CN105125205B - 一种血压测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种血压测量方法。本发明利用血氧容积脉搏波信号的幅值与连续性血压之间呈相关性强的原理，将现有技术中的脉搏波传输时间和血压之间表达式与本发明的血氧容积脉搏波信号的幅值和血压之间表达式进行拟合，确定了连续性血压波形与脉搏波传输时间x和特征值点幅值y之间的关联关系，进而获得较为准确的血压值。

Description

一种血压测量装置
技术领域
本发明涉及血压测量领域，具体涉及一种血压测量装置。
背景技术
目前，人口老龄化而问题和亚健康问题愈发突出，心脑血管、高血压等慢性病已然成为人类健康的头号杀手，方便易用的健康监护设备成为社会的迫切需求。
目前常用的血压测量方式分为两种：
一、通过分析心电信号ECG和光电容积脉搏波描记信号PPG，分别获得心电信号ECG的特征值点和光电容积脉搏波描记信号PPG，进而获得两特征值点之间的脉搏波传输时间PTT，利用脉搏波传输时间与血压参数之间的线性关系，获得血压参数BP；
二、通过采集同一区域不同位置获得的两个光电容积脉搏波描记信号PPG，分别获取两光电容积脉搏波描记信号PPG的特征值点，进而得到两特征值点之间的脉搏波传输时间PTT，利用脉搏波传输时间与血压之间的线性关系，获得血压参数BP；
然而，采用现有技术，在长时间测量的情况下，脉搏波传输时间与血压之间并非线性关系，由于现在的科学发展并未获得他们之间的真正关系，所以，利用单一的线性关系表征不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种血压测量装置，能够实现在长时间测量的情况下，获得较为准确的血压参数。
一种血压测量装置，包括：
心电传感器，获得心电信号；
光电传感器获得血氧容积脉搏波信号；
信号处理模块，利用心电信号和血氧容积脉搏波信号，计算脉搏波传输时间x；从血氧容积脉搏波信号中提取特征值点幅值y；利用获得的脉搏波传输时间x和特征值点幅值y，根据预先确定的连续性血压波形与脉搏波传输时间x和特征值点幅值y之间的关联关系z＝f(x，y)，获得血压值。
较佳地，所述信号处理模块所采用的关联关系采用近似线性关系z＝f(x，y)表达，则z＝a·x+b·y+c，其中，a、b和c均为预先拟合得到的系数，z为血压值；x为脉搏波传输时间；y为血氧容积脉搏波信号的特征值点幅值。
较佳地，所述光电传感器为M个；
所述信号处理模块利用心电传感器采集的心电信号与每个光电传感器采集的血氧容积脉搏波信号形成一个组合，得到M组数据，将获得的M组数据代入相应的关联关系表达式zm，进而得到不同位置处的血压值；根据多参数拟合关系式BP＝α1·z1+α2·z2···+αM·zM，获得综合血压值；其中，α1,α2,···,αM为预先通过多组实验拟合得到的拟合系数，下角标m代表第m个测量位置所对应的光电传感器；m＝1,2,…,M。
有益效果：
1、本发明利用血氧容积脉搏波信号的幅值与连续性血压之间呈相关性强的原理，将现有技术中的脉搏波传输时间和血压之间表达式与本发明的血氧容积脉搏波信号的幅值和血压之间表达式进行拟合，确定了连续性血压波形与脉搏波传输时间x和特征值点幅值y之间的关联关系，进而获得较为准确的血压值。
2、为了能够得到更加准确的数据，本发明采用多个光电传感器，在人体不同位置测量，最终通过拟合的方式，获得一个更为准确的表达式；
附图说明
图1为本发明原理图。
图2(a)为利用心电信号和血氧容积波测量脉搏波传输时间的原理示意图。
图2(b)为利用双PPG信号测量脉搏波传输时间的原理示意图。
图3为血氧容积脉搏波信号与血压曲线图。
