CN110840429A - 基于柯氏音的血压测量方法及血压测量和心血管系统评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柯氏音的血压测量方法及血压测量和心血管系统评估系统，其旨在于解决现有技术中，血压测量不精准、个体差异对测量结果影响大的问题。本发明采用在桡动脉处进行信息探测结合智能加压和智能泄压的技术手段，信号源稳定，确保了柯氏音的精确捕捉，从而提高了测量结果的稳定性和可靠性。同时，本发明可以根据人体基本信息结合检测测量结果计算得出人体心血管参数，输入人体的年龄，身高，性别，体重，臂长等信息，通过算法处理，得到测量的PWV，心搏，心输，血粘度等一些列的心功能参数，协助检测者评估自身的心血管系统的状态。

Description

基于柯氏音的血压测量方法及血压测量和心血管系统评估 系统

技术领域

本发明属于医学检测技术领域，具体的说，是指一种基于柯氏音的血压测量方法及血压测量和心血管系统评估系统。

背景技术

血压测量仪器主要用于对人体血压进行测量，其普遍应用于血压异常的预防和治疗中。血压测量的准确性直接关系到预防和治疗效果，例如：血压测量不准确，治疗便失去有效依据；测量数据不正确，不仅不能治疗高血压，反而可能导致错误的服药和错误的治疗，甚至危及健康甚至生命。血压能否准确测量，血压测量仪器的准确与稳定是关键。

目前，市面上的血压测量仪器虽然种类繁多、品牌林立，但从血压测量仪器的工作方法及原理而言，现有血压测量仪器主要分为两大类：有创测量法和无创测量法，其中，有创测量法因为操作复杂，实施困难，适用性并不强；无创测量法有效地避免有创测量法的缺陷，故现有血压测量仪器普遍是采用无创测量法，而应用无创测量法的血压测量仪器中又以柯氏音法血压计和示波法电子血压计最为普遍。

(一)示波法电子血压计

示波法测量血压的过程与柯氏音法是一致的，均是将袖带加压至阻断肱动脉血流，然后缓慢减压，其间手臂中会传出声音及压力小脉冲。示波法血压计工作过程是将袖带环绕在肢体上，增加袖带内压力，直到动脉血液流动被阻断，然后缓慢地减小袖带内压力。在袖带充气和放气过程中，由于动脉血压脉动的结果，使得袖带内发生微小的压力变化(波动)，幅度先增加后减小的脉动波被检测出和测量系统中相应的袖带压力一起保存起来，并用适当的算术方法推算出收缩压、舒张压和平均动脉压。示波法血压测量技术是目前在血压自动测量仪器中被广泛采用的一种测量方法，其判据是通过大量的人群实验由统计学方法给出，因此，示波法血压测量存在明显的缺陷：即个体测量之间存在较大的误差。基于示波法的电子血压计是“算”血压，即在升压或降压过程中利用震荡脉搏波算出平均压，再通过一定的数学算法(算法不统一且个体差异较大)，最终得到测得的血压值。由此可知，基于示波法的电子血压计“测”得的结果并不准确，也因此至今未得到主流医学界认可。示波法测量血压有两个有致命的缺陷性：一是示波法易干扰性，但无形的波无法判断是否已干扰；二是算法的普适性不科学，用同来的算法换算不同人群的血压，不单是测量误差的问题，甚至会导致误诊，因此，基于示波法的电子血压计在医学上无法替代柯氏听诊法。

(二)柯氏音法血压计

柯氏音法血压计，基于柯氏音法(间接测量)进行测量，柯氏音法测量血压的过程是将袖带加压至阻断肱动脉血流，然后缓慢减压，其间手臂中会传出声音及压力小脉冲；随着放气减压，血流总在外压力稍低于内压高峰时冲开血管，发出第一声柯氏音；又总在外压力稍高于内压低谷前出现最后一声柯氏音，然后归于无声。柯氏音法测量血压的优点在于：它没有抹杀个性，而是以承认个性为前提；柯氏音法之所以能用于规定血压，是因为它具有不容置疑的确定性，即：不论任何千差万别的个体，它不要求模型化，只要求能听到“第一声柯氏音”和“最后一声柯氏音”；柯氏音法实质是在“测”血压，而不是“算”血压。因此，柯氏音法测量是目前医学界公认的血压测量金标准，其实际应用价值及测量精度远高于示波法测量。

柯氏音法血压计主要分为水银血压计和柯氏音电子血压计两种：

(1)水银血压计由人听诊来判断柯氏音的第一、五(有争议：有学者认为应该是第四相)相来判断收缩压与舒张压，但其一般需训练有素的专业人士操作，并且与使用者的经验和操作密切相关，进而导致水银血压计使用范围极为有限。另一方面，水银血压计本身对操作人员专业素质的依赖，导致其存在人为的主观误差，及柯氏音法本身理论缺陷造成的客观误差，例如：柯氏音的开始和结束特征，假性高压、假性低压及脉搏两跳之间的压力误差，有时也不能给出准确血压测量值，有时甚至误差较大。同时，含汞产品对环境的危害也较大。

