CN110025302A - 一种血压监测系统和血压获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血压监测系统和血压获取方法，本发明中的血压监测系统，压力传感器的中间层设置有若干通孔，增强了传感器的柔性，在测量时能够进行更大的形变，还可更好的与待测量处的皮肤贴合，以提高其灵敏度，确保测量结果的准确性，因此，基于精度高的压力传感器的血压监测系统的血压测量结果更加精确，克服了现有技术中存在血压监测设备的精度低下的技术问题，另外，本发明中的血压获取方法，利用示波法获取血压，信号处理速度快，可以快速得出血压结果。

Description

一种血压监测系统和血压获取方法

技术领域

本发明涉及血压领域，尤其是一种血压监测系统和血压获取方法。

背景技术

脉搏(英语：Pulse)为人体表可触摸到的动脉搏动。人体循环系统由心脏、血管、血液所组成，负责人体氧气、二氧化碳、养分及废物的运送。血液经由心脏的左心室收缩而挤压流入主动脉，随即传递到全身动脉。动脉为富有弹性的结缔组织与肌肉所形成管路。当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张，在体表较浅处动脉即可感受到此扩张，即所谓的脉搏。

随着人们生活水平的提高，人们对身体健康的关注度越来越高，各式各样的检测设备层出不穷，而已知的基于脉搏波的血压获取设备存在测量精度低下的缺陷，亟需对其进行改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种测量精度高的血压监测系统。

为此，本发明的第二个目的是提供一种血压获取方法。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种血压监测系统，包括压力传感器、信号处理模块、微处理器、显示模块和/或无线数据传输模块，所述压力传感器包括第一驻极体层、第二驻极体层、中间层、第一电极层及第二电极层，所述中间层固定于所述第一驻极体层与所述第二驻极体层之间，所述第一电极层固定于所述第一驻极体层上，所述第二电极层固定于所述第二驻极体层上，所述中间层上设有若干通孔；

所述压力传感器与被监测者的桡动脉接触以获取不同的切脉静态压力下的脉搏波信号，所述信号处理模块用于处理所述压力传感器的输出信号；所述第一电极层、所述第二电极层均与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与所述微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端与所述显示模块的输入端连接，所述微处理器与所述无线数据传输模块连接。

进一步地，所述血压监测系统还包括腕带或袖带和自动加压模块，所述微处理器与所述自动加压模块连接，所述自动加压模块的输出端与所述腕带的输入端或所述袖带的输入端连接，所述腕带或所述袖带用于施加所述切脉静态压力。

进一步地，所述血压监测系统还包括用于获取所述切脉静态压力的大小的静态压力传感器，所述静态压力传感器的输出端与所述微处理器的输入端连接。

进一步地，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器分别设置于手腕桡动脉的寸关尺的位置上。

进一步地，所述血压监测系统还包括智能终端，所述无线数据传输模块与所述智能终端连接。

进一步地，所述智能终端包括手机或电脑。

进一步地，所述信号处理模块包括信号放大电路和滤波电路，所述第一电极层、所述第二电极层均与所述信号放大电路的输入端连接，所述信号放大电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接。

进一步地，所述信号放大电路包括前置放大器和/或仪用放大器和/或右腿驱动电路和/或锁相放大器。

进一步地，所述滤波电路包括陷波滤波电路和/或低通滤波电路。

第二方面，本发明提供一种血压获取方法，应用于所述的血压监测系统，包括：

增大切脉静态压力至完全切断动脉血流；

逐渐降低所述切脉静态压力的大小以获取经过信号处理后的脉搏波信号；

获取切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线和所述切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线的上包络线、下包络线；

获取所述上包络线、所述下包络线之间的幅度的最大值所对应的切脉静态压力作为平均动脉压，根据所述上包络线、所述下包络线之间的幅度的最大值、第一预设比例和第二预设比例获取对应的切脉静态压力作为舒张压和收缩压。

本发明的有益效果是：

本发明中的血压监测系统，压力传感器的中间层设置有若干通孔，增强了传感器的柔性，在测量时能够进行更大的形变，还可更好的与待测量处的皮肤贴合，以提高其灵敏度，确保测量结果的准确性，因此，基于精度高的压力传感器的血压监测系统的血压测量结果更加精确，克服了现有技术中存在血压监测设备的精度低下的技术问题，另外，本发明中的血压获取方法，利用示波法获取血压，信号处理速度快，可以快速得出血压结果。

