CN103349545A - 一种模拟有创血压的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种模拟有创血压的装置及方法，其中装置包括：主控单元，分别与主控单元相连的参数设置单元、波形信号产生单元、信号驱动单元、振动单元、压力采集单元及压力值计算单元，分别与振动单元及压力采集单元相连的压力产生单元；本发明技术方案可以降低有创血压模拟的测量误差，模拟血压时的压力滞后性及反应较慢的问题，同时可以较准确的模拟出有创血压。

Description

一种模拟有创血压的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种模拟血压的装置及方法，具体涉及一种模拟有创血压的装置及方法。 

背景技术

有创血压的测量已是对病人的血流动力学监测的主要手段之一，同时它能快速的采血做血气分析，减少了反复穿刺的麻烦，减轻了病人的痛苦，为抢救病人赢得了宝贵的时机，提高了危重病病人的救治水平和抢救成功率。因此，有创血压监测对于了解病情、指导心血管病治疗和保障危重病人安全有重要的意义。但由于其所具有的创伤性和操作的复杂性，在有创血压测量设备的研发测试阶段，或教学实验过程中，不可能拿人体来做试验，因此，发明一种能模拟出人体动脉血压变化的装置显得迫在眉睫。目前，现有的有创血压模拟器都是基于电信号或气体进行模拟的，主要存在以下问题：1，电信号模拟血压是用模拟器代替血压传感器输出血压信号，忽略了传感器的测量误差，与实际的血压测量方法区别较大；气体模拟血压时由于气体压力具有滞后性，反应较慢，因此不能准确的模拟出人体的动态血压。 

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的即在于一种模拟有创血压的装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种模拟有创血压的装置，包括：主控单元，分别与主控单元相连的参数设置单元、波形信号产生单元、信号驱动单元、振动单元、压力采集单元及压力值计算单元，分别与振动单元及压力采集单元相连的压力产生单元；所述参数设置单元对压力波形的参数进行预设置；所述波形信号产生单元根据预设置的压力波形参数产生相应的波形信号；所述信号驱动单元对该波形信号进行低通滤波及功率放大处理，获得驱动信号；所述振动单元根据该驱动信号产生振动力；所述压力产生单元根据该振动力产生相应的压力；所述压力采集单元采集该压力，并对采集的压力进行处理，获得数字压力信号；所述压力值计算单元根据所述数字压力信号计算压力值，获取压力波形的参数，并根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形。

一种模拟有创血压的装置，还包括与主控单元相连的显示单元，所述显示单元对绘制的压力波形及压力波形参数进行显示。

一种模拟有创血压的装置，所述波形信号产生单元为数模转换器；所述压力产生单元为液体压力装置，所述振动力作用于液体压力装置的液体，产生相应的压力。

一种模拟有创血压的装置，所述信号驱动单元包括低通滤波模块及功率放大模块；所述低通滤波模块与所述波形信号产生单元相连，用于对产生的波形信号进行低通滤波处理；所述功率放大模块与所述低通滤波模块相连，用于对波形信号进行功率放大处理，获得驱动信号。

一种模拟有创血压的装置，所述压力采集单元包括压力传感器、信号处理模块及模数转换模块；所述压力传感器与所述压力产生单元相连，用于检测压力，并将检测到的压力转换为电信号；所述信号处理模块与所述压力传感器相连，用于对所述电信号进行前级差模和共模滤波、差分放大处理及后级滤波处理；所述模数转换模块与所述信号处理模块相连，用于对处理后的信号进行模数转换，获取数字压力信号。

一种模拟有创血压的装置，所述压力值计算单元包括压力值计算模块及波形信号调整模块；所述压力值计算模块与所述压力采集单元相连，用于根据数字压力信号计算血压值，获取压力波形的参数，并根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形；所述波形信号调整模块与所述压力值计算模块相连，用于将获取的压力波形的幅度参数与预设的压力幅度进行比较，对波形信号进行调整。

一种应用如上所述的模拟有创血压装置的方法，包括：步骤S1, 预设压力波形参数，并根据该压力波形参数产生驱动信号；步骤S2, 根据驱动信号产生振动力，并根据该振动力产生相应的压力，其中振动力随电压的增加而增大；步骤S3, 对所述产生的压力进行采集，将采集的压力转化为压力信号，并对该压力信号进行前级差模和共模滤波、差分放大处理及后级滤波处理，然后再进行模数转换处理，将模拟信号转换为数字信号，获取压力值；步骤S4, 根据获取的压力值，计算出压力波形的参数，其中压力波形参数包括压力波形的幅度和频率；步骤S5,根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形。

