CN110151155A - 一种电子血压计血压计算方法、装置和电子血压计 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电子血压计血压计算方法、装置和电子血压计，方法通过首先对空气袋内的压力值进行检测，得到空气袋内的气压值序列，同时采集得到驱动气泵的PWM指令序列，基于前述气压值序列得到气压脉动序列和基础气压序列，然后生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线，再计算得到空气袋的松紧度系数，根据该系数修正收缩压系数和舒张压系数，最终基于所述包络线的特征和所述调整后的收缩压系数和舒张压系数计算得到被测用户的收缩压和舒张压，从而解决了由于空气袋的松紧度不同而导致的测量精确度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种用于提高血压测量精度的电子血压计血压计算方法、装置和电子血压计。
背景技术
血压计是最常用的医疗设备检测之一，使用示波法原理的电子血压计，已在市场上出现多年。该类型血压计通过将空气袋卷绕在人体某一部分并调整空气袋内的气压，采集内压变化的数据并据此计算受测者的收缩压/舒张压。
通过控制气泵与气阀等元件，可以对空气袋进行充/放气，使得空气袋内空气量发生变化，进一步导致空气袋内气压变化，由充放气导致的气压变化称为基础气压变化；人体被卷绕部分的血管受到空气袋的压迫时，血管的搏动也会导致空气袋内气压变化，由血管搏动导致的气压变化称为气压脉动，并且，基础气压变化时，血管受空气袋压迫的程度也发生变化，气压脉动幅度也会发生变化。在采集到气压脉动序列后，根据其包络线特征计算受测者的血压。
对空气袋的充/放气，有两种方案，一种是快速充气后，平缓放气，并且气压脉动信息是在平缓放气的过程中采集的；另一种是平缓充气，快速放气，并且气压脉动信息是在平缓充气的过程中采集的。无论是采用充气式还是放气式测量，其包络线的横坐标(基础气压)按从左至右为由大到小顺序，两种测量方式生成的包络线是一致的。
以充气式测量为例，详述公知技术的血压计算方法：
第一步，不断采集充气过程中空气袋内的气压值，其测量过程如图1所示，图1中，横坐标为采样点，64点对应1秒，纵坐标为气压，单位为mmHg；
第二步，提取第一步采集到的气压值内包含的所有气压脉动(例如通过高通滤波)，提取到的气压脉动如图2所示，图2中，横坐标为采样点，64点对应1秒，纵坐标为气压，单位为mmHg；
第三步，以第二步提取到的所有的气压脉动的振幅为纵坐标，以它们对应的基础气压为横坐标，生成包络线，并对包络线进行平滑处理(可选)，生成的包络线如图3所示；图3中，横坐标为气压脉动对应的基础气压，单位为mmHg，纵坐标为气压脉动振幅，单位为mmHg，实线为原始包络线，虚线为平滑过的包络线。
第四步，识别出包络线最大峰值，视为气压脉动的最大振幅；
第五步，将前述包络线最大峰值乘以舒张压系数后，得到舒张压对应的气压脉动振幅；在包络线左侧寻找等于其值的点，其对应的基础气压即为舒张压；
第六步，将前述包络线最大峰值乘以收缩压系数后，得到收缩压对应的气压脉动振幅；在包络线右侧寻找等于其值的点，其对应的基础气压即为收缩压。
第四至六步过程如图4所示：图4中，横坐标为气压脉动对应的基础气压，单位为mmHg，纵坐标为气压脉动振幅，单位为mmHg，黑色曲线为平滑处理过的包络线。
对空气袋的充/放气，有两种方案，一种是快速充气后，平缓放气，并且气压脉动信息是在平缓放气的过程中采集的；另一种是平缓充气，快速放气，并且气压脉动信息是在平缓充气的过程中采集的。在采集到气压脉动序列后，根据其包络线特征计算血压。
前述的人体被卷绕部分，可以是上臂或者是手腕；相对应的，空气袋也可以是袖带或者腕带。
申请人根据临床研究发现，血管受压迫所导致的气压脉动幅度变化，不仅仅受基础气压改变的影响，而且还受到空气袋在人体被卷绕部位的松紧度的影响：当空气袋卷绕偏紧时，在相同的基础气压下，气压脉动幅度偏大；而当空气袋卷绕偏松时，在相同的基础气压下，气压脉动幅度偏小。
若不对空气袋卷绕松紧度进行处理，则其可能影响气压脉动幅度，进一步影响气压脉动包络线特征，从而导致血压计算结果出现误差。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种电子血压计血压计算方法、装置和电子血压计，以提高电子血压计的计算精度。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种电子血压计血压计算方法，包括：
对空气袋内的压力值进行检测，实时采集空气袋内的气压值序列；
依据采集到的气压值序列提取气压脉动序列与基础气压序列；
生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线；
计算所述空气袋的松紧度系数；
