CN110448287A - 用于非侵入性毛细血管血压测量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于非侵入性毛细血管血压测量的装置和方法。装置可以包含与身体接触以压迫和解除压迫组织中的毛细血管的前端、用于调节前端和组织间的接触压力的压力控制模块、与前端联接的用于测量接触压力的压力传感器、用于检测毛细血管在接触压力调节下的脉动的毛细血管传感模块，以及用于从毛细血管脉动信号和接触压力信号的描记测定毛细血管压力的算法。方法包括用于间歇性动脉和毛细血管血压测量的示波法，和用于连续的毛细血管血压测量的容量钳法。

Description

用于非侵入性毛细血管血压测量的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于非侵入性毛细血管血压测量的装置和方法，且尤其 涉及用于间歇性测量的基于示波的方法和用于连续测量的基于容量钳 (volume-clamp)的方法。

背景技术

毛细血管是允许血液和组织间交换物质的微血管，所述物质交换是 心血管系统的首要目的。毛细血管血压是用于毛细血管交换的主要力量。 持续高的毛细血管血压会破坏脆弱的毛细血管壁，并导致毛细血管渗漏 和水肿形成。当毛细血管压力太低时，周围的组织可能营养不良并可能 导致缺血性溃疡。对于在静脉和毛细血管中血液回流的充血性心力衰竭， 升高的毛细血管血压可导致外周水肿和器官增大。因此，毛细血管血压 为溃疡和心力衰竭提供了重要的诊断和预后价值。

临床采用的微循环评估工具包括激光多普勒血流计(LDF)、经皮血氧 测定法和毛细管显微镜检查，其研究毛细血管的血流曲线、氧气供应和 形态改变。这些工具价格昂贵，且需要训练有素的临床专业人员来操作 这些工具，且患者自己不能在家中使用。更重要的是，这些工具不能够 探测对毛细血管交换有直接影响的毛细血管血压。当前的血压装置测量 动脉中的血压，且主要指示大循环中的循环状况。现有的测量毛细血管 血压的技术为侵入性的，且需要插入至甲襞毛细血管的微量吸液管和精 细的零伺服(servo-nulling)微型压力测量系统。

发明概述

本发明的实施方案提供了用于非侵入性毛细血管血压测量的装置和 方法。本发明的其他实施方案提供了用于提高指示毛细血管脉动的信号 的信噪比的气体压力控制策略。

所述装置和方法将已建立的用于动脉血压测量的示波和容量钳方法 延伸至在具有足够的毛细血管密度的身体位点处的毛细血管血压测量。 装置可以包含：前端，其与身体接触以压迫和解除压迫组织中的毛细血 管；压力控制模块，其用于调节前端和组织之间的接触压力；与前端联 接的压力传感器，其用于测量接触压力或施加于毛细血管上的压力；毛 细血管传感模块，其用于检测毛细血管在接触压力调节下的脉动；以及 算法，其用于从毛细血管脉动信号和接触压力信号的描记确定毛细血管 的压力。

在示波毛细血管血压测量中，接触压力可以通过压力控制模块首先 呈线性增加至超过毛细血管血压，然后呈线性降低至零。包含一个或多 个光学/压电/超声/成像传感器的毛细血管传感模块被用于获取毛细血管 脉动信号。当接触压力等于毛细血管的某段中的毛细血管血压时，毛细 血管壁呈现其最大的顺应性。因此，在接触压力的增加或减小期间，通 过毛细血管传感模块检测的毛细血管脉动信号将以其振荡幅度的局部最 大值存在。对应于毛细血管振荡信号的峰的接触压力值被认为是测量位 点的毛细血管中的平均血压。特别地，所公开的用于测量毛细血管血压 的示波法可以与常规的动脉血压装置整合，以用于同时测量动脉和毛细 血管血压。

在连续的毛细血管血压测量的容量钳方法中，毛细血管传感模块可 以包含光电容积脉搏波描记传感器，其入射光包含至少一种在到达光探 测器之前仅在皮肤的表层毛细血管层内穿行的波长组分。压力控制模块 为零伺服系统，其通过保持通过毛细血管传感模块检测的毛细血管容积 脉搏波恒定，而调节接触压力以与组织内的毛细血管压力平衡。然后将 接触压力的变化描记认为是毛细血管血压。