图4为光电传感器摆放的位置示意图。
其中，11-右耳垂光电传感器，12-左耳垂光电传感器，2-胸部光电传感器，31-右臂光电传感器，32-左臂光电传感器，4-腹部传感器，51-右手指光电传感器，52-左手指光电传感器，61-右脚趾光电传感器，62-左脚趾光电传感器，71-干电极LA，72-干电极RA，73-驱动电极RLD，81-头部右边，82-头部左边。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种血压测量装置，现有技术中，如图2(a)所示，仅采用一个心电传感器获得心电信号、采用一个光电传感器采集血氧容积脉搏波信号；并根据获得的心电信号(ECG)和血氧容积脉搏波信号(PPG)，获得脉搏波传输时间；如图2(b)所示，或采用两个光电传感器，在身体不同位置处采集血氧容积脉搏波信号，并根据获得的两个血氧容积脉搏波信号，获得脉搏波传输时间。根据公式(1)，获得血压值；
BP＝a'x+b' (1)
其中，BP为血压值，a'、b'为系数，x为脉搏波传输时间。
然而，在实际情况下，长时间测量所获得的脉搏波传输时间和连续性血压之间是不存在线性关系的，所以，采用线性关系表达式获得的结果是不准确的。而本发明通过研究发现，如图3所示，血氧容积脉搏波信号的特征值点幅值与连续性血压之间呈相关性强。所以，如图1所示，本发明将现有技术中的脉搏波传输时间和连续性血压之间表达式与血氧容积脉搏波信号的特征值点幅值和血压之间表达式进行拟合，进而获得血压较为准确的表达式。
此外，由于人体不同位置处获得的血氧容积脉搏波信号是不同的，为了能够得到更加准确的数据，本发明采用多个光电传感器，在人体不同位置测量，最终通过拟合的方式，获得一个更为准确的表达式；
通过分析，发现对某一个体而言，血氧容积脉搏波信号与连续性血压之间呈周期性相关，即：血氧容积脉搏波信号与连续性血压同步波动。其血氧容积脉搏波信号特征值点幅值与连续性血压之间呈相关关系。故依据此，获得如下公式：
BP＝a”y+b” (2)
其中，a”、b”为系数，y为血氧幅值容积波特征值点幅值。
利用血氧容积脉搏波信号与连续性血压之间的关系，结合现有技术中脉搏波传输时间与连续性血压之间的关系，将两者拟合，最终获得血压值表达式即测量曲线表达式。即：将公式(1)和公式(2)拟合，获得测量曲线，即公式(3)
BP＝α(a'x+b')+β(a”y+b”)
＝αa'x+βa”y+(βb”+αb') (3)
其中，α、β均为拟合系数；令αa'＝a，βa”＝b，βb”+αb'＝c，BP＝z，进而获得测量曲线，即公式(4)
z＝a·x+b·y+c (4)
根据公式(4)可知，想要获得准确的血压值，需要预先拟合得到的系数a、b和c；为此，本发明同时采用心电传感器、光电传感器和血压设备进行测量，获得当前的心电信号、血氧容积脉搏波信号和血压值；为了得到更为精确的血压值，本实施例采用有创式血压测量设备进行测量。利用获得的心电信号和血氧容积脉搏波信号计算得到脉搏波传输时间x，利用血氧容积脉搏波信号获得特征值点幅值y；共测量N次，其中，N大于或等于3；将每次测量获得的脉搏波传输时间x、特征值点幅值y和血压值代入关联关系表达式中，通过解方程组，获得参数a、b和c，从而得到关联关系表达式。进而在测量血压时，通过该关联关系表达式获得血压值。
本实施例中，设定进行3次测量，即N＝3；测得的血压脉搏波传输时间x＝[x1 x2 x3]，血氧幅值容积波y＝[y1 y2 y3]，则此时，