(2)柯氏音电子血压计则是用电子听诊装置来采集柯氏音信号听诊，但是因为电子采集柯氏音难度极大，且抗干扰能力差，有效柯氏音和背景噪声很难分离出来，其误差来源于测量人员的专业技能素养及测量过程的规范与否，因此，柯氏音电子血压计在临床应用极少，更不适用于常规的家庭用户。

现有技术中，柯氏音法测量精度还面临如下问题：(1)心律失常的血压：房早、房颤、室性早搏的高血压患者血压的测量尽管必须要人工用水银台式血压计、气压表式血压计或助读式血压计进行检测，但这一部分高血压患者太多，即便是人工检测都难以测量到准确的血压。(2)回流障碍的血压：上臂血液回流障碍是国内外都是无法回避的问题，表现为有些人在测量血压时在第一次血压测量后，连续测量第二次血压时柯氏音量骤减，难以重复找到第一次的音量，所以测量失败，此后，在连续进行第三次血压测量时的柯氏音量更小甚至难以辨别。(3)减压速度不匀，影响测量准确性：血压计在加压及泄压时都是先快后慢，气压不是匀速变化，收缩压存在较大误差，尤其是>180mmHg的3级高血压水平难以测量准确。

此外，目前市面上所推出的智能手环(表)也具备血压测量功能，其工作原理是通过测得的心率与脉搏波，然后根据算法计算得出血压测量值，但是其测量精度极低，不具备应用价值。

综上可知，现有技术已经不能满足现阶段对患者血压控制迫切需求，既希望能准确方便测量血压，又操作上稳定可靠，因此，对本领域技术人员而言，研发一套新的设计思路和理论，用于解决现有技术所存在的问题，就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种测量精准方便、可有效地避免个体差异影响、适用于临床和家用检测的基于柯氏音法测量的血压测量和心血管评估方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于柯氏音的血压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对肱动脉处的袖带气囊进行加气加压，并在桡动脉处实时探测流体压力脉搏波波信号；

(2)根据流体压力脉搏波波信号判断肱动脉锁止状态：在袖带气囊加压过程中，若桡动脉流体压力脉搏波信号完全消失，则肱动脉血流是完全被锁止状态，并执行下一步；

(3)袖带气囊停止加气加压，袖带气囊以均匀的泄压速度开始泄压；同时，持续采集心脏搏动时肱动脉的流体压力脉搏波信号和桡动脉的流体压力脉搏波信号，实时显示肱动脉脉搏波和桡动脉脉搏波实时波形图，同时同步采集肱动脉流体振动压力脉搏波到桡动脉流体振动压力脉搏波的传导时间；

(4)泄压过程中，桡动脉处第一次探测到流体压力脉搏波信号时，此时袖带气囊压力值和上一拍流体压力脉搏波所对应的袖带气囊压力值的均值为测量的收缩压；

(5)根据肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的脉搏波传导时间PWTT变化趋势，判断肱动脉血管去负荷是否完成；

(6)在肱动脉去负荷的过程中，当脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定，则肱动脉血管去负荷完成，此时袖带气囊压力值即为测量的舒张压，完成此次测量。

进一步的，所述步骤(3)中采用PID算法，实现袖带气囊均匀的泄压速度开始泄压：当两个脉搏之间袖带检测的压力差高于设定的值时，降低泄气气流，当两个脉搏之间袖带检测的压力差低于设定的值时，提高泄气气流。

进一步的，肱动脉血管去负荷完成后袖带继续泄压，应用公式(a)，通过测量动脉壁上的脉搏波传导速度PWV，评估动脉血管的僵硬度：

PWV＝L/PWTT(a)

其中，L为肱动脉检测点到桡动脉检测点的长度，PWTT为肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的传导时间。

进一步的，还包括人体心血管参数计算：根据人体基本信息结合检测测量结果计算得出人体心血管参数。人体基本信息包括：年龄、身高、性别、体重、臂长等信息，通过算法处理，得到PWV、心搏、心输、血粘度等一些列的心功能参数，协助检测者评估自身的心血管系统的状态，上述算法为《脉搏波临床工程学》所公开的算法，对本领域技术人员而言，是已知的，在此不作赘述。

