CN104323764A - 一种基于智能手机的人体动脉血压测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于智能手机人体动脉血压测量方法，包括智能手机，还包括心电信号测量模块。用两端都是耳机插头的线将心电信号测量模块与智能手机相连接从而提取出心电信号波形。将指尖轻放于智能手机摄像头、LED闪光灯上从手机摄取的图像中提取脉搏波。利用脉搏波和心电信号与动脉血压之间的关系从而实现人体动脉血压的测量。
Description
技术领域
本发明整体涉及一种人体动脉血压测量方法，尤其是涉及一种基于智能手机的人体动脉血压测量方法。
背景技术
心血管疾病是当前人类面临的首要健康威胁，血压是反映心血管功能的重要生理参数，是诊断疾病、观察治疗效果、进行预后判断的重要依据。通常所说的血压都指动脉血压，即由心脏泵血活动造成的血液对单位面积血管壁的侧压力，是心室射血和外周阻力共同作用的结果。血压分为动脉压与静脉压。心室收缩，血液从心室流入动脉，此时血液对动脉的压力最高，称为收缩压；心室舒张，动脉血管弹性回缩，血液仍慢慢继续向前流动，但血压下降，此时的压力称为舒张压。一个完整的心动周期中的平均压力称为平均压。在实际测量中，人们习惯使用mmHg来表示血压的读数。
由于血压受诸多因素如身体状况、情绪环境条件和生理韵律等的影响，单次测量或断续测量的结果存在较大差别；同时在心律不齐时，采用断续测量方法测量血压比较困难而血压的连续测量可在每个心动周期测量血压，在临床和医学研究中具有更重要的意义。
现有的血压测量方法可以分为直接测量法和间接测量法两类。直接测量法是将连接压力传感器的导管经皮直接插入大动脉或心脏检测血压信号，该方法能够实现血压的连续测量。又由于此方法测得的血压最为准确，被国际认定为血压测量中的“金标准”，但是该方法准备时间长，技术要求较高，且有一定的创伤性容易引起并发症，所以除危重患者及大手术的血压测量外，一般不采用。无创血压测量法是临床应用和基础医学中常见的测量方法。无创血压测量方法主要有听诊法，示波法，动脉张力法，容积补偿法，脉搏波传导时间法等。其中听诊法，示波法，动脉张力法，容积补偿法等方法都需要使用充气袖带，而使用充气袖带产生的不舒适感和充气时间则会给长时间的连续血压测量带来困难。脉搏波传导时间法彻底消除了充气袖带的束缚。在测量过程中，无需充气袖带，只需检测脉搏波传导时间，即可间接推算每博血压。脉搏波传导时间法具有舒适性好、使用方便等特点，但其测量精度有待提高。
发明内容
本发明提供的是一种基于智能手机的人体动脉血压测量方法，通过随时随地使用的智能手机安装简单的血压测量程序实现人体动脉血压的测量。
本发明为了实现上述目的，可以使用以下方案：
本发明提供了一种基于智能手机的人体动脉血压测量方法，包括：内置的手机摄像头和LED闪光灯，其特征在于，具有：心电信号测量模块；光体积描记图提取模块；心电信号与脉搏波信号分析模块；以及动脉血压测量模块；其中，首先利用心电信号测量模块测量ECG再通过两端都是耳机插头的线与智能手机相连；其次，再利用LED闪光灯照射指尖，经指尖反射后的光由手机摄像头记录下来，得到反应指尖的小动脉内血液容积变化导致反射光强度相应变化的连续图像，光体积描记图像提取模块对一副图像的所有像素平均值，得到光体积描记图曲线中的一点，通过对连续图像进行相同的操作提取光体积描记图，即PPG；采用心电信号与脉搏波信号分析模块提取心电数据ECG和脉搏波数据PPG，并计算得到同一脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔PTT；最后利用动脉血压测量模块通过PTT与动脉血压之间的相关性最终检测出人体的动脉血压。
本发明所涉及的基于智能手机人体动脉血压测量方法，在心电信号测量模块与光体积描记图提取模块之间设置了第一数据缓冲区用于存放所述ECG数据，在光体积描记图提取模块与心电信号与脉搏波信号分析模块之间设置了第二数据缓冲区用于存放PPG数据。
心电信号与脉搏波信号分析模块首先从所述第一数据缓冲区读取若干段ECG数据，每段所述ECG数据包含复数个ECG数据，然后心电信号与脉搏波信号分析模块从所述第二数据缓冲区中读取若干段PPG数据，每段所述PPG数据同样包含复数个PPG数据，根据读取出的ECG数据与PPG数据计算出同一动脉脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔，即得到PTT。
发明效果
本发明所涉及的是一种基于智能手机的人体动脉血压测量方法，其是利用手机耳机插头(DC3.5)的三相特性实现心电信号的采集及智能手机摄像头、LED灯实现脉搏波信号采集从而将现代人普遍应用的智能手机用于血压的测量，与以往的血压测量方法相比操作简单，无需专业人士即能实现人体血压的测量，可随时随地使用，容易及时的发现高血压等病症，及时就医，具有极大的社会价值。
附图说明
图1是本发明智能手机人体动脉血压测量系统示意图。
图2是本发明中心电信号测量模块内部电路框图。
图3是本发明中ECG信号与PPG信号波形图。
图4是本发明智能手机人体动脉血压测量系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
图1为智能手机人体动脉血压测量系统示意图。
如图1所示，本发明智能手机人体动脉血压测量系统1在测量时，首先将电极101和电极102放置在人体的右胳膊不同位置处，心电电极103放置在人体左胳膊处，再通过心电信号测量模块10采集心电数据并将其用两端都是耳机插头的线与智能手机相连；其次将指尖轻放于手机摄像头2、LED闪光灯3上，光经指尖反射后被手机摄像头记录下来，经过光体积描记图模块11的处理即得到脉搏波数据，最终得到人体的动脉血压。
