CN103349546A

CN103349546A - 测量脉搏波和血压的装置及方法

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Publication number: CN103349546A
Application number: CN2013102980315A
Authority: CN
Inventors: 吕品; 金荐; 于平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明提出一种测量脉搏波和血压的装置，包括用以包覆人体手腕的腕带、脉搏波传感器、设置于该腕带内且可被加压和降压的气囊、气体源、压力传感器、采集单元以及计算单元。脉搏波传感器设置于该腕带上，通过直接从桡动脉采集实时脉搏振动压力的方式，获取第一脉搏波。气体源提供压力可控的气体至该气囊。压力传感器设置于该气体源与该气囊的传输管路上，用以检测腕带内的气体压强。采集单元采集该第一脉搏波及该气体压强。计算单元连接该采集单元，以该脉搏波为矫正参数，依据该气体压强推算出平均压及收缩压、舒张压。

Description

测量脉搏波和血压的装置及方法

技术领域

本发明涉及血压计，尤其是涉及测量脉搏波和血压的装置及方法。

背景技术

用以测量血压的血压计已经从水银血压计发展到了电子血压计。目前的第三代电子血压计主要是手腕式电子血压计，它是基于血液动力学的原理，采用充气腕带阻断桡动脉血流，测量叠加在腕带压力上与心搏同步的压力波（即脉搏波），再根据脉搏波振幅与腕带压力之间的关系来估算血压。

这一技术的主要困难在于脉搏波的检测。动脉管壁的弹性特性、血液粘度、袖带顺应性等因素都会影响脉搏波的脉动幅度，从而降低脉动压峰值获取的有效性，影响血压的准确测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量脉搏波和血压的装置及方法，它能够更为准确地测量脉搏波，从而作为血压测量的基础。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种测量脉搏波和血压的装置，包括用以包覆人体手腕的腕带、脉搏波传感器、设置于该腕带内且可被加压和降压的气囊、气体源、压力传感器、采集单元以及计算单元。脉搏波传感器设置于该腕带上，通过直接从桡动脉采集实时脉搏振动压力的方式，获取第一脉搏波。气体源提供压力可控的气体至该气囊。压力传感器设置于该气体源与该气囊的传输管路上，用以检测腕带内的气体压强。采集单元采集该第一脉搏波及该气体压强。计算单元连接该采集单元，以该脉搏波为矫正参数，依据该气体压强推算出平均压及收缩压、舒张压。

在本发明的一实施例中，该第一脉搏波是在该气体源先线性加压后非线性降压时获得。

在本发明的一实施例中，该脉搏波传感器还获取第二脉搏波，该第二脉搏波是以该平均压为参考值控制该气体源加压时获得，并由该采集单元采集。

在本发明的一实施例中，测量装置还包括控制单元，连接该气体源及该采集单元，该控制单元控制该气体源先线性加压后非线性降压，并通知该采集单元从该脉搏波传感器采集该第一脉搏波。

在本发明的一实施例中，该控制单元以该推算的平均压控制该气体源，并通知该采集单元从该脉搏波传感器采集第二脉搏波，其中该第二脉搏波作为脉搏波输出数据。

在本发明的一实施例中，该气体源包括气泵及控制该气泵的输出的控制阀。

在本发明的一实施例中，该控制阀为电磁阀。

在本发明的一实施例中，该采集单元还通过脉搏波的周期规律进行幅值矫正。

在本发明的一实施例中，该脉搏波传感器包括压电式传感器、压阻式压力传感器或阵列式压力传感器。

本发明还提出一种测量脉搏波和血压的方法，包括以下步骤：以腕带包覆人体手腕；对该腕带内的气囊先线性加压后非线性降压；通过脉搏波传感器以直接从桡动脉采集实时脉搏振动压力的方式，获取第一脉搏波；检测腕带内的气体压强；采集该第一脉搏波及该气体压强；以及以该脉搏波为矫正参数，依据该气体压强推算出平均压及收缩压、舒张压。

在本发明的一实施例中，推算出平均压及收缩压、舒张压后还包括：以该推算的平均压为参考值对该腕带进行加压；以及通过该脉搏波传感器采集第二脉搏波，其中该第二脉搏波作为脉搏波输出数据。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，由于直接从桡动脉测量脉搏波压力数据的检测方式，从而提高了测振法的关键点——脉搏波幅值的准确性，并使得在此基础上的血压测量更为准确。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出本发明一实施例的测量脉搏波和血压的装置的结构图。