一种模拟有创血压装置的方法，在步骤S1之前还包括：步骤S0，对压力传感器进行校零，将压力产生单元与空气接触，使得压力产生单元内的压力与外界大气压相等，当压力值为零时，则校零完成，否则继续校零。

一种模拟有创血压装置的方法，在步骤S4之后还包括：步骤S41，将计算的压力波形的幅度与预设的压力波形幅度进行比较，判断压力幅度是否与预设的幅度一致；当压力幅度与预设的压力波形幅度不一致时，返回至步骤S2，并对压力幅度进行调整；当压力波形的幅度小于预设的压力幅度时，则增大输出的波形信号，从而增加压力波形的幅度；当压力波形的幅度大于预设的压力幅度时，则减小输出的波形信号，从而降低压力波形的幅度；当压力幅度与预设的压力波形幅度一致时，进入步骤S5。

一种模拟有创血压装置的方法，所述步骤S1中产生驱动信号的步骤包括：根据预设的压力波形参数产生相应的波形信号，对该波形信号进行低通滤波处理及信号放大处理后，获得驱动信号。

本发明提供的一种模拟有创血压的装置及方法，通过控制振动单元的振动产生相应的振动力，从而产生相应的压力，从而使输出压力波形与预设的压力波形一致，本发明的技术方案能够准确的模拟出血压范围为-70~350mmHg的血压，其频率范围为0~10Hz；充分满足有创血压测量标准的要求；优选利用液体压力装置模拟人体的血压变化，可以较为真实的模拟出有创血压，而且还能够模拟出人体的动态血压和静态血压；本发明的技术方案还可以降低有创血压模拟的测量误差，模拟血压时的压力滞后性及反应较慢的问题，同时可以较准确的模拟出有创血压。

附图说明

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明一种模拟有创血压的装置示意图；

图2为本发明一种模拟有创血压的方法流程示意图；

图3为本发明一种模拟有创血压的方法的具体过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明的目的是构建一种模拟有创血压的装置及方法，产生的压力波形包括静态压力波形及动态压力波形，其中，静态压力波形的幅度可调，而动态压力波形的幅度和频率均可调，并且压力采集系统，将采集的压力波形和数值进行显示，通过主控单元对系统进行闭环控制，使输出的压力波形与预设波形一致。其中，本发明的具体实施例中，产生的血压波形可以是正弦波或者三角波，也可以是其他波形。

如图1所示，本发明的一种模拟有创血压的装置包括：参数设置单元11、波形信号产生单元12、信号驱动单元13、振动单元14、压力产生单元15、压力采集单元16、压力值计算单元17、显示单元18及主控单元10；其中，所述参数设置单元11与主控单元10相连，对压力波形的参数进行预设置，包括对压力波形的类型、幅度及频率；所述波形信号产生单元12与所述主控单元10相连，用于根据预设置的压力波形参数产生相应的波形信号，其中该波形信号产生单元产生波形信号是通过主控单元控制的，并该波形信号产生单元优选使用数模转换器，即D/A转换器；所述信号驱动单元13与所述主控单元10相连，用于接收该波形信号并对波形信号经低通滤波及功率放大处理，获得驱动信号；所述振动单元14与所述主控单元相连，用于接收所述驱动信号，并根据该驱动信号产生振动力，该振动力与输入的电压成线性关系，即振动力随电压的增加而增大；所述压力产生单元15与振动单元14相连，用于根据该振动力产生相应的压力，其中该压力的变化根据振动力的变化而变化，即压力的变化与波形信号的变化相适应；并且该压力产生单元15优选为液体压力系统，通过振动力的施加及变化作用于液体压力系统的液体，使之产生相应的压力；所述压力采集单元16分别与压力产生单元15和主控单元10相连，用于采集压力产生单元15生产的压力，并对采集的压力进行处理，获得数字压力信号；所述压力值计算单元17与所述主控单元10相连，用于根据所述数字压力信号计算压力值，获取压力波形的参数，并根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形，所述压力波形参数包括压力波形的类型、幅度及频率；所述显示单元18与所述主控单元10相连，用于显示压力波形及压力波形参数，相关数据包括：压力波形的频率、平均压、峰值压力和谷值压力；所述主控单元10对各个单元进行相应的控制。

