CN104414626B - 对电子磁感应血压计进行参数标定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对电子磁感应血压计进行参数标定的方法。该电子磁感应血压计包括：心电信号波获取模块，用于获取心电信号波；脉搏波获取模块，用于获取与所在位置脉搏波对应的磁感应信号波；信号处理模块，用于由同时获取的磁感应信号波和心电信号波计算脉搏波传输时间；以及血压计算模块，用于利用脉搏波传输时间计算血压。本发明通过测量血流对偏置磁场的扰动实现脉搏波测量，进而实现动脉血压的准确实时测量。

Description

对电子磁感应血压计进行参数标定的方法

技术领域

本发明涉及光电行业医疗器械技术领域，具体涉及一种电子磁感应血压计及对其进行参数标定的方法。

背景技术

血压测量技术包括有创测量和无创测量。血压无创测量主要是基于袖带式的测量装置，由于每次测量都需要对袖带进行充气，因此只能做到定时测量(一般最多半小时一次)，无法实现血压的实时测量。在血压实时测量技术领域，脉搏波传输时间法，即通过建立脉搏波传输时间与动脉血压的相关性模型计算血压，是被普遍认同的可以实现血压连续测量的方法。

目前，用于血压实时测量的主要技术是通过检测动脉血流脉冲获得脉搏波信号，结合心电信号获得脉搏波传输时间，最后得到动脉血压。而现在获取脉搏波的技术主要有两种：

一种是通过光电探测的方式在指尖测量脉搏波，而指尖部分为动脉末梢血管，因此测量准确度收到动脉末梢情况的严重影响。而且光电探测的方式需要和皮肤直接接触，检测结果受皮肤表面的沾污与油脂等的影响，因此准确性和可靠性存在很大的问题。

另一种是扁平张力法测量脉搏波，这种方法对压力传感器位置要求严格，连续测量过程中传感器不能发生移动(Rapid non-invasive blood pressure measuringdevice，United States Patent 6027452)。因此，在实际应用中测量结果的准确性无法满足要求。

可见，由于脉搏波获取方式存在上述缺陷，因此现有的血压实时测量装置并不能方便、准确、可靠地进行血压测量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种电子磁感应血压计及对其进行参数标定的方法，以方便、准确、可靠地进行血压测量。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种电子磁感应血压计。该电子磁感应血压计包括：心电信号波获取模块，用于获取心电信号波；脉搏波获取模块，用于获取与其所在位置脉搏波对应的磁感应信号波；信号处理模块，用于由同时获取的磁感应信号波和心电信号波计算脉搏波传输时间；以及血压计算模块，用于利用脉搏波传输时间计算血压。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种对电子磁感应血压计进行参数标定的方法。该方法包括：步骤A，输入第一组参数标定数据和第二组参数标定数据，其中，第一组参数标定数据包括：同时测量的心电信号波和与第一获取位置脉搏波相对应的磁感应信号波；第二组参数标定数据包括：同时测量的心电信号波和与第二获取位置脉搏波对应的磁感应信号波，其中第一获取位置和第二获取位置处在同一水平面上；步骤B，由第一组参数标定数据得到第一脉搏波传输时间；由第二组参数标定数据得到第二脉搏波传输时间；步骤C，输入实测血压值；以及步骤D，由实测血压值、第一脉搏波传输时间和第二脉搏波传输时间对脉搏波传输时间和血压的关系式中的参数进行标定。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明电子磁感应血压计及对其进行参数标定的方法具有以下有益效果：通过磁感应法实现脉搏波测量，从而脉搏波获取不会受到光电容积脉搏波测量方法中影响准确性的因素的影响，并且，由于不是直接测量动脉侧压力，因此脉搏波获取不会受到由于被测者动作导致的压力变化引起的干扰，从而可以方便、准确地进行血压测量。