根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数；
依据包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到收缩压和舒张压。
优选的，上述电子血压计血压计算方法中，计算所述空气袋的松紧度系数包括：
依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数。
优选的，上述电子血压计血压计算方法中，依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数，具体包括：
依据公式Kti＝a*Ogmean*ts+b*Ogend*ts+c*Vmean+d*Vend计算得到空气袋的松紧度系数；
其中，所述a、b、c和d为预设常数；
ts为采样周期；
Ogmean为包络线中的最大峰值对应的气泵出气量；
Ogend为测量结束时的气泵出气量；
Vmean为包络线中的最大峰值对应的空气袋容积；
Vend为测量结束时的空气袋容积。
优选的，上述电子血压计血压计算方法中，依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数之前，还包括：
实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；
分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量；
实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；
分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
优选的，上述电子血压计血压计算方法中，实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量之前，还包括：
采集电子血压计驱动气泵的PWM指令序列；
实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量，具体为：根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；
实时计算空气袋内的空气体积，具体为：根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算空气袋内的空气体积。
优选的，上述电子血压计血压计算方法中，根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数，具体包括：
依据公式Kdia＝Kdia0*(1+e*Kti)和Ksys＝Ksys0*(1+Kti)计算得到与所述松紧度系数相匹配的修正系数；
其中，Kdia为舒张压修正系数，Ksys为收缩压修正系数，Kdia0为预设的初始舒张压系数，Ksys0为预设的初始收缩压系数，e为预设参考修正系数。
一种电子血压计血压计算装置，包括：
压力检测单元，用于对空气袋内的压力值进行检测，实时采集空气袋内的气压值序列；
气压脉动计算单元，用于依据采集到的气压值序列提取气压脉动序列；
基础气压计算单元，用于依据采集到的气压值序列提取基础气压序列；
包络线生成单元，用于生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线；
松紧度计算单元，用于计算所述空气袋的松紧度系数；
血压系数计算单元，用于根据所述松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数；
血压计算单元，用于依据所述包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到收缩压和舒张压。
优选的，上述电子血压计血压计算装置中，所述松紧度计算单元具体用于：
依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数。
优选的，上述电子血压计血压计算装置中，所述松紧度计算单元具体用于：
依据公式Kti＝a*Ogmean*ts+b*Ogend*ts+c*Vmean+d*Vend计算得到空气袋的松紧度系数；
其中，所述a、b、c和d为预设常数；
ts为采样周期；
Ogmean为包络线中的最大峰值对应的气泵出气量；
Ogend为测量结束时的气泵出气量；
Vmean为包络线中的最大峰值对应的空气袋容积；
Vend为测量结束时的空气袋容积。
优选的，上述电子血压计血压计算装置中，还包括：
出气量计算单元，用于实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量；
空气袋容积计算单元，用于实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