为了改善系统的信噪比和测量效率，本发明的实施方案还可以包括 基于可充气袖带的前端。前端还可以包含多个可充气袖带单元。每个可 充气袖带单元可以是具有一个毛细血管脉动传感器单元的小的袖带，或 者是具有多个毛细血管脉动传感器单元的大的袖带。该设置允许更大量 的空气流通过压力控制部件(例如，空气泵和空气阀)，从而将来自主动压 力调节引起的压力波动的扰动最小化。可以在压力控制模块中引入额外 的空气储存单元，以增加总压缩空气量，从而避免过大的前端。同时， 放置在不同身体位点的多个前端单元的连接允许通过示波法在多个身体 位点处同时测量毛细血管血压。

附图说明

图1显示了非侵入性毛细血管血压监测的结构原理图。

图2显示了穿戴于不同身体位点用于毛细血管血压测量的前端。

图3a显示了前端和压力控制模块的基于可充气的小型袖带的样式。 图3b显示了前端和压力控制模块的基于测量盒的样式。图3c显示了前 端和压力控制模块的气体压力操纵模块样式。

图4a显示了需要治疗的对象的毛细血管的图示。图4b显示了比较 接触压力降低曲线和毛细血管振荡信号的图示。

图5a显示了前端和压力控制模块的基于可充气的小型袖带的样式。 图5b显示了向皮肤内发射蓝光、黄光和红外(IR)光的多波长LED的图示。 图5c显示了与关联的红外的光电容积脉搏波描记(PPG)动脉振荡信号、 黄光PPG小动脉振荡信号、蓝光PPG毛细血管振荡信号和压力振荡信号 整合的袖带压力的图示。

图6显示了基于容量钳方法的连续的毛细血管血压测量的示意图。

发明详述

本发明的方法和装置提供了用于可移动式健康应用的精确的毛细血 管血压测量。装置可以从对象获取测量值，自动显示结果，且适用于一 般临床使用和家庭使用。

如图1所示，非侵入性毛细血管血压测量装置可包含前端106，其与 皮肤100接触，且被配置为对皮肤和位于皮肤的表层中的毛细血管102 施加压迫压力118；压力传感器108，其测量接触压力104；毛细血管传 感模块110，其用于检测毛细血管脉动；压力控制模块112，其与前端106 联接以改变压迫压力118；微控制器单元(MCU)114；以及显示模块116，其被配置为向使用者显示毛细血管血压值和其他的附送的生理参数。

MCU 114可以被配置为接收由毛细血管传感模块110和压力传感器108产生的信号，利用压迫压力控制方案以向压力控制模块112给出控制 信号，以及使用预定的算法测定毛细血管血压值。可以同时通过主动的 压迫压力118和传送至皮肤表面的毛细血管压力脉动120来调节接触压 力。

在一个实施方案中，前端106是可缠绕于身体部位的可充气袖带。 压力传感器108是与前端106联接以测量可充气袖带中的气体压力的气 体压力传感器。压力控制模块112也与前端106连接以将袖带充气和放 气。

在一个实施方案中，前端106是按住皮肤表面的压力板。压力传感 器108放置于与皮肤100接触的板的表面，以测量接触压力104。压力控 制模块112可以是将压力板推向皮肤100的小型马达，以施加不同量的 挤压力。

毛细血管传感模块110的功能是探测毛细血管脉动。其可以包含一 个或组合的传感器，所述传感器包括光学、压电、超声或成像传感器。 一种优选的传感器为光电容积脉搏波描记(PPG)传感器，例如脉动血氧计， 其使用合适波长的入射光。对于测量皮肤的表层中的毛细血管102脉动， 建议的PPG传感器的光波长为临近450nm至570nm。对于超声传感器，超声的频率应当调节为仅穿过皮肤中的毛细血管，且不到达较深的皮肤 层中的动脉。建议的超声频率为约2MHz，其预估的穿透深度为约1.5mm。 用于记录毛细血管环的实时形态改变并登记毛细血管的闭塞水平的成像 传感器，如视频毛细血管镜传感器，也可用作毛细血管传感模块110。当 接触压力在毛细血管血压的范围内时，压缩电阻传感器、与袖带连接的气体压力传感器、或与身体直接接触的应变仪的AC分量也可指示毛细 血管脉动。