附图说明

图1为根据本发明实施例电子磁感应血压计的结构示意图；

图2为利用本实施例电子磁感应血压计获取脉搏波的示意图；

图3为根据本发明实施例电子磁感应血压计中脉搏波、心电信号和脉搏波传输时间关系的示意图。

图4为根据本发明实施例对电子磁感应血压计进行参数标定的方法。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

本发明提供了一种电子磁感应血压计及对其进行参数标定的方法。该电子磁感应血压计通过测量血流脉冲对偏置磁场的扰动实现脉搏波测量，从而实现血压的准确测量。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种电子磁感应血压计。请参照图1，该电子磁感应血压计，包括：心电信号波获取模块，用于获取心电信号波；脉搏波获取模块，用于利用磁感应法获取与其所在位置脉搏波对应的磁感应信号波；信号调理模块，用于对同时获取的磁感应信号波和心电信号波进行调理；信号处理模块，用于由调理后的磁感应信号波和心电信号波获取脉搏波传输时间PTT；以及血压计算模块，用于利用脉搏波传输时间PTT计算血压。

以下分别对本实施例电子磁感应血压计的各个组成部分进行详细说明。

请参照图1，脉搏波获取模块包括：磁场产生单元，用于产生磁场；磁传感单元，与磁场产生单元隔开预设距离，用于测量其所在位置受血流扰动的磁感应信号波，该受扰动的磁感应信号波与脉搏波相对应。其中，磁场产生单元在磁传感单元所在位置产生的磁场强度位于磁场传感单元的线性工作区。一般情况下，磁场产生单元与磁传感单元的距离介于5mm～100mm之间，磁场产生单元在磁传感单元所在位置所产生的磁场强度介于1Oe～500Oe之间。优选地，磁场产生单元与磁传感单元的距离介于10mm～50mm之间，该磁场强度介于2Oe～200Oe之间。最优的，磁场产生单元与磁传感单元的距离为10mm～15mm，该磁场强度介于5Oe～50Oe之间。

磁场产生单元为永磁体或电磁体。磁传感单元可以采用巨磁阻传感器、隧道磁阻传感器以及霍尔器件等能够检测微弱磁场变化的传感器件。磁传感单元测量脉搏波的位置为哺乳动物体表靠近动脉的位置，该动脉可以为桡动脉、颈动脉或其他容易测得脉搏波的动脉位置。

本实施例中，请参照图2，在挠动脉处分别放置一个永磁体(例如永磁金属片)和一个巨磁阻磁传感单元，两者的距离由巨磁阻传感器线性区的参数和永磁体提供的磁场强度决定。例如巨磁阻传感器线性区位于5Oe～50Oe之间，永磁体提供的磁场强度为150Oe，该永磁体和巨磁阻传感器的距离约为10mm。

在上述脉搏波获取模块中，永磁体在巨磁阻磁传感器施加一个特定偏置磁场，确定其工作点，即使上述巨磁阻传感器工作在磁场-电流曲线的线性区。血流脉冲会对永磁体产生的磁场产生一个微小的扰动，该微小的扰动即可被巨磁阻磁传感器感知，由该巨磁阻磁传感单元获得的扰动信号即对应所在位置人体脉搏波的磁感应信号波。

心电信号波获取模块为现有技术，其可以采用单导联模式，也可以采用双导联模式，采集位置可以选取双臂安放电极，也可以选取腰部安放电极。本实施例中，心电信号波获取模块利用标准的单导联粘贴式心电电极，采集位置为腰间。

为了便于信号的后期处理，信号调理模块对于获取的与脉搏波对应的磁感应信号波和心电信号波进行滤波、放大和A/D转换等信号调理。其中，对磁感应信号波进行信号调理的子模块与巨磁阻传感器集成在一起，对心电信号波进行信号调理的模块与单导联粘贴式心电电极集成在一起。

需要说明的是，该信号调理模块并不是实现本发明电子磁感应血压计所必须的。如果原始获取的磁感应信号波和心电信号波足够好，该信号调理模块则可以省略。

信号处理模块由心电信号波和与脉搏波对应的磁感应信号波获取脉搏波传输时间。请参照图3，脉搏波传输时间等于心电信号波特征峰与其对应的磁感应信号波特征峰的时间差，磁感应信号波的特征峰为磁感应信号波的最大峰；心电信号的特征峰为心电信号R波的波峰；