优选的，上述电子血压计血压计算装置中，还包括：
气泵PWM指令采集单元，用于采集驱动气泵的PWM指令；
所述出气量计算单元具体用于，根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量；
所述空气袋容积计算单元具体用于：根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
优选的，上述电子血压计血压计算装置中，修正系数计算单元具体用于：
依据公式Kdia＝Kdia0*(1+e*Kti)和Ksys＝Ksys0*(1+Kti)计算得到与所述松紧度系数相匹配的修正系数；
其中，Kdia为舒张压修正系数，Ksys为收缩压修正系数，Kdia0为预设的初始舒张压系数，Ksys0为预设的初始收缩压系数，e为预设参考修正系数。
一种电子血压计，应用有上述任意一项所述的电子血压计血压计算装置。
通过本申请上述实施例公开的技术方案可见，在上述计算过程中，首先对空气袋内的压力值进行检测，得到空气袋内的气压值序列，基于该气压值序列得到气压脉动序列，然后生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线，再计算得到空气袋的松紧度系数，根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数，最终基于包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到被测用户的收缩压和舒张压，从而解决了由于空气袋的松紧度不同而导致的测量精确度低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为测量过程中气压值变化示意图；
图2为提取出的气压脉动的示意图；
图3为原始包络线及平滑过的包络线的示意图；
图4为收缩压与舒张压计算结果意图；
图5为不同松紧度下的包络线示意图；
图6为本申请实施例公开的电子血压计血压计算方法的流程示意图；
图7为气泵出气量与电压/气压关系示意图；
图8为测试过程中Vatm与空气袋容积V的变化过程示意图；
图9为本申请实施例公开的一种电子血压计血压计算装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在现有技术中，通常认为前述舒张压系数与收缩压系数是恒定的，然而，根据临床研究发现，这两个系数会受到空气袋卷绕松紧度的影响，若不考虑该因素则可能造成血压计算结果精度下降；当空气袋卷绕偏紧时，在相同的基础气压下，气压脉动幅度偏大，舒张压系数与收缩压系数都偏大；而当空气袋卷绕偏松时，在相同的基础气压下，气压脉动幅度偏小，舒张压系数与收缩压系数都偏小。
不同松紧度下的包络线(平滑前)如图5所示，图5中，横坐标为气压脉动对应的基础气压，单位为mmHg，纵坐标为气压脉动振幅，单位为mmHg，实线/虚线分别为同一名受试者在相同状态下袖带捆绑较松/较紧时的包络线(平滑前)。
本方法中，根据气泵出气量、空气袋压力变化与空气袋容积变化的规律，计算出空气袋卷绕松紧系数；然后根据松紧系数调整舒张压系数与收缩压系数，这样在计算血压时，能够得到更精确的结果。
因此，针对于现有技术中，电子血压计在测量用户血压时因空气袋松紧度不同而产生的测量误差的问题，本申请公开了一种电子血压计血压计算方法、装置和电子血压计。
参见图6，本申请公开的一种电子血压计血压计算方法，可以包括：
步骤S101：对空气袋内的压力值进行检测，实时采集空气袋内的气压值序列；
通过压力检测的方式实时采集充气过程中空气袋内的气压值序列，通过所述气压值序列记录压力值与时间的对应关系，采集到的气压值序列中，在不断平稳变化的基础气压之上，会有振荡幅度不断变化的气压脉动叠加；
步骤S102：依据采集到的气压值序列提取气压脉动序列与基础气压序列；
本步骤中，具体可以通过对气压值序列进行滤波，如高通滤波、带通滤波，滑动平均滤波等方式，提取到气压值序列中所包含的气压脉动序列和基础气压序列；
步骤S103：生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线；
具体的，由步骤S102识别出的气压脉动序列中可知每一个气压脉动的振幅，并以所有气压脉动的振幅为纵坐标，以它们各自对应的基础气压为横坐标，可生成包络线。当然，为了方便识别还可以对生成的包络线进行平滑处理，方法有多点加权平均，傅里叶变换与反变换等；提取到所述包络线后，可以对包络线进行识别，得到包络线中的最大峰值，即脉搏振幅最大值，所述最大峰值在计算收缩压和舒张压时用到；
步骤S104：计算所述空气袋的松紧度系数，其中，步骤S104与前序步骤S101-103之间的执行顺序并不进行限定；