MCU 114可被配置为执行示波法和容量钳法中的一种或两种以及对 应的压力控制算法。显示模块116是显示测量的毛细血管血压值的使用 者界面。在一个实施方案中，显示模块为整合至测量装置的屏幕。在一 些实施方案中，显示模块还可以是精细的多功能生理测量系统，或智能 的可移动装置，包括电话、手表或平板电脑的主面板。

在一个实施方案中，前端106放置在身体的具有相对较高的毛细血 管密度的位置(例如，指尖、脚趾或耳垂)处。图2示出了放置于脚200的 拇指202、手208的食指210的尖端和耳朵216的耳垂218处的前端204、 212和220。

在一个实施方案中，前端204和212为可充气的空气袖带，且连通 线206和214为整合的空气管和信号线。前端220具有夹子样结构以用 于夹在耳垂218上。在一个实施方案中，耳垂前端220上的两个板之间 的距离是固定的。在耳垂前端220的至少一侧上可以有可充气的气袋。 然后通过将袖带充气或放气，分别增加或降低前端220和耳垂218之间 的接触压力。连通线222可以为整合的空气管和信号线。在另一个实施 方案中，前端220的两个板是不固定的。通过调节两个板的开放程度以 改变接触压力，且连通线222仅是信号线。

如图3a所示，前端300可以为穿戴于指尖或脚趾上的小型袖带。可 以利用扣紧带302的辅助将小型袖带牢固地缠绕在测量位点。基于袖带 的前端可以将前端的尺寸最小化，以提供更佳的使用者舒适度。可充气 的气囊304放置于织物覆盖物320的内部。空气管306的一端与气囊304 连接，且另一端与可以与压力控制模块360连接的连接器308连接。具有信号界面318的信号线316流出毛细血管传感模块产生的毛细血管脉 动信号。在某些实施方案中，毛细血管传感模块包埋于传感器中。在其 他实施方案中，毛细血管传感模块包括包含蓝光发射器310和光探测器 314或压电传感器314的PPG传感器。光发射器包括发光二极管和激光 二极管。光探测器包括光电二极管和光电晶体管。压力传感器314包括 压缩电阻传感器或压电电容压力传感器。纳入多模态毛细血管脉动传感 器可以提供更多的信息，从而提供更精确的毛细血管血压测量。

前端中的单个小型袖带的一个可能的缺点是低信噪比，这是由于在 袖带充气/放气期间由主动的压力控制和空气的较小空气体积引起的压力 波动。通常，具有线性压力增加/减小速率的较大袖带产生精确测量。如 图3b所示，前端包含至少一个测量盒320。测量盒320具有刚性壳体338。 在测量盒320内，有相对较大的气囊322，其密封在刚性壳体338中。气 囊322与空气管330连接，空气管330通过空气连接器332与压力控制 模块360连接。在测量盒320内部有用于放置手指或脚趾的凹槽340。每 个凹槽340具有独立嵌入的毛细血管传感单元，以用于测量搁置在凹槽 上的身体部分的毛细血管脉动。在另一个实施例中，每个毛细血管传感 单元包含蓝光PPG传感器，其包含蓝光LED 326、光检测器328、以及 位于蓝光LED 326和光检测器328之间的压力传感器324。该设置通过 增加气囊的体积来提供更佳的信噪比，且通过同时采取多个身体部位的 毛细血管血压测量来提供更高的效率。

图3c示出了气体压力操纵模块360。气体压力操纵模块360分别利 用空气泵342和空气阀344进行袖带充气和放气。空气泵342和空气阀 344通过主空气路径350连接。主空气路径350还提供空气流到前端中的 袖带的路径。气体压力传感器346也连接到主空气路径350，以用于检测 控制空气容积中的压力。