以其中一组的参数标定数据为例，通过对获得的磁感应信号波和心电信号波提取特征峰，两特征峰之间的时间差即为脉搏波传输时间。图3中两红线之间的时间差即为脉搏波传输时间。

血压计算模块将脉搏波PTT传输时间代入如下脉搏波传输时间和血压的关系式中，计算血压：

其中，A和B为已标定参数，ρ为血液密度，g为重力加速度，d为心脏到脉搏波获取位置的距离，h为心脏和脉搏波获取位置的垂直距离。

本实施例中，信号处理模块和血压计算模块可以由智能手机或其他智能终端内置的计算单元来实现。而信号调理模块和智能终端之间的信号传输可以通过蓝牙模块实现。

以下介绍本实施例电子磁感应血压计的使用方法：

首先由脉搏波获取模块和心电信号波获取模块分别获取心电信号波和与脉搏波相对应的磁感应信号波，以下给出典型的测量过程：

●平稳坐好，左臂在桌子上自然放平；

●右手固定GMR传感器，在左臂桡动脉处测量磁感应信号(脉搏波信号)；

●在右臂和右腿处测量ECG信号(心电信号波信号)。

而后，由信号调理模块对获取的磁感应信号波和心电信号波进行调理，由信号处理模块根据调理后的磁感应信号波和心电信号波获取脉搏波传输时间；

最后，由血压计算模块利用脉搏波传输时间计算血压。

本实施例电子磁感应血压计中，通过测量血流脉冲对偏置磁场的扰动实现脉搏波测量，从而脉搏波获取不会受到动脉末梢情况和皮肤状况的影响；此外，由于不是通过压力传感器直接测量动脉侧压力，因此脉搏波获取不会受到由于被测者动作导致的压力变化引起的干扰。

至此，本实施例电子磁感应血压计介绍完毕。

在本发明的另一个实施例中，还提供了一种对电子磁感应血压计进行参数标定的方法。该方法可以由上述的血压计算模块来执行。请参照图4，该方法包括：

步骤A，输入第一组参数标定数据和第二组参数标定数据，其中，第一组参数标定数据包括：同时测量的心电信号波和与第一获取位置脉搏波对应的磁感应信号波；第二组参数标定数据包括：同时测量的心电信号波和与第二获取位置脉搏波对应的磁感应信号波，其中第一获取位置和第二获取位置处在同一水平面上；

本步骤中，第一获取位置和第二获取位置为同一人体脉搏波测量部位相距10mm至50mm的两位置，该两获取位置处于同一水平面上。

本实施例中，选取桡动脉附近间隔20mm的两位置作为第一获取位置和第二获取位置，在该两获取位置分别测量脉搏波。

需要说明的是，该第一组参数标定数据和第二组参数标定数据为先后获取。第一组参数标定数据中的心电信号波和第二组参数标定数据中的心电信号波为分两次心电信号波。

步骤B，由第一组参数标定数据得到第一脉搏波传输时间PTT1；由第二组参数标定数据得到第二脉搏波传输时间PTT2；

步骤C，输入实测血压值MBP0；

本步骤中，可以用传统的水银血压计测量而得到血压值。

步骤D，将实测血压值MBP0、第一脉搏波传输时间PTT1和第二脉搏波传输时间PTT2代入以下公式中，对脉搏波传输时间和血压的关系式中的参数A、B进行标定：

$\left\{\begin{array}{c}MBPO=\frac{1}{2}A\mathrm{\ρ}\frac{d{1}^2}{PTT{1}^2}+B\mathrm{\ρ}gh\\ MBPO=\frac{1}{2}A\mathrm{\ρ}\frac{d{2}^2}{PTT{2}^2}+B\mathrm{\ρ}gh\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，ρ为血液密度，g为重力加速度，h为心脏和手腕(或者其他脉搏波测试位置)的垂直距离，d1为心脏到手腕上第一获取位置的距离，d2为心脏到手腕上第二获取位置的距离。