附图说明

图1是本发明中一种血压监测系统的一具体实施例结构框图；

图2是本发明中一种血压监测系统的压力传感器的一具体实施例结构示意图；

图3是本发明中一种血压监测系统的压力传感器的一具体实施例俯视图；

图4是图3中沿A-A方向的剖视图；

图5是本发明中一种血压监测系统的压力传感器的中间层的一具体实施例结构示意图；

图6是本发明中一种血压检测系统的一具体实施例工作流程图；

图7是本发明中一种血压检测系统的一具体实施例切脉静态压力变化示意图；

图8是本发明中一种血压获取方法的一具体实施例切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参考图1，图1是本发明中一种血压监测系统的一具体实施例结构框图；血压监测系统包括压力传感器、信号处理模块、微处理器、显示模块、无线数据传输模块、腕带或袖带、静态压力传感器、自动加压模块、数据存储模块、供能模块和智能终端，本实施例中，显示模块采用液晶显示模块。

具体地，微处理器与数据存储模块连接以存储测量数据，供能模块与微处理器连接以为其供电，微处理器与自动加压模块连接以实现自动、连续的压力调节，自动加压模块的输出端与腕带的输入端或袖带的输入端连接，腕带或袖带用于施加切脉静态压力；静态压力传感器用于获取切脉静态压力的大小，静态压力传感器的输出端与微处理器的输入端连接；压力传感器与被监测者的桡动脉接触以获取不同的切脉静态压力下的脉搏波信号，信号处理模块用于处理压力传感器的输出信号，包括信号放大和滤波处理；信号处理模块的输出端与微处理器的输入端连接，微处理器的输出端与显示模块的输入端连接，微处理器与无线数据传输模块连接，无线数据传输模块与智能终端连接。其中，参照图2、图3和图4，图2是本发明中一种血压监测系统的压力传感器的一具体实施例结构示意图；图3是本发明中一种血压监测系统的压力传感器的一具体实施例俯视图；图4是图3中沿A-A方向的剖视图；压力传感器为一种柔性压力传感器，柔性压力传感器包括中间层1、第一驻极体层2、第二驻极体层3、第一电极层4及第二电极层5。中间层1固定于第一驻极体层2与第二驻极体层3之间。第一电极层4固定于第一驻极体层2的外表面，第二电极层5固定于第二驻极体层3的外表面。中间层1上设有若干通孔11，在第一电极层4与第二电极层5上分别引出导线与信号处理模块的输入端连接。

参照图4，中间层1的厚度范围为100-500μm，优选的，厚度为150μm。第一驻极体层2与第二驻极体层3的厚度范围为10-50μm。第一电极层4的厚度为50nm，第二电极层5的厚度为10μm。由此可见，整个柔性压力传感器的厚度极其小。

参考图4，制作该柔性压力传感器时，在中间层1上打孔，经表面改性后与第一驻极体层2、第二驻极体层3进行化学键合。通过磁控溅射方法在第一驻极体层2的外表面涂覆Au薄层，以形成第一电极层4。将Al带粘附到第二驻极体层3的外表面以形成第二电极层5，并起到对其顶部各层的机械支撑作用。通过使用高压电源(直流高压)、电晕针和接地电极的高压电晕充电方法形成大气电偶极子。键合完成后，中间层1上的通孔11内留有大量空气。将上述制得的半成品置于接地电极顶部，并位于电晕针尖下方3cm处。向电晕针施加15-30kV的高电压以电离通孔11内的空气。由于驻极体具有良好的保存静电荷的能力，可以长期稳定的存储电荷，故上述电离出的自由电荷将被第一驻极体2与第二驻极体3的内表面捕获。第一驻极体2与第二驻极体3之间类似于一个以通孔内空气为介质的电容。由于C＝Q/U＝εS/d。当对传感器施加压力时，中间层1被压缩而使其上的通孔11变小，相当于两极板间的距离d变小，从而使电容C变小。由于第一驻极体2与第二驻极体3上所带的电量Q不变，故外电路中的电压U会产生变化，以此实现机械变形与电信号之间的转换。