在某些实施方案中，来自气体压力传感器346的输出被送入毛细血 管压力监测的MCU，以主动调节袖带压力。为了将闭环控制的控制噪声 最小化，可以增加控制空气体积的量。在一些实施方案中，前端包含多 个袖带，其可以全部连接到额外的空气连接器352、354和356的主路径。 在一些实施方案中，气体压力操纵模块340具有额外的空气存储组件348。例如，额外的空气存储组件348可以是柔性气球。额外的空气存储组件 348可以被设计用于调整袖带材料顺应性和最大膨胀量。在一个实施方案 中，额外的空气存储组件348是一个较大的袖带，其放置在包括臂、腕、 腿和/或踝的其他身体位点处，以用于测量动脉血压，或者是多个连接的 袖带，其位于外周身体位点如指尖和脚趾处，以允许同时测量毛细血管血压值。

在一个实施例中，装置包含光电容积脉搏波描记传感器、激光多普 勒传感器和超声传感器，其中通过使用以下参数中的至少一个来优化装 置的物理架构：(1)每个发射和接收单元之间的距离，(2)从发射单元发 射的波的波长，(3)从发射单元发射的波的频率，和(4)从发射单元发射 的波的强度。

装置可以从光电容积脉搏波描记传感器和激光多普勒传感器的光学 发射器发射450nm至570nm范围内或其附近的波长的光。超声传感器 发射的超声频率可以为约2MHz。

压力控制模块可以包含闭环压力控制单元，其基于由压力传感器提 供的接触压力值主动地控制接触压力。压力控制模块可以包含至少一个 与可充气袖带可操作的连通的空气泵，以及至少一个与可充气袖带可操 作的连通的空气阀。

补充性空气储存单元可以是较大的袖带，其放置在对象的其他位点 处，包括臂、腕、腿或踝，以用于测量动脉血压，或者可以是多个连接 的袖带，其位于对象的外周位点处，包括指尖或脚趾，允许同时测量外 周位点处的毛细血管血压值。

图4a、图4b示出了用于测量毛细血管血压的基于示波的方法。示波 法的基本工作原理是，当施加于血管段上的接触压力近似等于压缩的血 管段中的平均血压时，血管段的脉搏振荡的振荡幅度达到最大值。收缩 和舒张血压可以预估为对应于震动分布中与平均血压的峰振荡幅度成某 预设比率的接触压力点。

因此，通过在施加到毛细血管床的接触压力的增加/减少期间观察检 测的毛细血管脉搏的振荡幅度，可以测定平均/收缩/舒张毛细血管血压值。 在某些实施方案中，测量位点与心脏保持在同一高度平面上。在其他实 施方案中，通过去除由测量位置和心脏之间的高度差引起的流体静力学 效应，将检测的结果标准化。

如图4a所示，皮肤中的末端毛细血管428包括小动脉枝430和静脉 枝434，其连接在毛细血管圆顶中，形成方向或多或少垂直于皮肤表面的 环。毛细血管血流方向436是从小动脉枝430到静脉枝434。因此，毛细 血管血压从小动脉端430、毛细血管尖端432至静脉端434而减少。在小 动脉枝430中，毛细血管血压的正常值为约35mmHg，且在静脉枝434 中约为15mmHg。毛细血管428中的血压脉动幅度的量级为10mmHg， 其低于动脉中的压力。因此，振荡包络的形态取决于毛细血管传感模块 的灵敏度。因此，可以确定特定毛细血管段的毛细血管血压值。

在图4b中，比较了接触压力减小曲线400和毛细血管振荡信号408。 接触压力减小曲线显示压力从舒张动脉血压以约2mmHg/s的速率线性 减小至零。在一个实施方案中，检测的毛细血管振荡信号410的幅度包 络具有一个峰416，对应于接触压力404，其被视为毛细血管尖端432处 的平均毛细血管血压。在一个实施方案中，检测的毛细血管振荡信号412的幅度包络具有两个峰418和420，对应于接触压力402和406，其被视 为小动脉枝430和静脉枝434处的平均毛细血管血压。在另一个实施方 案中，检测的毛细血管振荡信号414的幅度包络具有三个峰422、424和 426，对应于接触压力402、404和406，其被视为小动脉枝430、尖端432 和静脉枝434处的平均毛细血管血压。

