所述判断部选择出的信号来计算脉搏数；血压计算部，其基于通过压力传感器输入部接收到的压力脉搏波信号来计算血压值。 

优选地，所述判断部，分别对从所述动脉容积传感器获得的脉搏波的信号和从所述压力传感器获得的压力脉搏波的信号设定规定的基准值，在判断为信号等级没有达到所述基准值的情况下，不选择该信号作为用于计算脉搏的信号。 

优选地，所述判断部，对从所述动脉容积传感器得到的脉搏波的信号的 信噪值和从所述压力传感器得到的压力脉搏波的信号的信噪值进行比较，选择判断为信噪值相对高的信号的数据。 

优选地，在电子血压计中，所述动脉容积传感器为光电传感器。 

优选地，在电子血压计中，所述动脉容积传感器为阻抗传感器。 

在本发明的一个技术方案中，提供一种利用电子血压计测定血压和脉搏的方法，其包括以下的步骤：将袖带卷绕装戴在被测定者的手臂上，所述袖带具有用于测定袖带的内压的压力传感器和用于检测动脉容积的变化的动脉容积传感器；利用所述动脉容积传感器基于动脉容积的变化来检测脉搏波；对袖带进行加压/减压，通过所述压力传感器检测在对袖带进行加压/减压的期间内的袖带的内压的变化从而测定血压，并且，通过所述压力传感器基于叠加在袖带的空气袋的内压上的压力变化来检测压力脉搏波；采用规定的方法，选择从所述动脉容积传感器输入的脉搏波的信号和从所述压力传感器输入的压力脉搏波的信号中的任意一个信号作为用于计算被测定者的脉搏波的信号，并利用所选择的信号来计算在对袖带进行加压/减压过程中的脉搏。 

优选地，分别对从所述动脉容积传感器获得的脉搏波的信号和从所述压力传感器获得的压力脉搏波的信号设定规定的基准值，在判断为信号等级没有达到所述基准值的情况下，不选择该信号作为用于计算脉搏的信号。 

优选地，对从所述动脉容积传感器获得的脉搏波的信号的信噪值和从所述压力传感器获得的压力脉搏波的信号的信噪值进行比较，选择判断为信噪值相对高的信号来决定在对袖带进行加压/减压过程中的脉搏。 

优选地，利用所述动脉容积传感器为光电传感器的电子血压计来测定血压和脉搏。 

优选地，所述动脉容积传感器为阻抗传感器。 

根据本发明，能够在抑制对被测定者的负担的同时，高精度长时间测定血压值和脉搏。 

附图说明

图1A～1C是表示用于检测动脉容积的传感器与袖带的位置关系的图。 

图2是表示伴随袖带的内压变化的脉搏振幅的变化与通过配置于图1A 示出的位置的用于检测动脉容积的传感器测定得到的脉搏波的波形的测定结果的关系的图。 

图3是表示伴随袖带的内压变化的脉搏振幅的变化与通过配置于图1B示出的位置的用于检测动脉容积的传感器测定得到的脉搏波的波形的测定结果的关系的图。 

图4是表示伴随袖带的内压变化的脉搏振幅的变化与通过配置于图1C示出的位置的用于检测动脉容积的传感器测定得到的脉搏波的波形的测定结果的关系的图。 

图5A、5B是表示在袖带被加压时的用于检测动脉容积的传感器的情况的图。 

图6是表示作为实施方式的测定装置的电子血压计（下面，称为血压计）的装置结构的具体例的框图。 

图7是表示血压计的功能结构的具体例的框图。 

图8是表示利用血压计进行的测定动作的流程的流程图。 

图9是表示图8的步骤S109中的血压测定动作的具体流程的流程图。 

图10是表示图9的步骤S205中的通过压力脉搏波/光电脉搏波计算脉搏的具体流程的流程图。 

其中，附图标记说明如下： 

1血压计， 

3操作部， 

4显示部， 

6存储器， 

10空气管， 

13空气袋， 

20空气系统， 

21泵， 

22阀， 

23压力传感器， 

26、27驱动电路， 

28振荡电路， 

30动脉容积传感器， 

31检测电路， 

40CPU（central processing unit：中央处理器）， 

80时钟， 

90电源， 

401内压控制部， 

402容积传感器输入部， 

403压力传感器输入部， 

404判断部， 

405脉搏计算部， 

406血压计算部， 

407显示处理部。 

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同的部件及结构要素标记相同的附图标记。这些名称及功能也相同。 