参照图5，图5是本发明中一种血压监测系统的压力传感器的中间层的一具体实施例结构示意图；在中间层1上均匀分布有若干通孔11。中间层1上的孔洞率为10-70％。通孔11的直径范围1-5mm，相邻的通孔11的中心间距范围为1.2-30mm。优选的，通孔11的直径为2mm，相邻通孔的中心间距为3mm。通孔11的形状优选为圆形，当然，也可以为正多边形或其他不规则形状。对于正多边形孔或其他不规则形状的孔来说，孔径以其内切圆的直径为准。另外，中间层1的材质可选用Ecoflex等超软性加成固化硅胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等硅橡胶、苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等热塑性弹性体或铂金固化液体有机硅化合物(DragonSkin)等硅胶，但不限于上述列举的几种类型。由于中间层1采用上述柔性较好的材质制得，且设置了若干通孔11以进一步增强了其柔性。使制得的传感器具有良好的柔性，能根据不同的应用场合设计加工成不同形状，在测量时能够进行更大的形变，可更好的与待测量处的皮肤贴合，以提高其灵敏度，确保测量结果的准确性。因此，参考图1，本发明的血压监测系统，由于具有精度高的压力传感器，血压监测系统的血压测量结果更加精确，克服了现有技术中存在血压监测设备的精度低下的技术问题。压力传感器测得的脉搏波信号经过信号处理模块处理后输入微处理器进行处理，处理后可以得到被监测者的血压数据，该血压数据被存储在数据存储模块并显示在液晶显示模块上，同时，也可以通过无线数据传输模块将血压数据传输到智能终端上进行查看，智能终端包括手机或电脑，无线数据传输模块包括Wifi模块或2G移动通信电路或3G移动通信电路或4G移动通信电路或5G移动通信电路，手机等移动终端通过联网可以直接与无线数据传输模块建立通信连接以接收测得的血压数据，而设置在医院等医疗站点的电脑，可以通过手机等移动终端与无线数据传输模块建立通信连接，进而获取并存储血压数据。

进一步地，信号处理模块用于放大信号并消除人体共模信号、50Hz市电干扰等。具体地，信号处理模块包括信号放大电路和滤波电路，第一电极层、第二电极层均与信号放大电路的输入端连接，信号放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接。信号放大电路包括前置放大器和/或仪用放大器和/或右腿驱动电路和/或锁相放大器。滤波电路包括陷波滤波电路(如50Hz陷波电路)和/或低通滤波电路，低通滤波电路可以是无源的RLC网络模拟电路，或是利用运放等的有源模拟电路，或是数字滤波电路。而微处理器包括单片机等处理器。

实施例2

一种血压获取方法，应用于实施例1所述的血压监测系统，参考图1和图6，图6是本发明中一种血压检测系统的一具体实施例工作流程图；包括：

首先，将压力传感器贴附在袖带或腕带的内侧，与被监测者手腕处的桡动脉相连。微处理器控制自动加压模块对袖带或腕带进行施压，本实施例中，为了模仿传统中医脉诊测量血压的方法，压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器分别设置于手腕桡动脉的寸关尺的位置上，以实现对寸关尺三处脉穴的脉搏波测量。

工作开始后，先对袖带/腕带施加一个强压力，使得动脉血流完全阻断，而后调节自动加压模块逐渐降低袖带/腕带腔内压力，当用于测量脉搏波的压力传感器有示数输出时，意味着开始有血流流通，此时微处理器可以获取到经过信号处理后的脉搏波信号；继续逐渐降低袖带/腕带腔内的压强直到大气压或某一个预设值，测量结束。参考图7，图7是本发明中一种血压检测系统的一具体实施例切脉静态压力变化示意图；在整个自动加压过程中，袖带/腕带腔内压力即切脉静态压力的变化如图7所示；为了降低功耗，测量结束后，可以设置微处理器断电或是使其处于休眠状态。

微处理器根据脉搏波信号获取切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线和切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线的上包络线、下包络线；参考图8，图8是本发明中一种血压获取方法的一具体实施例切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线示意图，图8中的曲线为切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线，横坐标为切脉静态压力，纵坐标为脉搏波信号的幅值，而图8中的虚线分别为切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线的上包络线、下包络线。