在另外的其他实施方案中，可以从对应的平均毛细血管血压峰的相 对振荡幅度比率来计算收缩和舒张毛细血管血压。

可以将示波毛细血管血压测量与示波动脉血压测量整合。系统允许 利用一个袖带充气和放气程序同时测量动脉和毛细血管血压。

如图5a所示，前端是可以缠绕在一个指尖上的小型袖带。毛细血管 传感模块包含多波长LED 500、光电二极管504和压力传感器502。

如图5b所示，多波长LED 506可以向皮肤中发射蓝光518、黄光520 和红外(IR)光522。光电探测器检测从皮肤射出的多波长光。在一个实施 方案中，多波长传感器包含多波长LED 506和一个以时分多路复用模式 工作的光电探测器508，以便同时收集多波长PPG信号。光可以穿过皮 肤的不同层，因此多波长PPG信号可以包含不同的生理信息。蓝光PPG 主要反映毛细血管脉动，因为蓝光518只能到达表层皮肤毛细血管512。 黄光PPG还包含小动脉脉动信息，因为黄光520更深地进入到真皮中的 连通小动脉514中。由于IR光522进入皮下层中的动脉516的穿透能力， 红光PPG还包含动脉脉动。在一个实施方案中，如图5c所示，原始红外 光(IR)PPG信号和黄光PPG信号分别被用作动脉振荡532和小动脉振荡 534。

在一个实施方案中，从多波长PPG信号重建了动脉振荡信号532和 小动脉振荡信号534，以去除任何不需要的振荡分量。例如，为了得到纯 的小动脉脉动或毛细血管脉动，可以从黄光PPG中去除蓝光PPG，黄光 PPG是毛细血管和小动脉脉动的混合物。当将示波法用于动脉收缩血压 和毛细血管血压测量时，袖带压力可以从大于动脉血压的袖带压力点以 0.5-3mmHg/s的速率成线性地减小，如袖带压力曲线524中所示。

在一些实施方案中，在袖带放气期间记录IR PPG信号、黄光信号和 蓝光PPG信号。检测的或来源于多波长PPG传感器的振荡信号被视为血 管的容积振荡信号。容积振荡信号至少包括动脉振荡532、小动脉振荡 534和毛细血管振荡536。对应于动脉振荡532、小动脉振荡534和毛细 血管振荡536的峰的接触压力值分别被登记为平均动脉血压526、平均小动脉血压528和平均毛细血管血压530。

还可以记录由压力传感器检测的振荡信号。压力振荡538从连接到 前端的气体压力传感器中提取，该前端是可充气袖带。在一个实施方案 中，压力振荡538由整合至与身体接触的前端的压力传感器登记。在自 高于动脉血压的压力进行压力衰减期间，压力振荡压力信号538被认为 具有至少三个峰。对应于压力振荡538包络的从大到小的峰值的接触压力值被分别作为平均动脉血压526、平均小动脉血压528和平均毛细血管 血压530。

在一个实施方案中，示波法包括利用压力控制单元在低于毛细血管 血压的最低值的压力值和高于毛细血管血压的最高值的压力值之间调节 接触压力。下一步可以是由作为毛细血管传感模块的输出的与心跳同步 的AC分量所提取的毛细血管振荡信号来计算毛细血管脉动包络。下一 步可以是鉴定对应于毛细血管脉动包络中峰值点对应的接触压力值。下 一步可以是基于毛细血管脉动包络的形态来确定不同毛细血管位点的 MBP。然后，可以确定不同毛细血管位点的SBP和DBP值为这样的接触 压力值，其对应的振荡幅度与毛细血管振荡信号中的MBP值的峰振荡幅 度成预定的比率。

在容量钳方法中，通过光传感器如PPG传感器测量组织中的血液量。 改变接触压力以匹配通过光探测的血管内的血压，以便所产生的光信号 保持恒定。由于血液体积以及因此产生的光信号随时间保持恒定，因此 动脉内压力等于变化的接触压力。该容量钳方法可借助于指示动脉血液 体积的IR PPG传感器测量动脉血压。