在本申请实施例公开的技术方案中，可通过张力采集的方式或者其他方式采集空气袋的松紧度系数，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，可通过所述最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数。在具体计算松紧度系数时，依据公式1进行计算。
Kti＝a*Ogmean*ts+b*Ogend*ts+c*Vmean+d*Vend (公式1)
在公式1中，所述a、b、c和d为预设常数，其中，所述a的取值范围在[-8,12]之间；b的取值范围在[-15,5]之间；c的取值范围在[-0.1,0.1]之间；d的取值范围在[-0.1,0.1]之间；
ts为采样周期，其单位可以为s；
Ogmean为所述包络线中最大峰值对应的气泵出气量，其单位可以为ml/s；
Ogend为测量结束时的气泵出气量，其单位可以为ml/s；
Vmean为所述包络线中最大峰值对应的空气袋容积，其单位可以为ml；
Vend为测量结束时的空气袋容积，其单位可以为ml。
步骤S105：根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数；
在本申请实施例公开的技术方案中可以通过查表或依据预设的公式进行计算的方式得到与所述松紧度系数相匹配的修正系数。
步骤S106：依据包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到收缩压和舒张压；
在本步骤中，将前述包络线的最大峰值乘以修正后的舒张压系数后，得到修正后的舒张压对应的气压脉动振幅；在包络线上寻找等于修正后的气压脉动振幅对应的点，此时得到的点可能为两个，选择对应的气压值较小的点，此点对应的基础气压即为舒张压；将前述包络线最大峰值乘以修正后的收缩压系数后，得到修正后的收缩压对应的气压脉动振幅；在包络线上找等于修正后的气压脉动振幅对应的点，此时得到的点可能为两个，选择对应的气压值较大的点，此点对应的基础气压即为收缩压。
通过本申请上述实施例公开的技术方案可见，在上述计算过程中，首先对空气袋内的压力值进行检测，得到空气袋内的气压值序列，基于该气压值序列得到气压脉动序列，然后生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线，再计算得到空气袋的松紧度系数，根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数，最终基于包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到被测用户的收缩压和舒张压，从而解决了由于空气袋的松紧度不同而导致的测量精确度低的问题。
在本申请上述实施例公开的公式1的技术方案中，计算空气袋的松紧度系数时，需要用到所述最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋内容积，这些参数可以采用下述方法计算得到：
①、最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量：
其可以通过如下方式进行计算：实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量。
其中，计算电子血压计气泵单位时间内的出气量的出气量可以给予气泵的设计参数以及电子血压计向气泵施加的电压计算得到，电子血压计向气泵施加的电压又可以采用电子血压计驱动气泵的PWM指令序列计算得到，因此，在计算气泵出气量之前还需要采集电子血压计驱动气泵的PWM指令序列，根据驱动气泵的PWM指令序列即可实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量。
具体的，其实现过程可以为：
气泵在单位时间内的出气量与气泵的驱动电压之间为正相关，与空气袋内压力为负相关，对应关系、计算方法可以为以下两种之一，其中一种为：
Og＝U*(a1*Pr+b1)/(Pr+c1) 公式(2)
式中：
Og为气泵单位时间内的出气量，其为一列N行的列向量，单位为ml/s，N为电子血压计开始测量到测量结束的采样点个数；
U为气泵得到的有效电压，为一列N行的列向量，单位为V；
Pr为气泵输出端空气袋的气压，为一列N行的列向量，单位为mmHg；
a1、b1、c1为预设系数，其中，a1单位为ml/(s*V)，取值范围在[-1.4,1.0]之间；b1单位为(ml*mmHg)/(s*V)，取值范围在[-1000,1800]之间；c1单位为mmHg，取值范围在[-200,300]之间；
公式2中的U根据测量过程中电子血压计施加给气泵的PWM指令以及电源电压计算，公式为：
U＝Us*PWM/PWMmax 公式(3)
式中：U为气泵得到的有效电压，为一列N行的列向量，单位为V；
Us为电源电压，单位为V；
PWM为固件施加的PWM，为一列N行的列向量，无量纲；
PWMmax为固件施加的PWM的最大值，无量纲。