如图1所示，本发明的一种模拟有创血压的装置，其中所述信号驱动单元13包括低通滤波模块131及功率放大模块132；所述低通滤波模块131与所述波形信号产生单元12相连，用于对产生的波形信号进行低通滤波处理，减小高频信号的干扰；所述功率放大模块132与所述低通滤波模块131相连，用于对波形信号进行功率放大处理，获得驱动信号；所述压力采集单元16包括压力传感器161、信号处理模块162及模数转换模块163；所述压力传感器与所述压力产生单元15相连，用于对压力进行检测，并将该压力转换为电信号；所述信号处理模块162与所述压力传感器161相连，用于对所述电信号进行前级差模和共模滤波、差分放大处理及后级滤波处理；所述模数转换模块163与所述信号处理模块162相连，用于对处理后的信号进行模数转换，将模拟压力信号转换为数字压力信号；所述压力值计算单元17包括压力值计算模块171及波形信号调整模块172；所述压力值计算模块171与所述压力采集单元16相连，用于根据数字压力信号计算血压值，获取压力波形的参数，并根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形；所述波形信号调整模块172与所述压力值计算模块171相连，用于将获取的压力波形的幅度参数与预设的压力幅度进行比较，对波形信号进行调整，当压力波形的幅度参数小于预设的压力幅度时，则增大输出的波形信号，从而增加压力波形的幅度；当压力波形的幅度参数大于预设的压力幅度时，则减小输出的波形信号，从而降低压力波形的幅度。

请参照图2，一种模拟有创血压的方法，包括以下步骤：

步骤201：预设压力波形参数，并根据该压力波形参数产生驱动信号；

具体过程为：预设压力波形参数，其中预设的压力波形参数包括：静态压幅值，动态压力波形类型、频率和幅度；并根据预设的压力波形参数产生相应的波形信号，对该波形信号进行低通滤波处理及信号放大处理后获得驱动信号。

步骤202：根据驱动信号产生压力；

具体过程为：根据驱动信号产生振动力，并根据该振动力产生相应的压力，其中振动力与输入的电压成线性关系，即振动力随电压的增加而增大；而该压力的变化根据振动力的变化而变化，即压力的变化与波形信号的变化相适应。

步骤203：采集该压力，并将该压力转化为压力信号，获取压力值；

具体过程为：采集该压力，并将采集的压力转化为压力信号，对该压力信号进行前级差模和共模滤波、差分放大处理及后级滤波处理，然后再进行模数转换处理，将模拟信号转换为数字信号，获取压力值。

步骤204：根据该压力值计算压力波形的幅度；

具体过程为：根据获取的压力值，计算出压力波形的幅度和频率。

步骤205：根据压力值及压力波形的幅度和频率制相应的压力波形。

请参照图3，本发明一种模拟有创血压的方法的具体过程，包括以下步骤：

步骤301：对压力传感器进行校零；

具体过程为：开机，启动压力传感器，将压力产生单元与空气自由接触，使得压力产生单元内的压力与外界大气压相等，当压力值为零时，则表示校零完成，否则继续校零，直至校零成功。

步骤302：预设压力波形参数，并根据该压力波形参数产生驱动信号；

具体过程为：预设压力波形参数，其中预设的压力波形参数包括：静态压幅值，动态压力波形类型、频率和幅度；并根据预设的压力波形参数产生相应的波形信号，对该波形信号进行低通滤波处理及信号放大处理后获得驱动信号。

步骤403：根据驱动信号产生压力；

具体过程为：根据驱动信号产生振动力，并根据该振动力产生相应的压力，其中振动力与输入的电压成线性关系，即振动力随电压的增加而增大；而该压力的变化根据振动力的变化而变化，即压力的变化与波形信号的变化相适应。

步骤404：采集该压力，并将该压力转化为压力信号，获取压力值；

具体过程为：采集该压力，并将采集的压力转化为压力信号，对该压力信号进行前级差模和共模滤波、差分放大处理及后级滤波处理，然后再进行模数转换处理，将模拟信号转换为数字信号，获取压力值。

步骤405：根据该压力值计算压力波形的幅度；

具体过程为：根据获取的压力值，计算出压力波形的幅度和频率。

步骤406：判断压力幅度是否与预设的幅度一致；

具体过程为：将计算的压力波形的幅度与预设的压力波形幅度进行比较，判断压力幅度是否与预设的幅度一致；当压力幅度与预设的压力波形幅度不一致时，返回至步骤203，并对压力幅度进行调整；当压力波形的幅度小于预设的压力幅度时，则增大输出的波形信号，从而增加压力波形的幅度；当压力波形的幅度大于预设的压力幅度时，则减小输出的波形信号，从而降低压力波形的幅度。