图2示出本发明一实施例的测量脉搏波和血压的装置的电路图。

图3示出本发明一实施例的装置控制流程图。

图4示出本发明另一实施例的装置控制流程图。

图5示出根据本发明一实施例所获取的脉搏波形。

具体实施方式

图1示出本发明一实施例的测量脉搏波和血压的装置的结构图。参照图1所示，本实施例的测量脉搏波和血压的装置包括腕带10、气囊11、脉搏波传感器12、压力传感器13、气泵14以及电磁阀15。腕带10用以包覆人体手腕，包覆的方式例如是环绕方式。气囊11设置在腕带内，可被分别以充气和放气的方式进行加压和降压。这样，压力将可通过腕带10被施加于人体手腕上。气囊11的气体来自于由气泵14及电磁阀15组成的气体源。气体源可提供压力可控的气体至气囊11，以产生加压和降压的效果。电磁阀15可设置在气泵14与气囊11之间的传输管路16上，以控制气体的压力。虽然本实施例是以电磁阀15为例说明，但可以理解的是，本发明还可以采用可被电子控制的其它类型的控制阀。

压力传感器13也被设置在气泵14与气囊11之间的传输管路16上，以检测腕带内的气体压强。根据测量的需求，压力传感器13可以实时地获得气体压强。

脉搏波传感器12被设置在腕带上，用以获取脉搏波信号。脉搏波是以心脏搏动为动力源，通过血管壁的传导而产生的振动现象，是一种低频、微弱的生理信号。与已有的气导式脉波提取方式不同的是，本实施例中脉搏波传感器12采用一种新的获取方式。具体地说，脉搏波传感器12通过直接从桡动脉采集实时脉搏振动压力的方式，提取脉搏压力波形。这一脉搏压力波形基本可认为是无失真的。与传统的气导式脉波提取方式相比，本实施例的脉搏波获取方式能够提高拐点识别的准确性。

在本发明的实施例中，脉搏波传感器12可包括压电式传感器、压阻式压力传感器或阵列式压力传感器。这些传感器都是通过获取脉搏振动压力的方式来提取脉搏波。

腕带10、气囊11、气泵14以及电磁阀15组成密闭的压力系统，采用非线性降压的方式来控制施加在桡动脉上的压力。压力传感器13检测腕带内气体的实时压强，反馈并控制压力系统处于稳定的基准压强状态。并且，脉搏波传感器12精准采集实时桡动脉脉搏压力波形。

在上述采集数据的基础上，通过脉搏波形的周期性采样数据作为矫正参数，基于气体的实时压强可以直接推算出平均压及收缩压、舒张压，很好的避免了平均压附近突变点的误判。由此，可以获得更为准确的血压测量值。

另外，Ramsey、Yelderman及Ream的人体血压试验证明，当腕带压力等于平均动脉压时，波幅达到最大。根据这一结果，当获得平均压后，本实施例的装置可以以所测量的平均压为参考值，自适应控制调节腕带压力，再次测量脉搏波。这样的明显优势是，使得针对不同的测量者采集的实时脉搏波形数据为最佳效果，便于准确的进行脉搏波特征信息的提取，作为心血管参数分析的基础数据。

本发明的装置可以采用一体化结构集成设计，仅通过腕上测量的方式即可完成血压及脉搏波的检测，使用方便快捷。

下面将结合图2说明装置的进一步细节。图2示出本发明一实施例的测量脉搏波和血压的装置的电路图。参照图2所示，电路可包含控制单元20、采集单元22以及计算单元24，它们用来执行装置所需的功能，例如测量过程的控制，数据的采集和处理。这些功能单元可以在例如专用集成电路、可编程逻辑器件（PLD）、处理器、控制器、微控制器、微处理器等硬件电路中实施。在实施时，这些功能单元既可用分离的多个硬件电路实施，也可以集成在一个硬件电路中实施。

控制单元20连接采集单元22、计算单元24、气泵14、电磁阀15。控制单元20可以控制测量过程中各个部件的运作。采集单元22连接脉搏波传感器12和压力传感器13，它可以在需要时采集来自脉搏波传感器12的脉搏波及来自压力传感器13的气体压强。采集单元22还可以对所采集的数据进行一些初步处理，例如采集单元22通过脉搏波的周期规律进行幅值矫正。计算单元24连接采集单元22，计算单元24用以依据所采集的数据进行计算。例如，计算单元24可以计算出平均压及收缩压、舒张压。

图3示出本发明一实施例的装置控制流程图。下面结合图1-3描述本实施例的控制流程。

在测量脉搏波及血压时，先以腕带10包覆人体手腕，然后启动装置。在步骤31，对腕带10内的气囊11进行线性加压。加压的过程是，通过控制单元20打开气泵14及电磁阀15，输入气体至气囊11。在步骤32，加压之后，对腕带10内的气囊11进行非线性降压。降压的过程是，通过控制单元20控制电磁阀15以调节气囊11内的气体压强。