此外，为了提高测量的准确性，本发明在人体上选M个测量位置，每个测量位置采用一个光电传感器采集血氧容积脉搏波信号；即采用M个光电传感器分别与心电传感器形成一个测量组合进行测量。本实施例中，采用7个光电传感器和1个心电传感器，共形成7个测量组合。如图4所示，将其中4个光电传感器分别放置于人体左耳垂12或右耳垂11位置处、左臂32或右臂31位置处、左手手指52或右手手指51位置处、左脚脚趾62或右脚脚趾61位置处以及头部左边(82)或头部右边(81)；将剩余两个光电传感器分别放置于人体腹部4位置和胸部3位置。将心电传感器由干电极LA、干电极RA和驱动电极RLD构成，其中，电极LA71和干电极RA72分别对称安装前胸部分的左右两侧，且位于可穿戴设备对应于人体胸部高于心脏的位置；驱动电极RLD73安装在人体任意位置。
由于每组测量设备对应一个关联关系表达式，为此，预先将每组测量设备按照上述过程确定其所对应的关联关系表达式z1,z2,···zm···zM，其中，zm＝f(xm，ym)，m＝1,2,…,M。并将该测量组合测得的心电信号与对应的血氧容积脉搏波信号形成一个组合，得到M组数据，将获得的M组数据代入相应的关联关系表达式，进而得到不同位置处的血压值；将获得的每组血压参数值代入拟合关系式中，
BP＝α1·z1+α2·z2···+αM·zM (6)
获得综合血压值；其中，α1,α2,···,αM为预先通过多组实验拟合得到的拟合系数。其拟合系数的获得方式为：
采用M个光电传感器对人体的M个测量位置进行测量，将获得的每个血氧容积脉搏波信号与心电传感器采集的心电信号形成一个组合，得到M组数据；共测量k次；每次获得的M组数据代入关联关系表达式中，获得M个血压值；同时，每次测量时利用血压设备对人体进行测量，共测量k次；获得k个综合血压值BP；分别将获得的综合血压值BP和血压值对应代入参数拟合关系式中，通过求解方程组，最终拟合获得拟合系数α1,α2,···,αM。。
本实施例中，则是对7个测量组合进行测量，此时，定义这7条曲线为：
设定有创血压测量法获得当前血压值 则此时，系数矩阵
其中，矩阵的横向量代表次数，纵向量代表传感器的编号，例如z32则代表第3次采用编号为2的传感器测量的该对应位置处的血压值。BP1至BP7则代表第一次至第六次测量的综合血压值。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种血压测量装置，其特征在于：包括：
心电传感器，获得心电信号；
光电传感器，获得血氧容积脉搏波信号；
信号处理模块，利用心电信号和血氧容积脉搏波信号，计算脉搏波传输时间x；从血氧容积脉搏波信号中提取特征值点幅值y；利用获得的脉搏波传输时间x和特征值点幅值y，根据预先确定的连续性血压波形与脉搏波传输时间x和特征值点幅值y之间的关联关系z＝f(x，y)，获得血压值；
其中，所述信号处理模块所采用的关联关系采用近似线性关系z＝f(x，y)表达，则z＝a·x+b·y+c，其中，a、b和c均为预先拟合得到的系数，z为血压值；x为脉搏波传输时间；y为血氧容积脉搏波信号的特征值点幅值。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光电传感器为M个；
所述信号处理模块利用心电传感器采集的心电信号与每个光电传感器采集的血氧容积脉搏波信号形成一个组合，得到M组数据，将获得的M组数据代入相应的关联关系表达式zm，进而得到不同位置处的血压值；根据多参数拟合关系式BP＝α1·z1+α2·z2…+αM·zM，获得综合血压值；其中，α1,α2,…,αM为预先通过多组实验拟合得到的拟合系数，下角标m代表第m个测量位置所对应的光电传感器；m＝1,2,…,M。
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