＜装置结构＞ 

图6是表示作为实施方式的测定装置的电子血压计（下面，称为血压计）1的装置结构的具体例的框图。血压计1用于测定长时间（长期间）内的血压变动。因此，如上所述，假设使用将袖带（空气袋）装戴在手腕上的手腕血压计。然而，不限于手腕，还能够应用装戴在上臂或脚踝等四肢的其它部位上的血压计。 

参照图6，血压计1包括测定用的空气袋13，空气袋13通过空气管10与空气系统20连接。空气系统20包括：用于测定空气袋13的内压的压力传感器23、用于进行向空气袋13供给气体/从空气袋13排出气体的泵21及阀22。 

压力传感器23、泵21及阀22分别与振荡电路28、驱动电路26及驱动电路27电连接，振荡电路28、驱动电路26及驱动电路27都与用于控制血压计1整体的CPU（Central Processing Unit：中央处理器）40电连接。 

CPU40还连接有显示部4、操作部3、用于存储由CPU40执行的程序并 且存储计算所需的信息等的存储器6、时钟80、电源90。 

驱动电路26按照来自CPU40的控制信号驱动泵21。由此，将空气注入空气袋13。 

驱动电路27按照来自CPU40的控制信号驱动阀22。由此来打开/关闭阀22。 

压力传感器23为静电容量型的压力传感器，根据空气袋13的内压变化，静电容量值发生变化。压力传感器23与振荡电路28连接，振荡电路28将压力传感器23的静电容量值转换成所对应的振荡频率的信号，并将其输入至CPU40。 

还参照图6，血压计1包括用于检测脉搏波的容积的动脉容积传感器30。动脉容积传感器30配置在装戴空气袋13时与测定部位接触的一侧的面上（内），并且在装戴时配置在动脉正上方附近。 

优选地，动脉容积传感器30采用包括发光元件及受光元件的光电传感器。除此以外，还可以采用阻抗传感器。此外，动脉容积传感器30也可以采用两个以上光电传感器或阻抗传感器。 

动脉容积传感器30与检测电路31电连接，向检测电路31输出传感器信号。检测电路31与CPU40电连接，将输入的传感器信号转换成电压值后输入至CPU40。 

＜动作概要＞ 

利用血压计1计算血压值，并且计算脉搏数。在没有利用空气袋13压迫动脉时，即，在血压测定动作以外的时间，通过动脉容积传感器30检测脉搏数。在利用空气袋13压迫动脉时，即，在血压测定动作的时间点，在由用于测定空气袋13的内压的压力传感器23检测出的压力脉搏波的信号等级达到基准以上的情况下，利用由压力传感器23检测出的压力脉搏波和由动脉容积传感器30检测出的光电脉搏波中精度高的脉搏波的脉搏波信息，来计算脉搏数。 

在此，作为一个例子，为了判断哪一个脉搏波精度高，计算由压力传感器23检测出的压力脉搏波与由动脉容积传感器30检测出的光电脉搏波的信噪比（SN，Signal to Noise Ratio）来作为信号等级，利用该信噪比高的脉搏波的脉搏波信息来计算脉搏数。通常，在要获取的特定的信号的等级比周围 的噪声的信号的等级高的情况下，能够进行信号的检测。因此，若信号的信噪值很高，则易于检测出该信号，测定精度变高。相反地，若信号的信噪值很低，则难以检测该信号，测定精度变低。作为判断哪一个脉搏波精度高的其它的例子，例如，能够使用由该信号表示的脉搏波振幅。 

＜功能结构＞ 

图7是表示用于进行血压测定及脉搏测定的血压计1的功能结构的具体例的框图。通过CPU40读取并执行存储在存储器6内的程序，图7示出的各功能主要形成在CPU40上，但是至少一部分可以通过图6示出的装置结构或电气电路等的硬件结构实现。 

参照图7，CPU40包括：内压控制部401，其参照时钟80的时刻，在事先规定的时间对空气袋13的内压进行控制；容积传感器输入部402，其用于接收从动脉容积传感器30输入的基于动脉容积的传感器信号；压力传感器输入部403，其用于接收从压力传感器23输入的基于空气袋13的内压的传感器信号；判断部404，其根据利用内压控制部401对内压进行控制的时间，利用来自压力传感器23的传感器信号和来自动脉容积传感器30的传感器信号的信噪比，判断用于计算脉搏数的传感器信号；脉搏计算部405，其用于计算脉搏数；血压计算部406，其用于计算血压值；显示处理部407，其用于在显示部4上显示计算结果来作为测定结果。 