容量钳方法还可以包括调节接触压力以调节毛细血管容积脉动信号 的信噪比的初始步骤。下一步可以是调节接触压力以保持毛细血管容积 脉动信号恒定。下一步可以是从调节的接触压力描记生成毛细血管压力 波形。

本发明的实施方案通过使用仅测量皮肤毛细血管血液量的具有较短 波长的光，将容量钳方法扩展至用于测量连续的毛细血管血压。连续的 毛细血管血压波形来源于接触压力变化描记，其保持毛细血管容积信号 恒定。测量位点可以保持在与心脏相同的矢状平面上。在一些实施方案 中，通过去除由测量位点和心脏之间的高度差引起的流体静力学效应来 使检测结果标准化。

图6示出了在指尖600处用手指袖带610的连续的毛细血管血压测 量。指尖600包含指甲602、骨604和位于手指两侧的趾动脉606，以及 指腹中的毛细血管床608。在某些实施方案中，包含蓝光LED 616和光 电二极管618的蓝光PPG传感器用于监测毛细血管血液量，这是因为蓝 光620具有进入皮肤的短穿透深度并且只能进入毛细血管床608。手指袖带610缠绕在指尖600，向毛细血管床608施加接触压力。连接到手指袖 带610的连接器612与用于信号传输和空气通路的组合连通线614连接。 组合连通线614保持毛细血管容积脉搏波624和受控袖带压力626的信 号的流动。毛细血管容积脉搏波624和受控袖带压力626被送入零伺服 压力控制模块622。在初始化阶段的测量中，应用至少一个水平的恒定袖 带压力630，并记录良好信号质量的毛细血管脉动628。在测量阶段，然 后零伺服压力控制模块622主动调节袖带测量634，以匹配毛细血管床 608中的内部压力脉动，以使毛细血管脉动632被完全抑制从而保持恒定 的毛细血管血液量。

可以设置毛细血管脉动信号632中的轻微脉动，以确保袖带压力不 会高到闭塞毛细血管。然后将相应的袖带压力描记634作为毛细血管血 压波形。

在一个实施方案中，待测量的测量毛细血管压力值包括以下之一：(1) 小动脉端和毛细血管的收缩血压(SBP)值、平均血压(MBP)值或舒张血压 (DBP)值，(2)毛细血管尖端的SBP、MBP或DBP值，和(3)毛细血管 的静脉端的SBP、MBP或DBP值。

可以通过将前端和测量位点之间的最高接触压力增加至高于动脉收 缩血压值的值并将最低接触压力减小至零，来实现同时的示波动脉和毛 细血管血压测量。下一步可以是同时记录接触压力变化曲线，并从毛细 血管传感模块接收动脉、小动脉和毛细血管振荡信号。下一步可以是从 接触压力曲线和来源于动脉和小动脉、毛细血管振荡信号的脉动包络来 确定动脉、小动脉和毛细血管血压值。动脉、小动脉和毛细血管振荡信 号可以来源于多波长光电容积脉搏波描记传感器或在不同接触压力范围 下获得的接触压力信号。接触压力可以以0.5-3.0mm Hg/s的平均速率成 线性地增加和/或减小。可以通过添加与可充气袖带可操作的连通的补充 性空气储存单元或调节可充气袖带材料的顺应性，来降低由闭环压力控 制引起的对毛细血管脉动信号的噪声。

本文中描述的方法和过程可以体现为代码和/或数据。本文中描述的 软件代码和数据可以在一种或多种(非临时性)机器可读介质(例如，计算 机可读介质)上存储，其可以包括能够存储代码和/或数据以供计算机系统 使用的任何装置或介质。当计算机系统和/或处理器在计算机可读介质上 读取并执行存储的代码和/或数据时，计算机系统和/或处理器执行方法和 过程，其体现为在计算机可读存储介质中存储的数据结构和代码。