获取上包络线、下包络线之间的幅度的最大值所对应的切脉静态压力作为平均动脉压，如图8中的A点的切脉静态压力；再根据上包络线、下包络线之间的幅度的最大值、第一预设比例和第二预设比例获取对应的切脉静态压力作为舒张压和收缩压。本实施例中，上包络线、下包络线之间的幅度的最大值为A点对应的上包络线、下包络线之间的幅值(以下简称最大幅值)；以第一预设比例为85％，第二预设比例为55％为例，获取最大幅值的85％与包络线的多个交点位置(即上包络线、下包络线之间幅值为最大幅值的85％的位置)所对应的切脉静态压力，其中切脉静态压力的数值最小(即低压)的压力值为舒张压(即B点)；再获取最大幅值的55％与包络线的多个交点位置(即上包络线、下包络线之间幅值为最大幅值的55％的位置)所对应的切脉静态压力，其中切脉静态压力的数值最大(即高压)的压力值为收缩压(即C点)。至此，完成了对血压的测量，获取到平均动脉压、舒张压和收缩压作为血压数据。另外，本实施例中，能在寸关尺三个位置获取到3个脉搏波信号，对每个脉搏波信号均按照上述处理流程进行处理，则最后可以获得9个压力数据。

本发明中的血压获取方法，应用于实施例1的血压监测系统，并利用示波法获取血压，信号处理速度快，可以快速得出被监测者的血压结果。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种血压监测系统，其特征在于，包括压力传感器、信号处理模块、微处理器、显示模块和/或无线数据传输模块，所述压力传感器包括第一驻极体层、第二驻极体层、中间层、第一电极层及第二电极层，所述中间层固定于所述第一驻极体层与所述第二驻极体层之间，所述第一电极层固定于所述第一驻极体层上，所述第二电极层固定于所述第二驻极体层上，所述中间层上设有若干通孔；

所述压力传感器与被监测者的桡动脉接触以获取不同的切脉静态压力下的脉搏波信号，所述信号处理模块用于处理所述压力传感器的输出信号；所述第一电极层、所述第二电极层均与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与所述微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端与所述显示模块的输入端连接，所述微处理器与所述无线数据传输模块连接。

2.根据权利要求1所述的血压监测系统，其特征在于，所述血压监测系统还包括腕带或袖带和自动加压模块，所述微处理器与所述自动加压模块连接，所述自动加压模块的输出端与所述腕带的输入端或所述袖带的输入端连接，所述腕带或所述袖带用于施加所述切脉静态压力。

3.根据权利要求2所述的血压监测系统，其特征在于，所述血压监测系统还包括用于获取所述切脉静态压力的大小的静态压力传感器，所述静态压力传感器的输出端与所述微处理器的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的血压监测系统，其特征在于，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器分别设置于手腕桡动脉的寸关尺的位置上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的血压监测系统，其特征在于，所述血压监测系统还包括智能终端，所述无线数据传输模块与所述智能终端连接。

6.根据权利要求5所述的血压监测系统，其特征在于，所述智能终端包括手机或电脑。

7.根据权利要求1至4任一项所述的血压监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括信号放大电路和滤波电路，所述第一电极层、所述第二电极层均与所述信号放大电路的输入端连接，所述信号放大电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的血压监测系统，其特征在于，所述信号放大电路包括前置放大器和/或仪用放大器和/或右腿驱动电路和/或锁相放大器。

9.根据权利要求7所述的血压监测系统，其特征在于，所述滤波电路包括陷波滤波电路和/或低通滤波电路。

10.一种血压获取方法，应用于权利要求1至9任一项所述的血压监测系统，其特征在于，包括：

增大切脉静态压力至完全切断动脉血流；

逐渐降低所述切脉静态压力的大小以获取经过信号处理后的脉搏波信号；

获取切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线和所述切脉静态压力-脉搏波信号的幅值曲线的上包络线、下包络线；

获取所述上包络线、所述下包络线之间的幅度的最大值所对应的切脉静态压力作为平均动脉压，根据所述上包络线、所述下包络线之间的幅度的最大值、第一预设比例和第二预设比例获取对应的切脉静态压力作为舒张压和收缩压。