在本方法中提取最大峰值以及测量结束时刻的U和Pr的值，将所述U、Pr的值代入公式2即可得到最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量。
公式2、3中的各项系数，需要通过气泵性能测试来标定，方法如下：
给气泵施加固定供电电压(U)，气泵出气口连接固定100ml气缸，采集气缸内气压0-300mmHg过程中的气压数据序列(Pr)；气泵供电电压(U)可在4.2V、4.8V、5.4V、6.0V中选择。
对前述气压采样数据序列均进行降噪处理，方法可以是低通滤波，相邻点加权平均、滑动窗平均等；然后两两相减，得到气压增量序列(△V)；再按照下述算式，得到气泵出气量序列：Og＝△V*100*64*6/760/U。
公式2中可按以下方法标定：使用软件matlab的cftool拟合工具箱，将气泵出气量序列Og设置为y，气压数据序列Pr设置为x，拟合模型选择Rational模型，模型中的Numerator degree参数与Denominator degree参数均选择为1，即可得到公式2中的各项参数；优选的，将每一种气泵供电电压下拟合出的参数求均值，可得到更精确的结果。
公式3中电子血压计施加给气泵的PWM指令，数值范围在[0,255],施加不同的PWM，达到的有效驱动电压不同,例如，电源电压为6V，如果施加PWM是255，那么气泵得到的有效驱动电压就是255/255*6V，如果施加PWM是100，那么气泵得到的有效驱动电压就是100/255*6V。气泵得到的有效驱动电压越高，转速就越高，出气量越大。
另一种计算气泵出气量的公式为：
Og＝U*(a2-b2*Pr) 公式(4)
式中：
Og为单位时间内的出气量，为一列N行的列向量，单位为ml/s；
U为气泵得到的有效电压，为一列N行的列向量，单位为V；
Pr为气泵输出端空气袋的气压，为一列N行的列向量，单位为mmHg；
a2、b2为系数，a2单位为ml/(s*V)，取值范围在[-4,12]之间，b2单位为ml/(s*mmHg)，取值范围在[-0.1,0.3]之间；
公式(4)中，U根据测量过程中电子血压计施加给气泵的PWM指令以及电源电压计算，公式为：
U＝Us*PWM/PWMmax 公式(3)
式中：
U为气泵得到的有效电压，为一列N行的列向量，单位为V；
Us为电源电压，单位为V；
PWM为固件施加的PWM，为一列N行的列向量，无量纲；
PWMmax为固件施加的PWM的最大值，无量纲；
需要说明的是，在对不同类型的充气泵单位时间内的出气量极性计算时，公式中的参数大小可能有变化，但均应落入本发明的保护范围内。
气泵出气量与电压/空气袋内气压的关系如图7所示意，图中，横坐标为空气袋内气压，单位为mmHg，纵坐标为气泵出气量，单位为ml/s。
在本方法中提取最大峰值以及测量结束时刻的U和Pr的值，将所述U、Pr的值带入公式4即可得到最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量。
公式4中的各项系数可按以下方法标定得到：
a)、创建一个与气压序列等长的列向量，元素全为1，记为x1；
b)、将前述列向量x1与气压数据序列Pr，由左至右排列并构成一个矩阵，即[x1,Pr]，记为X；
c)、令Y＝Og/U，对Y＝X*Para等式中的P进行拟合，使用软件matlab中的regress函数；Para是一个长度为2的列向量，其元素依次分别对应公式4中的系数a2、b2。
上述的拟合方式只是其中一种，还可以使用其他方式，例如使用软件matlab中的ployfit函数、cftool工具箱等，以及其他软件如EXCEL的趋势预测/回归分析功能等。
②、最大峰值以及测量结束时的空气袋容积：
其大致思路可以为：实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
其中，计算空气袋容积时，可以基于空气袋内的气体体积，而如公式5所示空气袋内的气体体积可以基于气泵单位时间内的出气量计算得到，而如公式2所示气泵单位时间内的出气量可以基于气泵得到的有效电压得到，而如公式3所示气泵电压可以基于PWM得到，因此，本申请可基于PWM指令序列计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
具体的，其过程如下：
在进行血压测试时，空气袋内的气体容积是随时在变化的，在计算它之前，首先可通过如下公式将空气袋内的气体折算为一个大气压下的体积Vatm:
Vatm＝Mtril(N)*Og*ts 公式(5)
式中：
Vatm为一列N行的列向量，每一行的Vatm用于表征该行对应的时刻下的空气袋内的气体体积，单位为ml；
N为采样点个数；
Mtril(N)为下三角矩阵，具体公式为：
其中，Og为气泵出气量，为一列N行的列向量，每一行的Og用于表示该行对应的时刻的气泵出气量；
ts为采样周期，单位为s。
然后根据下述公式计算空气袋内气体容积：