＜动作流程＞ 

图8是表示利用血压计1进行的测定动作的流程的流程图。图8的流程图示出的动作为当按下操作部3所包括的图中省略的电源开关即接通血压计1的电源时开始进行的动作，通过CPU40读取并执行存储在存储器6内的程序，以发挥图7示出的各功能来实现该动作。 

参照图8，若接通血压计1的电源，则在步骤S101中，作为初始化处理，CPU40对CPU40的处理用存储区域进行初始化，排出测定用的空气袋13内的空气，并进行压力传感器的0mmHg修正。 

在初始化结束之后，在步骤S103中，CPU40基于来自动脉容积传感器30的传感器信号开始进行脉搏波的检测。在信号等级达到规定的基准值以上的情况（在步骤S105中判断为“是”）下，判断为空气袋13被恰当地装戴在测定部位上（动脉容积传感器30位于动脉的正上方），然后待机至血压 测定动作的开始时刻为止。在此，能够将规定的基准值设定为在脉搏波的传感器信号没有埋没在噪声内的能够测定的等级。若空气袋没有装戴在恰当的位置上，则不能检测出信号或只能检测出非常小的传感器信号，动脉容积传感器30难以进行测定。 

在信号等级小于规定的基准值的情况下（在步骤S105中判断为“否”），判断为没有装戴空气袋13或者没有恰当地装戴空气袋13，因此，不进行血压测定动作，并结束一系列的动作。 

当到达血压测定动作的开始时刻时（在步骤S107中判断为“是”），在步骤S109中，CPU40执行血压测定动作。在没有到达血压测定动作的开始时刻的情况下（在步骤S107中判断为“否”），返回到确认光电脉搏波的信号等级的动作（步骤S105）。 

图9是表示在上述步骤S109中的血压测定动作的具体流程的流程图。 

参照图9，在步骤S201中，作为血压计的初始化的处理，CPU40将CPU40的处理用存储区域初始化，排出空气袋13内的空气，并且进行压力传感器的0mmHg修正。 

在初始化处理之后，在步骤S203中，CPU40关闭阀22，按照规定的驱动量驱动泵21。由此，逐渐（缓缓）地对空气袋13加压。 

在步骤S205中，CPU40一边逐渐（缓缓）地对空气袋13进行加压，一边进行特定的动作，以计算脉搏，其中，所述特定的动作是指，提取与叠加在空气袋13上的动脉容积变化相伴的压力变化（压力脉搏波）的动作，以及利用动脉容积传感器30检测光电脉搏波的动作。在后面对计算脉搏进行详细说明。接着，在步骤S207中，对压力脉搏波信号应用规定的算法来计算血压。该方法能够采用现有的示波测量法。 

在没有计算血压的情况下（在步骤S209中判断为“是”），返回到步骤S203的动作，再次逐渐地对空气袋13进行加压。 

当血压计算结束，决定血压值时（在步骤S209中判断为“是”），在步骤S211中，CPU40停止驱动泵21，完全打开阀22。由此，排出空气袋13内的空气。另外，此后，在步骤S213中，CPU40进行利用动脉容积传感器30检测光电脉搏波的动作，以计算脉搏。 

在步骤S215中，CPU40显示计算出的血压值。 

图10是表示在步骤S205中的通过压力脉搏波/光电脉搏波计算脉搏的具体流程的流程图。在步骤S205中，CPU40分别将从压力传感器23得到的压力脉搏波的信号等级和从动脉容积传感器30得到的光电脉搏波的信号等级与各自的基准值进行比较，从而判断是否能够利用压力脉搏波/光电脉搏波的信号来计算脉搏。进而，在能够利用某一个传感器信号来进行脉搏的计算的情况下，判断哪一个传感器信号为用于计算脉搏的精度更高的传感器信号。 

详细来说，参照图10，CPU40对从压力传感器23得到的压力脉搏波的信号等级和事先存储的基准值进行比较。在压力脉搏波的信号等级小于上述基准值的情况下（在步骤S301中判断为“否”），CPU40判断为将来自动脉容积传感器30的传感器信号用于脉搏数的计算，在步骤S309中，利用光电脉搏波计算脉搏数。 

在压力脉搏波的信号等级在上述基准值以上的情况下（在步骤S301中判断为“是”），CPU40对从动脉容积传感器30得到的光电脉搏波的信号等级和事先存储的基准值进行比较。在光电脉搏波的信号等级小于上述基准值的情况下（在步骤S303中判断为“否”），CPU40判断为将来自压力传感器23的传感器信号用于脉搏数的计算，在步骤S307中，利用压力脉搏波计算脉搏数。 