本发明还提供了一种基于柯氏音的智能血压测量装置，包括袖带和测量主机，所述测量主机包括：

中央处理模块，用于信号处理；

显示屏；

智能加压模块，对袖带进行加气加压并确保肱动脉完全被锁止；

智能泄压模块，根据采集信号控制袖带以均匀的泄压速度泄压；

脉搏信号采集模块；

袖带气囊压力采集模块；

波形显示模块，根据采集的脉搏信号显示桡动脉脉搏波波形和肱动脉脉搏波波形；

心血管参数计算模块，根据人体基本信息结合检测测量结果计算；

通讯模块，上传检测数据至后台。

进一步的，所述智能加压模块包括：桡动脉流体压力振动传感器、第一四通阀，分别与所述第一四通阀连接的气泵、压力传感器、储气囊和闭环伺服控制限速加压流量阀。

进一步的，所述桡动脉流体压力振动传感器包括压电传感器、密封谐振空腔和硅胶填充物，所述硅胶填充物的一面为所述桡动脉流体压力振动传感器贴近检测处的一面。

进一步的，所述智能泄压模块包括：所述桡动脉流体压力振动传感器、第二四通阀、与所述第二四通阀连接的肱动脉流体压力振动传感器和三通阀，分别连接于所述三通阀另外两端的肱动脉流体压力传感器的闭环伺服控制泄气阀；所述第二四通阀另外两端分别连接所述袖带和所述闭环伺服控制限速加压流量阀。

进一步的，所述脉搏信号采集模块包括所述桡动脉流体压力振动传感器和所述肱动脉流体压力振动传感器；所述袖带气囊压力采集模块包括肱动脉流体压力传感器。

本发明提供了上述智能血压测量装置的实现方法，包括以下步骤：

(1)开启闭环伺服控制的限速加压流量阀对袖带进行智能加压，同时，通过肱动脉流体压力振动传感器和桡动脉流体压力振动传感器分别采集肱动脉的流体压力脉搏波信号和桡动脉的流体压力脉搏波信号，通过肱动脉流体压力传感器采集袖带气囊压力，并在显示屏上显示肱动脉脉搏波、桡动脉脉搏波的波形以及袖带的气囊压力值；

(2)通过桡动脉流体压力振动传感器采集桡动脉的流体压力脉搏波信号，当检测不到桡动脉流体压力脉搏波波信号时，则停止对袖带气囊加气加压；

(3)关闭闭环伺服控制限速加压流量阀，开启闭环伺服控制泄气阀，对袖带气囊进行智能匀速泄压；

(4)泄压过程中，桡动脉流体压力振动传感器第一次探测到流体压力脉搏波信号时，此时的肱动脉流体压力传感器采集的袖带气囊压力值即为测量的收缩压；

(5)根据肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的脉搏波传导时间PWTT变化趋势，判断肱动脉血管去负荷是否完成；

(6)若脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定，则肱动脉血管去负荷完成，完成此次测量；在脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定时的临界点，此时袖带气囊压力值即为测量的舒张压；

(7)闭环伺服控制泄气阀完全开启，快速泄气；同时，上传此次检测数据至后台。

进一步的，所述智能加压的方法如下：开机时，气泵通过第一四通阀向储气囊充气，储气囊存储高压气体；开始检测时，气泵和储气囊通过闭环伺服控制限速加压流量阀向袖带气囊充气；桡动脉流体压力振动传感器实时探测桡动脉处的流体压力脉搏波信号，若桡动脉处流体压力脉搏波信号消失，则关闭闭环伺服控制限速加压流量阀，完成袖带的加气加压作业；

所述智能泄压的方法如下：对闭环伺服控制泄气阀的节气门开度进行控制，采用PID算法实现袖带的匀速泄压，PID算法如下：

S＝P·(PID参数)·ΔP(b)

其中，S为闭环伺服控制泄气阀的节气门开度，ΔP为两个脉搏之间袖带气囊的压力差，PID参数为常数，P为袖带气囊当前的压力值。

进一步的，通过检测到的肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的传导时间PWTT，根据PWV＝L/PWTT，计算得出动脉壁上的脉搏波传导速度PWV，其中，L为肱动脉流体压力振动传感器和桡动脉流体。

本发明的设计原理如下：本申请发明人在实际的工作中分析了影响血压准确性的因素：(1)测量原理；(2)系统精确度和稳定性；(3)排气速度；(4)袖带宽度；(5)血压计使用滤波器的性能；(6)患者的脉压等。发明人发现标准信号源所产生的血压信号不受人体因素的影响，信号稳定，重复性好，能完全排除人体生理因素对测量结果的影响，充分反映出血压测量的情况。故而，本发明申请基于柯氏音法，改变传统依赖于操作人员专业素养的“听”的方式，采用在扰动脉处探测的技术手段，根据血流压力信号，直接测出柯氏音的起始点和结束点，其检测精确度远高于现有的电子听诊方式，克服了柯氏音难以检测的问题；同时，结合上述检测手段，本发明还集成了对心血管系统的评估，心血管参数对人体健康有着极高的参考价值。