心电信号测量模块10内部电路框图如图2所示。所述心电信号测量模块10是由第一心电电极101、第二心电电极102以及第三心电103电极经前置放大电路104、带通滤波电路105、主放大电路106和50Hz陷波电路107与电平调整电路108连接构成。其整体流程将三个心电电极采集到的心电信号经过前置放大电路104进行放大，再通过带通滤波电路105对其进行滤波，再将滤波后的心电信号经主放大电路106进行放大，再将放大后的信号经50Hz陷波电路107消除工频干扰，最后通过电平调整电路108进行电平的调整，将最终得到的心电信号输入智能手机中。
同一脉搏波从心电R波传输至PPG波谷的时间间隔为PTTf，从心电R波传输至PPG波峰的时间间隔为PTTp。如图3示为ECG信号与PPG信号波形图。本发明采用的是PTTp因其与动脉收缩压的相关性较大。
如图4示为智能手机人体动脉血压测量系统框图，在心电信号测量模块10与心电信号与脉搏波信号分析模块12之间在所述智能手机中设置了第一数据缓冲区用于存放所述ECG数据，在光体积描记图提取模块11与心电信号与脉搏波信号分析模块12之间在所述智能手机中设置了第二数据缓冲区用于存放PPG数据。心电信号测量模块10通过与人体接触的三个心电电极101，102及103采集ECG数据并将其存储于智能手机的第一数据缓冲区；利用LED闪光灯照射指尖，经指尖反射后的光由手机摄像头记录下来，得到反应指尖的小动脉内血液容积变化导致反射光强度相应变化的连续图像，光体积描记图像提取模块11对一副图像的所有像素求平均值，得到光体积描记图曲线中的一点，通过对连续图像进行相同的操作提取光体积描记图，即PPG数据，并将其存储于第二数据缓冲区。将存储于第一数据缓冲区与第二数据缓冲区内的数据导入心电信号与脉搏波信号分析模块12，所述说步骤包括：所述心电信号与脉搏波信号分析模块12首先从所述第一数据缓冲区读取若干段ECG数据，每段所述ECG数据包含复数个ECG数据，然后心电信号与脉搏波信号分析模块从所述第二数据缓冲区中读取若干段PPG数据，每段所述PPG数据同样包含复数个PPG数据，根据读取出的ECG数据域PPG数据计算出同一动脉脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔，即得到PTTp。。将计算得到的PTTp送入动脉血压测量模块13，根据动脉血压与其的相关性进而得出血压。
Claims (5)
1.一种基于智能手机的人体动脉血压测量方法，其特征在于包括如下步骤：
将第一心电电极、第二心电电极以及第三心电电极与人体连接以获取心电信号；
通过心电信号测量模块实现心电信号的采集；
通过智能手机获得脉搏波，所述步骤的特征在于：为了得到指尖的小动脉内血液容积变化而导致的反射光强度相应变化的连续图像，可以利用所述LED闪光灯照射指尖，再把经指尖反射后的光用所述的手机摄像头记录下来；利用所述光体积描记图像提取模块求取一副图像的所有像素的平均值，从而得到光体积描记图曲线中的一点，再通过对连续图像进行相同的操作得出光体积描记图中的其他点，进而提取出光体积描记图，即所述脉搏波；
利用所述智能手机内部安装的心电信号与脉搏波信号分析模块提取心电数据ECG与脉搏波数据PPG，并计算得到同一脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔PTT；
利用所述动脉血压测量模块以及同一脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔PTT与人体动脉血压之间的关系，实现人体动脉血压的测量。
2.根据权利要求一所述的基于智能手机人体动脉血压测量方法，其特征在于：
所述心电信号测量模块是由第一心电电极、第二心电电极以及第三心电电极经前置放大电路、带通滤波电路、主放大电路和50Hz陷波电路与电平调整电路连接构成；其心电信号测量模块与智能手机是通过两端都是耳机插头的线实现互连。
3.根据权利要求一所述的基于智能手机人体动脉血压测量方法，其特征在于：
其中，在所述心电信号测量模块与光体积描记图提取模块之间设置了第一数据缓冲区用于存放所述ECG数据，在所述光体积描记图提取模块与心电信号与脉搏波信号分析模块之间设置了第二数据缓冲区用于存放PPG数据。
4.根据权利要求一所述的基于智能手机人体动脉血压测量方法，其特征在于：
其中，所述心电信号与脉搏波信号分析模块首先从所述第一数据缓冲区读取若干段ECG数据，每段所述ECG数据包含复数个ECG数据，然后心电信号与脉搏波信号分析模块从所述第二数据缓冲区中读取若干段PPG数据，每段所述PPG数据同样包含复数个PPG数据，根据读取出的ECG数据域PPG数据计算出同一动脉脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔，即得到PTT。
5.根据权利要求一所述的基于智能手机人体动脉血压测量方法，其特征在于：
其中，所述动脉血压测量模块通过得到同一脉搏波从心电R波传输至PPG特征点之间的时间间隔PTT与动脉血压之间的相关性最终检测出人体动脉血压。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150204 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |