CN105592782A - 用于实时监测血压的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于实时监测血压的系统,包括主体和具有第一电极和第二电极的传感器,第一电极设置在主体的一个表面上并且当主体穿戴在人体上时与人体接触,第二电极设置在主体的另一表面上并且配置为测量与接触第一电极和第二电极的人体的心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)中的至少一个相关的信号。

Description

用于实时监测血压的系统

技术领域

[0001]本发明涉及用于实时监控血压的系统,更具体地,涉及包括传感器模块的系统,传感器模块包括:主体;第一电极,设置在主体的一个表面上并且当主体穿戴在人体上时与人体接触;以及第二电极,设置在主体的另一表面上以测量与接触第一电极和第二电极的人体的心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)中的至少一个相关的信号。

背景技术

[0002]目前,随着科学技术的持续发展,人类的生活质量提高并且医疗环境中出现了许多变化。过去,在医院拍摄诸如X射线、计算机层析成像(CT)和功能性磁共振成像(fMRI)图像的医学图像之后,要等待几小时或几天之后才可能读取图像。

[0003]然而,已经引入了医学数字影像信息系统(PACS),其中,在拍摄医学图像之后,将图像发送至放射学专业人员的监控屏并且可以即时读取。此外,广泛采用无处不在的医疗保健(油1911;11:0113 healthcare)/医疗设备,从而使得即时不去医院,也可以随时随地检测病人的血糖和血压。因此,具有高血糖或高血压的病人正在使用设备在他们自己的家中或办公室里监测他们的状况。

[0004]就高血压而言,其是各种疾病的诱因并且其患病率正在增加,因此需要一种持续测量血压并且实时显示测得的血压的系统,并且已经进行了与该技术相关的各种尝试。

[0005]作为实例,已经引入了无处不在的医疗保健(u_health),其中,在通过将血压测量传感器插入(insert)慢性心脏病病人的肺动脉来实时测量血压之后,当通过无线通信将该血压传输至医生时,医生可以远程监控病人的肺动脉血压变化。然后,医生可以向病人开药方。尽管该方法可以减少病人去医院的次数并且可以提供对血压的持续且精确的测量,但是该方法还需要一种有创血压测量方法。因此,该方法还导致治疗的困难和动脉损伤或感染的风险。

[0006]因此,需要一种能够通过使用无创方法来实时测量血压的系统而无需将用于血压测量的传感器插入动脉血管。此外,还期望,在任何环境中监测血压并且执行生物反馈以向用户提供测得的血压,从而使得用户可以调节血压。

[0007]同时,还使用将布袖带(cuff)系至胳膊处来测量血压的方法。然而,在使用布袖带的情况下,因为用户需要在工作或放松的同时都要测量病人的血压或病人需要使用血压计来测量血压,所以难以持续测量血压。

[0008] 特别地,还需要,迅速通知病人高血压的风险,从而使得病人可以及时受到任何必要的医疗看护。因此,需要用于持续测量血压并且实时报告血压测量结果的技术,从而使得病人自己可以防止并且控制高血压。

发明内容

[0009]【技术问题】

[0010]本发明涉及用于实时监测血压的系统和装置,包括主体和具有第一电极和第二电极的传感器,第一电极设置在主体的一个表面上并且当主体穿戴在人体上时与人体接触,第二电极设置在主体的另一表面上以测量与接触第一电极和第二电极的人体的心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)中的至少一个相关的信号。测量处理器和监测器包括在可穿戴主体中,从而通过在无处不在的环境中应用无创方法来持续监测血压。通过使用基于互联网协议版本4(IPv4)或互联网协议版本6(IPv6)的传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)通信将由传感器测得的生物信号传输至互联网。

[0011]本发明还可以涉及具有主体的可穿戴实时血压监测系统,该主体包括测量生物信号并且无线传输生物信号的传感器、用于分析信号的信号分析处理器以及用于输出至屏幕和/或显示器兼报警的监测器。本发明还可涉及在无处不在的医疗和移动医疗环境中便于使用和携带的血压测量系统。

[0012]【技术方案】

[0013]根据本发明的一个方面,提供了用于实时监测血压的系统,包括主体和具有第一电极和第二电极的传感器,第一电极设置在主体的一个表面上并且当主体穿戴在人体上时与人体接触,第二电极设置在主体的另一表面上以测量与接触第一电极和第二电极的人体的心电图(ECG )、光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)中的至少一个相关的信号。

[0014]此外,还提供了用于实现本发明的其他系统。

[0015]【有益效果】

[0016]通过使用集成设置在可穿戴主体的正面和背面的测量电极而不是采用分离的电极配置,可以在无处不在的环境中应用无创方法来实现持续测量血压。而且,可以在人体中产生的各种生物信号中实现同时测量与心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(Sp02)相关的信号。

[0017]此外,因为稳定地维持电源电压并且可以通过使用无线通信设备来传输或接收生物信号,所以还可以增大使用的可携带性和方便性。此外,可以通过持续监测来在出现风险之前控制高血压病人的血压,并且可以实现防止正常人的高血压的目的。

附图说明

[0018]图1是根据本发明的示出了整个系统的配置的示意性框图。

[0019]图2和图3是根据本发明的实施例的示出了血压监测系统的内部配置的示图。

[0020]图4至图6是根据本发明的实施例的示出了包括在血压监测系统中的可穿戴主体203的配置的示图。

[0021 ]〈参考标号的描述〉

[0022] 100:通信网络 200:血压监测系统

[0023] 201:硬件模块(block) 202:软件模块(block)

[0024] 203:可穿戴主体 210:传感器模块

[0025] 220:网关模块 230:处理器模块

[0026] 240:监测模块 250:驱动器模块

[0027] 300:用户终端设备 400:服务器

具体实施方式

[0028]以下结合附图对本发明的实施例进行详细描述。详细充分地描述本发明的实施例,从而使得本领域技术人员可以实施本发明。应该理解,尽管本发明的各个实施例彼此不同,但是他们不必相互排斥。例如,在不背离本发明的精神和范围的情况下,关于一个实施例,其中描述的具体形式、结构和特点可以通过另一实施例来理解。此外,应该理解,在不背离本发明的精神和范围的情况下,可以改变所公开的实施例内的单独的元件的位置或布置。因此,下文将要给出的详细描述不是旨在限制,并且应该仅通过所附权利要求及其等同物来限制本发明的范围。在各方面中,图中示出的类似的参考标号指代执行相同或类似功能的元件。

[0029]在下文中,将参考附图来描述本发明的实施例,从而使得本发明所属领域技术人员可以容易地实施本发明。

[0030] 整个系统的配置

[0031]在下文中,将详细描述根据本发明的示例性实施例的可穿戴血压监测系统和装置。图1是示出了整个系统的配置的示意性框图。如图1所示,整个系统可以包括通信网络100、血压监测系统200、远程用户终端设备300和远程服务器400。

[0032]通信网络100不必限于诸如有线或无线通信方法的特定的通信方法,而是可以实施为各种通信网络,诸如局域网(LAN)、城域网(MAN)和/或广域网(WAN)。通信网络100的实例可以包括各种LAN,诸如本领域已知的无线保真(W1-Fi)网络、W1-Fi直连网络、长期演进(LTE)直连网络和/或蓝牙网络,但是本发明绝不仅限于此。因此,通信网络100可以至少部分地包括典型的有线/无线通信网络、典型的电话网络和/或典型的有线/无线电视通信网络。

[0033]血压监测系统200可以包括:主体;包括第一电极和第二电极的传感器,第一电极设置在主体的一个表面上并且当主体穿戴在人体上时与人体接触,第二电极设置在主体的另一表面上。血压监测系统可以被配置为用于测量与接触第一电极和第二电极的人体的心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和/或氧饱和度(SpO2)中的至少一个相关的信号。

[0034] 血压监测系统200可以包括位于可穿戴主体的正面和背面上的测量电极,并且可以包括能够测量与人体的心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和/或氧饱和度(SpO2)相关的信号的传感器。传感器可以数字转换信号并且无线传输信号。此外,血压监测系统200还可以包括网关,该网关接收从传感器无线传输的生物信号数据并且使用基于IPv4或IPv6的TCP/IP通信将数据传输至互联网。

[0035] 此外,血压监测系统200还可以包括用于分析信号的信号分析处理器、用于输出至屏幕和/或显示器并且报警的监测器以及具有IPv4/IPv6双协议栈的TCP/IP驱动器。同时,血压监测系统200可以使用无线人体传感器网络(WBSN)技术,这种技术使得对于IPv6的具有高可靠性的基于TCP/IP的支持成为可能,从而确保连接至互联网并且在安全性方面不易受损。

[0036] 血压监测系统的配置

[0037]图2和图3是示出了血压监测系统200的内部配置的实例。基于WBSN工作的生物信号测量实体可以基于工作在本地终端器件的设备来实施。然而,因为与测得的生物信号相关的数据是大量的,所以难以实现可供多个用户同时、实时以及在基于网络的环境中使用的系统。因此,可以提供一种血压监测系统,其可在基于网络的环境中工作并且可以应用于大量数据的分析。

[0038]参考图2,血压监测系统200可以包括硬件模块201,硬件模块包括测量生物信号的传感器210和传输生物信号的网关220。血压监测系统200还可以包括软件模块202,软件模块包括用于分析信号的信号分析处理器230、用于输出至屏幕和/或显示器并且报警的监测器230以及具有IPv4/IPv6双协议栈的TCP/IP驱动器250。

[0039]随后,参考图2,具有位于正面和背面上的测量电极的可穿戴主体203可以包括传感器210和网关220。此外,参考图3,具有位于正面和背面上的测量电极的可穿戴主体203可以包括用于测量生物信号的传感器210、用于分析信号的信号分析处理器230以及用于输出至屏幕和/或显示器并且报警的监测器240。

[0040]同时,参考图2,血压监测系统200的传感器210可以通过在无处不在的环境中应用无创方法而持续测量在人体中产生的生物信号(即,与心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和/或氧饱和度(SpO2)相关的信号)的变化。

[0041]首先,心电图(ECG)是包括通过心脏的具体刺激和导电系统产生的动作电位的矢量和的波形。ECG信号是由心脏的各个部分(诸如窦房结(SA结)、房室结(AV结)、希氏束、束支和浦肯野纤维)产生的动作电位的矢量和,并且可以通过附着于人体外部的电极来测量。例如,可以通过标准的肢体导联方法来获得ECG信号。

[0042]接下来,光电血管容积图(PPG)信号是在心室收缩期从心脏流出的血液输送至周边血管时从周边血管测量的脉搏波形信号。可以通过使用生物组织的光学特性来测量PPG信号。能够测量脉搏波形信号的PPG传感器可以附着至人体的一部分,诸如分布周边血管的指尖或趾尖,并且在将血流量的变化(周边血管的体积的变化)转换为光量的变化之后,PPG传感器可以测量脉搏波形信号。

[0043]同时,可以不必单独使用PPG信号。取而代之,可以通过分析PPG信号与ECG信号之间的相关性来提取信息,诸如脉搏传导时间(PTT)信息或脉搏波形速度(PWV)信息,并且这些信息可以用于诊断心血管疾病。例如,可以从PPG信号的二阶导数获得特征点,可以测量特征点与ECG信号的峰值(R波)之间的间隔,以提取PTT信号和PWV信号,并且PTT信号和PWV信号可以用于诊断血管、动脉硬化、末梢循环障碍等情况。

[0044]氧饱和度(SpO2)信号是指示存在于血液的各种组分中的血红蛋白中的氧气含量的生物信号。

[0045]图4至图6是示出了包括在血压监测系统中的可穿戴主体203的配置的示图。首先,参考图4,包括在血压监测系统200中的可穿戴主体203可以包括设置在可穿戴主体203的背面(例如,当可穿戴主体203穿戴在手腕上时与手腕接触的内侧表面)上的第一电极B以测量生物信号。可穿戴主体203可以包括设置在可穿戴主体203的正面(例如,当可穿戴主体203穿戴在手腕上时不与手腕接触的外侧表面)上的第二电极C以测量生物信号。在用户将可穿戴主体203穿戴在他/她的手腕上之后,在第一电极B与用户的手腕接触的情况下,如果用户身体的一部分(诸如手指)接触第二电极C,那么可以通过第一电极B和第二电极C测得与用户身体的心电图(ECG)相关的信号。

[0046] 随后,参考图4,第二电极C可以设置在监测器的显示器屏幕A上。在这种情况下,当用户触摸其上设置有电极C的显示器屏幕A时,可以通过第一电极B和第二电极C来测得与人体的心电图(ECG)相关的信号。例如,显示器屏幕A可以由触摸屏形成。

[0047]参考图5,包括在血压监测系统200中的可穿戴主体203可以包括连接端子El,该连接端子可以连接至测量处理器,该测量处理器能够测量与光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)相关的信号。能够测量与光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)相关的信号的测量处理器E2可以通过使用红光源向指尖或趾尖照射红光并且通过使用光感测器测量从人体反射或传输的光来测量指尖或趾尖的周边血管中流动的血液体积。