步骤407：显示压力波形；

具体过程为:当压力幅度与预设的幅度一致时，绘制压力波形，并显示压力波形，其显示的压力波形的参数有压力波形的频率、平均压、峰值压力和谷值压力。

本发明提供的一种模拟有创血压的装置及方法，通过控制振动单元的振动产生相应的振动力，从而产生相应的压力，从而使输出压力波形与预设的压力波形一致，本发明的技术方案能够准确的模拟出血压范围为-70~350mmHg的血压，其频率范围为0~10Hz；充分满足有创血压测量标准的要求；优选利用液体压力装置模拟人体的血压变化，可以较为真实的模拟出有创血压，而且还能够模拟出人体的动态血压和静态血压；本发明的技术方案还可以降低有创血压模拟的测量误差，模拟血压时的压力滞后性及反应较慢的问题，同时可以较准确的模拟出有创血压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种模拟有创血压的装置，其特征在于，包括：主控单元，分别与主控单元相连的参数设置单元、波形信号产生单元、信号驱动单元、振动单元、压力采集单元及压力值计算单元，分别与振动单元及压力采集单元相连的压力产生单元；所述参数设置单元对压力波形的参数进行预设置；所述波形信号产生单元根据预设置的压力波形参数产生相应的波形信号；所述信号驱动单元对该波形信号进行低通滤波及功率放大处理，获得驱动信号；所述振动单元根据该驱动信号产生振动力；所述压力产生单元根据该振动力产生相应的压力；所述压力采集单元采集该压力，并对采集的压力进行处理，获得数字压力信号；所述压力值计算单元根据所述数字压力信号计算压力值，获取压力波形的参数，并根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形。

2.如权利要求1所述的一种模拟有创血压的装置，其特征在于，还包括与主控单元相连的显示单元，所述显示单元对绘制的压力波形及压力波形参数进行显示。

3.如权利要求1或2所述的一种模拟有创血压的装置，其特征在于，所述波形信号产生单元为数模转换器；所述压力产生单元为液体压力装置，所述振动力作用于液体压力装置的液体，产生相应的压力。

4.如权利要求1或2所述的一种模拟有创血压的装置，其特征在于，所述信号驱动单元包括低通滤波模块及功率放大模块；所述低通滤波模块与所述波形信号产生单元相连，用于对产生的波形信号进行低通滤波处理；所述功率放大模块与所述低通滤波模块相连，用于对波形信号进行功率放大处理，获得驱动信号。

5.如权利要求4所述的一种模拟有创血压的装置，其特征在于，所述压力采集单元包括压力传感器、信号处理模块及模数转换模块；所述压力传感器与所述压力产生单元相连，用于检测压力，并将检测到的压力转换为电信号；所述信号处理模块与所述压力传感器相连，用于对所述电信号进行前级差模和共模滤波、差分放大处理及后级滤波处理；所述模数转换模块与所述信号处理模块相连，用于对处理后的信号进行模数转换，获取数字压力信号。

6.如权利要求5所述的一种模拟有创血压的装置，其特征在于，所述压力值计算单元包括压力值计算模块及波形信号调整模块；所述压力值计算模块通过主控单元与所述压力采集单元相连，用于根据数字压力信号计算血压值，获取压力波形的参数，并根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形；所述波形信号调整模块与所述压力值计算模块相连，用于将获取的压力波形的幅度参数与预设的压力幅度进行比较，对波形信号进行调整。

7.一种应用如权利要求1所述的模拟有创血压装置的方法，其特征在于，包括：

步骤S1, 预设压力波形参数，并根据该压力波形参数产生驱动信号；

步骤S2, 根据驱动信号产生振动力，并根据该振动力产生相应的压力；

步骤S3, 对所述产生的压力进行采集，将采集的压力转化为压力信号，并对该压力信号进行前级差模和共模滤波、差分放大处理及后级滤波处理，然后再进行模数转换处理，将模拟信号转换为数字信号，获取压力值；

步骤S4, 根据获取的压力值，计算出压力波形的参数，其中压力波形参数包括压力波形的幅度和频率；

步骤S5,根据压力值及压力波形参数绘制相应的压力波形。

8.如权利要求7所述的一种模拟有创血压装置的方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：

步骤S0，对压力传感器进行校零，将压力产生单元与空气接触，使得压力产生单元内的压力与外界大气压相等，当压力值为零时，则校零完成，否则继续校零。

9.如权利要求7或8任一项所述的一种模拟有创血压装置的方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括：

步骤S41，将计算的压力波形的幅度与预设的压力波形幅度进行比较，判断压力幅度是否与预设的幅度一致；当压力幅度与预设的压力波形幅度不一致时，返回至步骤S2，并对压力幅度进行调整；当压力波形的幅度小于预设的压力幅度时，则增大输出的波形信号，从而增加压力波形的幅度；当压力波形的幅度大于预设的压力幅度时，则减小输出的波形信号，从而降低压力波形的幅度；当压力幅度与预设的压力波形幅度一致时，进入步骤S5。

10.如权利要求7所述的一种模拟有创血压装置的方法，其特征在于，所述步骤S1中产生驱动信号的步骤包括：根据预设的压力波形参数产生相应的波形信号，对该波形信号进行低通滤波处理及信号放大处理后，获得驱动信号。

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