V＝Vatm*Patm/Pr 公式(7)
式中，
V为空气袋容积，为一列N行的列向量，每一行的V用于表示该行对应的时刻的空气袋容积，单位为ml；
Patm为一个标准大气压力值，为760mmHg；
Pr为空气袋内气压值，为一列N行的列向量，每一行的Pr用于表示该行对应的时刻的空气袋内气压值，单位为mmHg。
其中，Vatm与V的关系可以参见图8所示：
在本方法中提取最大峰值以及测量结束时刻的Mtril(N)、Og和Pr的值，将所述Mtril(N)、Og和Pr的值带入公式5和7即可得到最大峰值以及测量结束时对应的时刻空气袋的容积。
本申请一实施例中还公开了一种修正系数的具体计算方法，具体的，上述方法中根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数，具体可以包括：
依据公式8和9计算得到与所述松紧度系数相匹配的收缩压的修正系数和舒张压的修正系数；
Kdia＝Kdia0*(1+e*Kti) 公式(8)
Ksys＝Ksys0*(1+Kti) 公式(9)
其中，Kdia为舒张压修正系数，Ksys为收缩压修正系数，Kdia0为预设的初始舒张压系数，Ksys0为预设的初始收缩压系数，e为预设参考修正系数。
上述实施例中，公式1、8和9中的系数，均来自与对有效临床测试数据的分析统计，在分析统计过程中，为了保证系数的精准性，有效临床数据要求临床数据量越大越好，且对受试人群的分布有要求，受试者类型/血压等级分布越广越好。
优选的，临床数据的例数、分布范围、测试方法参考ISO81060：2013的要求，以臂式血压计为例，本方法中标定系数时所使用的临床数据数量与分布如表1所示：
表1 公式系数标定所用临床数据数量与分布
标定方法说明：
a)、标定数据来源为表1内85位受试者，共255条临床数据；
b)、根据255条数据的收缩压参比值与包络线，计算各条数据的收缩压系数，并将它们依顺序排列为一个列向量，记为Y；
c)、创建一个长度为255的列向量，元素全为Ksys0，记为X；
d)、计算(Y-X)/X，结果即为Kti序列。记为Z；
e)、根据255条数据的舒张压参比值与包络线，计算各条数据的舒张压系数，并将它们依顺序排列为一个列向量，记为Y；
f)、创建一个长度为255的列向量，元素全为Kdia0，记为X；
g)、计算(Y-X)/X/Z，其中Z为步骤d的Kti序列，然后求平均值，结果即公式二中的系数a；
h)、处理255条临床数据的以下信息：
计算空气袋容积最大时的气泵出气量Ogvmax，将所有临床数据的Ogvmax*ts排列为一个列向量，记录为x1；
计算测量结束时的气泵出气量Ogvend，将所有临床数据的Ogvend*ts排列为一个列向量，记录为x2；
计算脉搏振幅最大时的气泵出气量Ogmean，将所有临床数据的Ogmean*ts排列为一个列向量，记录为x3；
计算空气袋最大容积Vmax，将所有临床数据的Vmax排列为一个列向量，记录为x4；
计算测量结束时的空气袋容积Vend，将所有临床数据的Vend排列为一个列向量，记录为x5；
计算脉搏振幅最大时的空气袋容积Vmean，将所有临床数据的Vmean排列为一个列向量，记录为x6。
将前述列向量x1至x6，由左至右排列并构成一个255行6列的矩阵，即[x1,x2,x3,x4,x5,x6]记为X
i)、结合步骤d中得到的Kti序列Z，对Z＝X*Para等式中的Para进行拟合，优选的，在拟合时可使用软件matlab中的regress函数进行拟合；P是一个长度为6的列向量，其元素依次分别对应前述公式一中的系数a、b、c、d、a、Kdia0。
上述的拟合方式只是其中一种，还可以使用其他方式，例如使用软件matlab中的ployfit函数、cftool工具箱等，以及其他软件如EXCEL的趋势预测/回归分析功能等。
对应上述方法，本申请还公开了一种电子血压计血压计算装置，参见图9，该装置可以包括：
压力检测单元100，用于对空气袋内的压力值进行检测，实时采集空气袋内的气压值序列；
气压脉动计算单元200，用于依据采集到的气压值序列提取气压脉动序列；
基础气压计算单元300，用于依据采集到的气压值序列提取基础气压序列；
包络线生成单元400，用于生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线。提取到所述包络线后，包络线生成单元400可以对包络线进行识别，得到包络线中的最大峰值，即脉搏振幅最大值，所述最大峰值在计算收缩压和舒张压时用到；
松紧度计算单元500，用于计算所述空气袋的松紧度系数；
血压系数计算单元600，用于根据所述松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数；