[0048] 参考图5,可穿戴主体203的连接端子El可以连接至传输型测量处理器E2,指尖插入该传输型测量处理器,该传输型测量处理器能够测量与光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(Sp02)相关的信号。传输型测量处理器E2可以包括由红光LED和红外线LED构成的发光器(未示出),该红光LED生成具有约660nm的波长的光而该红外线LED生成具有约940nm的波长的光。测量处理器E2可以包括由光学处理器构成的光接收器(未示出),其中光电二极管和光电晶体管附接至该光学处理器。可以通过具有存储器和处理器的控制器来操作本文中的测量处理器和其他任何的处理器和/或模块和/或单元和/或传感器和/或监测器。

[0049] 参考图5,可穿戴主体203可以包括反射型测量处理器E2,该反射型测量处理器能够测量与光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(Sp02)相关的信号。包括在可穿戴主体203中的反射型测量处理器E2可以包括用于生成波长为约660nm的红光的LED Dl和用于生成波长为约940nm的红外光的LED D2以及由光电二极管或光电晶体管构成的光学传感器D3。

[0050] 参考图6,诸如心脏收缩血压F1、心脏舒张血压F2和心率F3的各种信息可以显示在监测器240的显示器屏幕上,该监测器包括在可穿戴主体203中,而该可穿戴主体包括在血压监测系统200中。另外,ECG信号Gl和PPG信号G2的各种图形可以显示在监测器240的显示器屏幕上。可以通过显示模式选择按钮Hl或显示信息选择按钮H2来改变显示信息或显示风格。

[0051]同时,通过以上描述的血压监测系统200的可穿戴主体203测得的生物信号以及与分析结果相关的数据可以通过设置在可穿戴主体203中的诸如蓝牙或WiFi的无线通信组件而传输至设置在外部的用户终端设备300或服务器400。此外,可以基于通过以上描述的血压监测系统200的可穿戴主体203测得的生物信号来实时估计血压。对于用于基于生物信号估计血压的配置或用于基于生物信号来传输数据的配置的细节,可以参考韩国专利申请号2013-116158和2013-116165,其全部内容结合于此作为参考。

[0052]如上所述,尽管本发明描述了具体的事项,诸如具体的组件,但是提供实施例和附图仅用于帮助总体理解本发明,并且本发明不限于实施例。本领域的技术人员可以根据说明书进行各种变化和改变。

[0053]因此,本发明的精神和范围不应该限制于以上描述的实施例并且不应该由以上描述的实施例确定,并且应该注意,不仅下文描述的权利要求而且其等同物都落入本发明的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种用于实时监测血压的系统,包括: 主体;以及 传感器模块,包括第一电极和第二电极,所述第一电极设置在所述主体的一个表面上并且当所述主体穿戴在人体上时与所述人体接触,所述第二电极设置在所述主体的另一表面上,以测量与接触所述第一电极和所述第二电极的人体的心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)中的至少一个相关的信号。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传感器模块包括连接至至少一个外部测量模块的至少一个连接端子。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,用于测量与光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(SpO2)中的至少一个相关的信号的测量模块连接至所述至少一个连接端子,以及 其中,所述测量模块包括发光单元和光接收单元,所述发光单元具有生成照射至所述人体的光的至少一个发光二极管(LED),所述光接收单元具有检测通过所述人体生成并且传输的光的光电二极管(PD)。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述主体包括发光单元和光接收单元,所述发光单元具有生成照射至所述人体的光的至少一个发光二极管(LED),所述光接收单元具有检测通过所述人体生成并且反射的光的光电二极管(PD)。
5.根据权利要求1所述的系统,还包括:网关模块,通过使用基于IPv4或IPv6的TCP/IP通信将通过所述传感器模块测得的信号上的信息传输至外界, 其中,所述网关模块包括在所述主体中。
6.根据权利要求1所述的系统,还包括:监测模块,显示关于所述测得的信号和对所述测得的信号的分析结果中的至少一个的信息, 其中,所述监测模块包括在所述主体中。
7.根据权利要求6所述的系统,其中,所述第二电极设置在所述监测模块的显示屏幕上以测量与接触所述显示屏幕的人体的心电图(ECG)、光电血管容积图(PPG)和氧饱和度(Sp02)中的至少一个相关的信号。
8.根据权利要求1所述的系统,还包括:处理器模块,通过分析所述测得的信号来实时估计血压, 其中,所述处理器模块包括在所述主体中。
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