本领域技术人员应该理解，计算机可读介质包括可用于存储信息的 可移除和不可移除的结构/装置，例如由计算系统/环境使用的计算机可读 的指令、数据结构、程序模块和其他数据。计算机可读介质包括但不限 于：易失性存储器，如随机存取存储器(RAM、DRAM、SRAM)；和非 易失性存储器，如闪存、各种只读存储器(ROM、PROM、EPROM、 EEPROM)、磁性和铁磁/铁电存储器(MRAM、FeRAM)，以及磁性和光 学存储装置(硬盘驱动器、磁带、CD、DVD)；网络装置；或者现在已知 或以后开发的其他能够存储计算机可读信息/数据的媒介。计算机可读介 质不应被解释或解释为包括任何传播信号。本发明的计算机可读介质可 以是例如光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、闪存装置、易失性存储器或硬 盘驱动器(HDD)，例如外部HDD，或者计算装置的HDD，但是实施方案 不限于此。计算装置可以是例如膝上型计算机、台式计算机、服务器、 手机或平板电脑，但是实施方案不限于此。

应当理解，本文中描述的实施例和实施方案仅用于说明目的，并且 对于本领域技术人员而言可提出根据其的各种修改或改变，并且包括在 本申请的精神和范围内。

本文中提及或引用的所有专利、专利申请、临时申请和出版物均通 过引用的方式以其整体并入本文中，包括所有附图和表格，只要它们与 本说明书的明确教导不矛盾。

Claims (20)

1.非侵入性毛细血管血压测量装置，其包含：

前端，其被配置为与对象的测量位点直接接触并加压以改变所述前端和所述测量位点处的毛细血管之间的接触压力；

与所述前端联接的压力传感器，其检测由所述前端施加于所述测量位点上的接触压力；

压力控制模块，其调节所述前端与所述测量位点之间的接触压力；

毛细血管传感模块，其测量所述测量位点处的毛细血管脉动信号，

其中所述毛细血管脉动信号包含以下中的至少一种：毛细血管血流速度、毛细血管血流量和毛细血管壁运动；

计算机可读介质，其包含存储的指令，所述指令在执行时使得至少一个处理器基于接收的通过所述毛细血管传感模块测量的毛细血管脉动信号和通过所述压力传感器检测的接触压力来确定毛细血管血压值；

微控制器，其包含接收单元；和

显示模块，其显示所述毛细血管血压值。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述前端包含用于缠绕所述测量位点的可充气袖带，并且其中所述压力传感器是与所述可充气袖带连接的气体压力传感器，或放置于所述可充气袖带和所述测量位点之间的压电传感器。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述前端包含倚靠所述测量位点放置的板，并且其中所述压力传感器是放置于所述前端和所述测量位点之间的压电传感器。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述毛细血管传感模块包含以下中的至少一种：光电容积脉搏波描记传感器、激光多普勒传感器、超声传感器、被配置以在预定的接触压力方案下运行的压力传感器、被配置以监测所述毛细血管的形态改变的成像传感器，并且其中所述毛细血管传感模块还包含其相应的发射单元。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述毛细血管传感模块包含光电容积脉搏波描记传感器、激光多普勒传感器和超声传感器，并且其中所述装置的物理架构通过调节以下参数中的至少一个而进行优化：

所述光电容积脉搏波描记传感器、所述激光多普勒传感器和所述超声传感器中的至少一个的发射单元和接收单元之间的距离；

从所述光电容积脉搏波描记传感器、所述激光多普勒传感器和所述超声传感器中的至少一个的发射单元发射的波的波长；

从所述光电容积脉搏波描记传感器、所述激光多普勒传感器和所述超声传感器中的至少一个的发射单元发射的波的频率；以及

从所述光电容积脉搏波描记传感器、所述激光多普勒传感器和所述超声传感器中的至少一个的发射单元发射的波的强度。

6.如权利要求5所述的装置，其中从所述光电容积脉搏波描记传感器和所述激光多普勒传感器的各自的光学发射器发射的光的波长范围为450nm至570nm，并且其中所述超声传感器发射的超声频率为2MHz。