在步骤33，进行第一次脉搏波测量。具体地说，通过脉搏波传感器12以直接从桡动脉采集实时脉搏振动压力的方式，获取第一脉搏波。图5示出根据本发明一实施例所获取的脉搏波形。

在步骤34，通过压力传感器13检测腕带内的气体压强。气体压强的测量可依据血压的测量需要在加压和降压的过程中持续。

在步骤35，采集上述的第一脉搏波及上述的气体压强。控制单元20可在线性加压和非线性降压的过程中，通知采集单元22进行所需的数据采集，以获得第一脉搏波及气体压强。采集单元22所采集的数据给发送给计算单元24。

在步骤36，以脉搏波为矫正参数，依据气体压强推算出平均压及收缩压、舒张压。这一步骤可在计算单元24内执行。由于脉搏波形的周期性采样数据参与了血压的计算，可以很好地避免平均压附近突变点的误判。

根据本发明的实施例，还可以利用所计算的平均压对脉搏波的采集进行优化。图4示出本发明另一实施例的装置控制流程图。参照图4所示，在图3的步骤36后，继续执行步骤41，以所推算的平均压为参考值对该腕带进行加压。具体地说，控制单元20会根据推算的平均压为参考值控制气泵14及电磁阀15进行加压。在步骤42，脉搏波传感器12进行第二次脉搏波测量。控制单元20会通知采集单元22从脉搏波传感器12采集第二脉搏波。由于第二脉搏波是在自适应调节腕带压力的情况下获得，这使得针对不同的测量者采集的实时脉搏波形数据为最佳效果。因此可以基于第二脉搏波输出脉搏波输出数据。

较佳地，在步骤43，可进行可选的脉搏波特征信息的提取，作为心血管参数分析的基础数据。

相比已有的装置，本发明的实施例的优点在于，采用直接从桡动脉测量脉搏波压力数据的检测方式，从而提高了测振法的关键点——脉搏波幅值的准确性。其次，采用自适应调节控制腕带压力，确保采集脉搏波特征点信息最优化，便于进一步心血管参数分析。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims

1.一种测量脉搏波和血压的装置，包括：

用以包覆人体手腕的腕带；

脉搏波传感器，设置于该腕带上，该脉搏波传感器通过直接从桡动脉采集实时脉搏振动压力的方式，获取第一脉搏波；

可被加压和降压的气囊，设置于该腕带内；

气体源，提供压力可控的气体至该气囊；

压力传感器，设置于该气体源与该气囊的传输管路上，用以检测腕带内的气体压强；

采集单元，采集该第一脉搏波及该气体压强；

计算单元，连接该采集单元，以该脉搏波为矫正参数，依据该气体压强推算出平均压及收缩压、舒张压。

2.如权利要求1所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，该第一脉搏波是在该气体源线性加压及非线性降压时获得。

3.如权利要求1所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，该脉搏波传感器还获取第二脉搏波，该第二脉搏波是以该平均压为参考值控制该气体源加压时获得，并由该采集单元采集。

4.如权利要求1所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，还包括控制单元，连接该气体源及该采集单元，该控制单元控制该气体源先加压后非线性降压，并通知该采集单元从该脉搏波传感器采集该第一脉搏波。

5.如权利要求2所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，该控制单元以该推算的平均压控制该气体源，并通知该采集单元从该脉搏波传感器采集第二脉搏波，其中该第二脉搏波作为脉搏波输出数据。

6.如权利要求1所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，该气体源包括气泵及控制该气泵的输出的控制阀。

7.如权利要求4所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，该控制阀为电磁阀。

8.如权利要求1所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，该采集单元还通过脉搏波的周期规律进行幅值矫正。

9.如权利要求1所述的测量脉搏波和血压的装置，其特征在于，该脉搏波传感器包括压电式传感器、压阻式压力传感器或阵列式压力传感器。

10.一种测量脉搏波和血压的方法，包括：

以腕带包覆人体手腕；

对该腕带内的气囊先线性加压后非线性降压；

通过脉搏波传感器以直接从桡动脉采集实时脉搏振动压力的方式，获取第一脉搏波；

检测腕带内的气体压强；

采集该第一脉搏波及该气体压强；以及

以该脉搏波为矫正参数，依据该气体压强推算出平均压及收缩压、舒张压。

11.如权利要求10所述的测量脉搏波和血压的方法，推算出平均压及收缩压、舒张压后还包括：

以该推算的平均压为参考值对该腕带进行加压；以及

通过该脉搏波传感器采集第二脉搏波，其中该第二脉搏波作为脉搏波输出数据。