在光电脉搏波的信号等级在上述基准值以上的情况下（在步骤S303中判断为“是”），CPU40判断为将信号等级更高即精度更高的传感器信号用于脉搏数的计算。作为一个例子，CPU40根据各传感器信号来计算信噪比（步骤S305），判断为将信噪比高的传感器信号用于脉搏数的计算，然后利用该传感器信号来计算脉搏数（在步骤S307、S309）。作为其它的例子，可以利用在上述步骤S301、S303中进行的比较，判断将超过基准值的信号等级更高的传感器信号用于脉搏数的计算。另外，还可以使用信噪比以外的参数。 

＜实施例的效果＞ 

如上所述，特别是在血压测定动作中的空气袋13发生变形的情况下，如图5A、5B所示，有时根据动脉容积传感器30的配置不同，动脉容积传感器30与测定位置的位置关系和/或方向会发生变化。其结果为，如图2A～图4B所示，有时不能恰当地检测出脉搏波。 

与此相对，通过使血压计1进行上述的动作，特别是在血压测定动作中 空气袋13发生变形的期间内，利用来自动脉容积传感器30的传感器信号的信号等级和来自压力传感器23的传感器信号的信号等级中的满足基准值的传感器信号来检测脉搏波，从而计算脉搏。进而，在都满足基准值的情况下，对这些信号等级进行比较，利用信号等级更高即精度更高的传感器信号检测脉搏波，从而计算脉搏。 

因此，即使在通过空气袋13压迫动脉时，也能够高精度地检测脉搏波，从而能够高精度地计算脉搏数。 

＜其它的例子＞ 

此外，在上述的例子中，血压的计算方法为采用示波测量法的方法，但计算方法不限于该方法，还可以采用柯氏音法或容积振动法等其它的血压计算方法。另外，除了在加压时计算血压的方法以外，还可以使用在减压时计算血压的方法。 

应该注意的是，本次公开的实施方式在所有方面只是例示性的，而非限定。本发明的范围不限于上述说明，而是由权利请求书来划定，并且包括与权利请求书的范围的等同的含义以及在该范围内的所有变更的内容。 

Claims (6)

1.一种电子血压计，用于测定血压和脉搏，其特征在于，

包括：

袖带，其卷绕装戴在测定部位上，

压力传感器，其安装在所述袖带上，用于测定袖带的内压，

动脉容积传感器，其安装在所述袖带上，基于动脉容积的变化来检测脉搏波，

计算装置，其与所述压力传感器及动脉容积传感器连接，用于基于由各传感器获得的信号来计算血压及脉搏数；

所述计算装置包括：

内压控制部，其用于在规定的时间点对空气袋的内压进行控制，

容积传感器输入部，其用于从所述动脉容积传感器接收与动脉容积对应的脉搏波信号，

压力传感器输入部，其用于从所述压力传感器接收与空气袋的内压对应的压力脉搏波信号，

判断部，其用于在通过内压控制部对袖带的内压进行控制的期间内，选择从所述压力传感器输入的压力脉搏波信号和从动脉容积传感器输入的脉搏波信号中的任意一个信号，来作为用于计算脉搏数的信号，

脉搏计算部，其用于基于通过所述容积传感器输入部接收到的脉搏波信号和通过所述判断部选择出的信号来计算脉搏数，

血压计算部，其基于通过压力传感器输入部接收到的压力脉搏波信号来计算血压值。

2.如权利要求1所述的电子血压计，其特征在于，

所述判断部，分别对从所述动脉容积传感器获得的脉搏波的信号和从所述压力传感器获得的压力脉搏波的信号设定规定的基准值，在判断为信号等级没有达到所述基准值的情况下，不选择该信号作为用于计算脉搏的信号。

3.如权利要求1所述的电子血压计，其特征在于，

所述判断部，对从所述动脉容积传感器接收到的脉搏波的信号的信噪值和从所述压力传感器接收到的压力脉搏波的信号的信噪值进行比较，选择判断为信噪值相对高的信号。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电子血压计，其特征在于，

所述动脉容积传感器为光电传感器。

5.如权利要求1～3中任一项所述的电子血压计，其特征在于，

所述动脉容积传感器为阻抗传感器。

6.如权利要求1～3中任一项所述的电子血压计，其特征在于，

所述电子血压计为装戴在被测定者的手腕上来使用的手腕血压计。