7.如权利要求5所述的装置，其中用于间歇性毛细血管血压测量的方法为示波法。

8.如权利要求1所述的装置，其中用于连续性毛细血管血压测量的方法为容量钳法。

9.如权利要求7所述的装置，其中待测量的所述毛细血管血压值包含以下参数中的至少一个：

所述毛细血管的小动脉端的收缩血压(SBP)、平均血压(MBP)，或者舒张血压(DBP)；

所述毛细血管的尖端的SBP、MBP或DBP值；和

所述毛细血管的静脉端的SBP、MBP或DBP值。

10.如权利要求7所述的装置，其中所述示波法包括：

利用所述压力控制单元，在低于所述毛细血管血压最低值的压力值和高于所述毛细血管血压的最高值的压力值之间调节接触压力；

提取所述毛细血管传感模块所输出的与心跳同步的AC分量为毛细血管脉搏振荡信号，并计算毛细血管脉搏振荡信号的包络；

鉴定对应于所述毛细血管脉动包络中的峰值点对应的接触压力值；

基于所述毛细血管脉动包络的形态，确定不同毛细血管位点分别的MBP值；和

将不同毛细血管位点的分别的SBP和DBP值确定为这样的接触压力值，其对应的振荡幅度与所述毛细血管振荡信号中的MBP值的峰振荡幅度成预定的比率。

11.如权利要求10所述的装置，其中确定不同毛细血管位点的MBP值还包括以下中的一个：

a)如果所述振荡信号的脉动包络存在三个峰，则对应的接触压力值从大到小为所述毛细血管的小动脉端、尖端和静脉端的MBP值；或

b)如果所述振荡信号的脉动包络存在两个峰，则对应的接触压力值从大到小为所述毛细血管的小动脉端和静脉端的MBP值；或

c)如果所述振荡信号的脉动包络仅存在一个峰，则对应的接触压力值为所述毛细血管的尖端的MBP值。

12.如权利要求8所述的装置，其中所述容量钳方法包括：

调节所述接触压力，以调节毛细血管容积脉动信号的信噪比；

利用所述压力控制单元调节所述接触压力，以保持所述毛细血管容积脉动信号恒定；和

从调节的接触压力描记生成毛细血管压力波形。

13.如权利要求1所述的装置，其中所述测量位点与所述对象的心脏在同一水平，并且其中所述指令在执行时还使得至少一个处理器将接收的信号值标准化，以去除由于所述测量位点与所述对象的心脏之间的高度差异而产生的任何流体静力学效应。

14.如权利要求1所述的装置，其中所述压力控制模块包含闭环压力控制单元，以基于由所述压力传感器提供的接触压力值主动地控制所述接触压力。

15.如权利要求3所述的装置，其中所述压力控制模块还包含：

至少一个空气泵，其被配置为与所述可充气袖带连通并可以进行操作以调节袖带中的气压；和

至少一个空气阀，其被配置为与所述可充气袖带连通并可以进行操作以调节袖带中的气压。

16.用于同时示波动脉和毛细血管血压测量的方法，包括：

提供如权利要求14中所述的非侵入性毛细血管血压测量装置；

将前端和测量位点处的毛细血管之间的最高接触压力增加至高于动脉收缩血压值的值，并将最低接触压力减小至零；

同时记录接触压力曲线和动脉脉动、小动脉脉动的振荡信号及毛细血管振荡信号；和

从接触压力曲线和来源于动脉、小动脉和毛细血管振荡信号的脉动包络来确定动脉、小动脉和毛细血管血压值。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述动脉、小动脉和毛细血管振荡信号来源于多波长光电容积脉搏波描记传感器或者在不同的接触压力范围下获得的接触压力信号。

18.如权利要求16所述的方法，其中以0.5-3.0mm Hg/秒的平均速率成线性调节所述接触压力。

19.如权利要求16所述的方法，还包括通过以下方式降低由闭环压力控制引起的对所述毛细血管脉动信号的噪声：

增加补充性空气储存单元，其被配置为与所述可充气袖带可操作的连通；或

调节可充气袖带材料的顺应性。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述补充性空气储存单元是：

较大的袖带，其放置于对象的用于测量动脉血压的可选位点处，所述位点包括臂、腕、腿或踝；或

多个连接的袖带，其在对象的外周位点处以允许同时测量外周位点的毛细血管血压值，所述外周位点包括指尖或脚趾。