血压计算单元700，用于依据所述包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到收缩压和舒张压。所述包络线特征可以指的是包络线中的最大峰值。所述血压计算单元700可以先采用常规的计算方式计算得到被测用户的舒张压和收缩压，然后再依据所述修正系数修正收缩压和舒张压，将修正后得到的收缩压和舒张压作为测试结果输出。当然，也可以先对包络线中的最大峰值进行校正，然后在依据校正后的最大峰值的计算得到被测用户的收缩压和舒张压，此时，本步骤的具体执行过程可以包括：将前述包络线最大峰值乘以修正后的舒张压系数后，得到修正后的舒张压对应的气压脉动振幅；在包络线上寻找等于修正后的气压脉动振幅对应的点，此时得到的点可能为两个，选择对应的基础气压值较小的点，此点对应的基础气压即为舒张压；将前述包络线最大峰值乘以修正后的收缩压系数后，得到修正后的收缩压对应的气压脉动振幅；在包络线上找等于修正后的气压脉动振幅对应的点，此时得到的点可能为两个，选择对应的基础气压值较大的点，此点对应的基础气压即为收缩压。
与上述方法相对应，所述松紧度计算单元500具体用于：
可通过张力采集的方式或者其他方式采集空气袋的松紧度系数，也可以如上述方法中介绍的依据所述最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数。
与上述方法相对应，所述松紧度计算单元500具体用于：
依据公式Kti＝a*Ogmean*ts+b*Ogend*ts+c*Vmean+d*Vend计算得到空气袋的松紧度系数；
其中，所述a、b、c和d为预设常数；
ts为采样周期；
Ogmean为最大峰值对应的气泵出气量；
Ogend为测量结束时的气泵出气量；
Vmean为最大峰值对应的空气袋容积；
Vend为测量结束时的空气袋容积。
与上述方法相对应，上述装置还可以包括：
气泵PWM指令采集单元，用于采集驱动气泵的PWM指令；
出气量计算单元，用于实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量；其可以具体可以采用本申请上述方法中公式2-4对应的方法，根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量。
空气袋容积计算单元，用于实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。其具体可以采用上述方法中介绍的公式5、6、7对应的方法，根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
与上述方法相对应，所述修正系数计算单元600具体用于：
依据公式Kdia＝Kdia0*(1+e*Kti)和Ksys＝Ksys0*(1+Kti)计算得到与所述松紧度系数相匹配的修正系数；
其中，Kdia为舒张压修正系数，Ksys为收缩压修正系数，Kdia0为预设的初始舒张压系数，Ksys0为预设的初始收缩压系数，e为预设参考修正系数。
一种电子血压计，应用有本申请上述任意一项所述的电子血压计血压计算装置。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (13)
1.一种电子血压计血压计算方法，其特征在于，包括：
对空气袋内的压力值进行检测，实时采集空气袋内的气压值序列；
依据采集到的气压值序列提取气压脉动序列与基础气压序列；
生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线；
计算所述空气袋的松紧度系数；
根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数；
依据包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到收缩压和舒张压。
2.根据权利要求1所述的电子血压计血压计算方法，其特征在于，计算所述空气袋的松紧度系数包括：
依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数。
3.根据权利要求2所述的电子血压计血压计算方法，其特征在于，依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数，具体包括：
依据公式Kti＝a*Ogmean*ts+b*Ogend*ts+c*Vmean+d*Vend计算得到空气袋的松紧度系数；
其中，所述a、b、c和d为预设常数；
ts为采样周期；
Ogmean为包络线中的最大峰值对应的气泵出气量；
Ogend为测量结束时的气泵出气量；
Vmean为包络线中的最大峰值对应的空气袋容积；
Vend为测量结束时的空气袋容积。
4.根据权利要求2所述的电子血压计血压计算方法，其特征在于，依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数之前，还包括：
实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；