在对参数进行标定之后，就可以对实时获取的一组与脉搏波对应的磁感应信号波和心电信号波，根据该磁感应信号波和心电信号特征峰获得脉搏波传输时间，利用参数已标定的脉搏波传输时间和血压的关系式(1)，计算得到心脏血压，实现血压的实时测量。

如图3所示，脉搏波传输时间(两条红色虚线之间的时间差)为250ms。代入某一特定个体标定的参数，例如：A＝0.5，B＝1.4。根据(4)式就可以计算出平均血压为72mmHg。

至此，本实施例对电子磁感应血压计进行参数标定的方法介绍完毕。

需要说明的是，上述对各方法的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换。

综上所述，本发明电子磁感应血压计及对其进行参数标定的方法通过测量血流对偏置磁场的扰动实现脉搏波测量，进而实现动脉血压的准确实时测量。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种对电子磁感应血压计进行参数标定的方法，其特征在于：

所述电子磁感应血压计包括：心电信号波获取模块，用于获取心电信号波；脉搏波获取模块，用于获取与其所在位置脉搏波对应的磁感应信号波；信号处理模块，用于由同时获取的所述磁感应信号波和所述心电信号波计算脉搏波传输时间；以及血压计算模块，用于利用所述脉搏波传输时间计算血压：

对所述电子磁感应血压计进行参数标定的方法包括：

步骤A，输入第一组参数标定数据和第二组参数标定数据，其中，第一组参数标定数据包括：同时测量的心电信号波和与第一获取位置脉搏波相对应的磁感应信号波；第二组参数标定数据包括：同时测量的心电信号波和与第二获取位置脉搏波对应的磁感应信号波，其中所述第一获取位置和第二获取位置处在同一水平面上；

步骤B，由第一组参数标定数据得到第一脉搏波传输时间；由第二组参数标定数据得到第二脉搏波传输时间；

步骤C，输入实测血压值；以及

步骤D，由所述实测血压值、第一脉搏波传输时间和第二脉搏波传输时间对脉搏波传输时间和血压的关系式中的参数进行标定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述第一获取位置和第二获取位置为相距10mm至50mm的两位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一获取位置和第二获取位置为相距20mm的两位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤D中，将所述实测血压值MBP0、第一脉搏波传输时间PTT1和第二脉搏波传输时间PTT2代入以下公式中，对脉搏波传输时间和血压的关系式中的参数A、B进行标定：

其中，ρ为血液密度，g为重力加速度，h为心脏和第一/第二获取位置的垂直距离，d1为心脏到第一获取位置的距离，d2为心脏到第二获取位置的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉搏波获取模块包括：

磁场产生单元，用于产生磁场；

磁传感单元，与所述磁场产生单元隔开预设距离，用于测量其所在位置受血流扰动的磁感应信号波，该磁感应信号波与所述脉搏波相对应。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磁场产生单元为：永磁体或电磁体。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磁传感单元为：巨磁阻传感器、隧道磁阻传感器或霍尔器件。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磁场产生单元与所述磁传感单元的距离介于5mm～100mm之间，其在所述磁传感单元所在位置产生的磁场强度位于所述磁场传感单元的线性工作区。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磁传感单元的所在位置为哺乳动物体表靠近动脉的位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述磁传感单元的所在位置为哺乳动物体表靠近桡动脉或颈动脉的位置。

11.根据权利要求1、5至10中任一项所述的方法，其特征在于：

所述信号处理模块计算的脉搏波传输时间为PTT；

所述血压计算模块，用于将所述脉搏波传输时间PTT代入如下脉搏波传输时间和血压的关系式中，计算血压：

其中，A和B为已标定参数，ρ为血液密度，g为重力加速度，d为心脏到磁感应信号波获取位置的距离，h为心脏和磁感应信号波获取位置的垂直距离。