分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量；
实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；
分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
5.根据权利要求4所述的电子血压计血压计算方法，其特征在于，实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量之前，还包括：
采集电子血压计驱动气泵的PWM指令序列；
实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量，具体为：根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；
实时计算空气袋内的空气体积，具体为：根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算空气袋内的空气体积。
6.根据权利要求2所述的电子血压计血压计算方法，其特征在于，根据空气袋松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数，具体包括：
依据公式Kdia＝Kdia0*(1+e*Kti)和Ksys＝Ksys0*(1+Kti)计算得到与所述松紧度系数相匹配的修正系数；
其中，Kdia为舒张压修正系数，Ksys为收缩压修正系数，Kdia0为预设的初始舒张压系数，Ksys0为预设的初始收缩压系数，e为预设参考修正系数。
7.一种电子血压计血压计算装置，其特征在于，包括：
压力检测单元，用于对空气袋内的压力值进行检测，实时采集空气袋内的气压值序列；
气压脉动计算单元，用于依据采集到的气压值序列提取气压脉动序列；
基础气压计算单元，用于依据采集到的气压值序列提取基础气压序列；
包络线生成单元，用于生成与所述气压脉动序列相匹配的包络线；
松紧度计算单元，用于计算所述空气袋的松紧度系数；
血压系数计算单元，用于根据所述松紧度系数修正收缩压系数和舒张压系数；
血压计算单元，用于依据所述包络线特征和修正后的收缩压系数和舒张压系数计算得到收缩压和舒张压。
8.根据权利要求7所述的电子血压计血压计算装置，其特征在于，所述松紧度计算单元具体用于：
依据包络线中的最大峰值对应的气泵出气量、测量结束时的气泵出气量、所述最大峰值对应的空气袋容积以及测量结束时的空气袋容积计算得到空气袋的松紧度系数。
9.根据权利要求8所述的电子血压计血压计算装置，其特征在于，所述松紧度计算单元具体用于：
依据公式Kti＝a*Ogmean*ts+b*Ogend*ts+c*Vmean+d*Vend计算得到空气袋的松紧度系数；
其中，所述a、b、c和d为预设常数；
ts为采样周期；
Ogmean为包络线中的最大峰值对应的气泵出气量；
Ogend为测量结束时的气泵出气量；
Vmean为包络线中的最大峰值对应的空气袋容积；
Vend为测量结束时的空气袋容积。
10.根据权利要求8所述的电子血压计血压计算装置，其特征在于，还包括：
出气量计算单元，用于实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量；
空气袋容积计算单元，用于实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
11.根据权利要求10所述的电子血压计血压计算装置，其特征在于，还包括：
气泵PWM指令采集单元，用于采集驱动气泵的PWM指令；
所述出气量计算单元具体用于，根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算电子血压计气泵单位时间内的出气量；分别获取所述最大峰值以及测量结束时对应的时刻气泵单位时间内的出气量；
所述空气袋容积计算单元具体用于：根据驱动气泵的PWM指令序列实时计算空气袋内的空气体积，所述空气体积为空气在同一个大气压下的体积；分别依据所述最大峰值以及测量结束时空气袋内的空气体积计算得到最大峰值以及测量结束时的空气袋容积。
12.根据权利要求8所述的电子血压计血压计算装置，其特征在于，修正系数计算单元具体用于：
依据公式Kdia＝Kdia0*(1+e*Kti)和Ksys＝Ksys0*(1+Kti)计算得到与所述松紧度系数相匹配的修正系数；
其中，Kdia为舒张压修正系数，Ksys为收缩压修正系数，Kdia0为预设的初始舒张压系数，Ksys0为预设的初始收缩压系数，e为预设参考修正系数。
13.一种电子血压计，其特征在于，应用有权利要求7-12任意一项所述的电子血压计血压计算装置。
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