与传统的血压测量不同的是，本发明采用在桡动脉处探测脉搏信号的技术手段的优势在于：(1)干扰小。没有气囊的干扰，极大地改善了信号质量，在检测过程中对波形的质量要求不是特别高，对形态幅值没有要求，只需要检测肱动脉脉搏波到桡动脉的第一个脉搏波，和后面一个系列的肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的延时；(2)可应用于PWV值的测量，这是一个非常有价值的指标。(3)不用对袖带结构进行改造，袖带结构简单，单管单气囊，适用标准化的袖带；(4)可以估测最高锁止压力；(5)做脉搏波波形图，分析心功能；(6)桡动脉处探测脉搏波，几乎没有施加压力作用，对人没有压迫感，因此，可以做心率或心律不齐连续监测以及HRV(心率变异性)分析；(7)实现检测过程和结构直观的波形展示，可以非常直观判断本次测量是否真实有效。在检测过程中，就可以目视自己的检测结果的范围；此外，直观的波形显示，也增加了检测过程中的互动效果；(8)目前市面上有产品是采用袖带里面加双气囊来探测PWTT，这个弊端一个是两个气囊距离太近，PWTT时间太短，采集误差很难控制；此外，下游有个气囊对血管的压迫作用，使肱动脉血管状态不是在自由状态下变化，即使是血流已经在阻断状态，但由于血流对血管壁的冲击，两个气囊依然会存在脉搏波，不过是幅值比较小而已，造成测量产生无可回避的误差，而在桡动脉处探测，则彻底克服这个问题，在肱动脉彻底阻断之时，桡动脉处脉搏波彻底消失，信号就是干净平坦的直线，在第一个桡动脉脉搏波出现的地方，必然会出现第一个柯氏音，但这个柯氏音，人耳听很容易被漏掉，另外，在桡动脉处进行探测对桡动脉血管几乎没有任何压力，不会造成桡动脉血管的形变，由此不影响上游肱动脉血管的形变和状态；(9)原理的精确性：在桡动脉处探测PWTT，在第一个脉搏波的处，必然会出现第一个柯氏音，但这个柯氏音，人耳听很容易被漏掉。但利用桡动脉处的探测技术，则会精确捕捉这个信号。

本发明与现有技术相比，还具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用在桡动脉处进行信息探测的技术手段，信号源稳定，确保了柯氏音的精确捕捉，从而提高了测量结果的稳定性和可靠性。

(2)本发明可以根据人体基本信息结合检测测量结果计算得出人体心血管参数，输入人体的年龄，身高，性别，体重，臂长等信息，通过算法处理，得到本次测量的PWV，心搏，心输，血粘度等一些列的心功能参数，协助检测者评估自身的心血管系统的状态。

(3)检测中若血流没有彻底阻断，即会导致检测结果产生很大误差，本发明采用智能加压技术手段，确保了每一次测量前人的肱动脉血流是彻底阻断状态，保证了检测结果。

(4)检测中若气囊泄压速度不均匀、速度过快，即会导致收缩压测量误差较大，本发明采用智能泄压技术手段，实现匀速泄压，有效地避免了收缩压测量误差。

(5)本发明通过显示屏实时波形显示和电容触摸屏的人机对话，来辅助判断测量结果的接受程度，使得测量过程和结果直观可视，且提高了血压测量的互动性。

附图说明

图1为肱动脉完全放开的状态示意图。

图2为肱动脉完全被锁止的状态示意图。

图3为肱动脉被收缩压冲开的状态示意图。

图4为肱动脉逐渐去负荷的状态示意图。

图5为利用流体振动信号捕捉柯氏音示意图。

图6为本发明中智能血压测量装置的结构示意图。

图7为本发明中桡动脉流体压力振动传感器的结构示意图。

图8位本发明中伺服比例阀的结构示意图。

附图标记说明：1-压力传感器、2-储气囊、3-气泵、4-第一四通阀、5-闭环伺服控制限速加压流量阀、6-袖带、7-肱动脉流体压力振动传感器、8-第二四通阀、9-闭环伺服控制泄气阀、10-三通阀、11-肱动脉流体压力传感器、12-桡动脉流体压力振动传感器、121-压电传感器、122-密封谐振空腔、123-硅胶填充物层、124-副腔体、125-压电传感器导线、51-比例阀出气口、52-比例阀进气口、53-外壳体、54-比例阀主体、55-比例阀导线、56-硅胶层。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种基于柯氏音的血压测量方法，与现有技术不同的是，该测量方法采用传感器探测桡动脉处的压力脉搏信号，由传统的人耳“听”柯氏音的方式改变为直接测得柯氏音，同时，有别于电子柯氏音血压计的测量方式，本测量方法的精确度更高。本方法包括以下步骤：

被测量者带好袖带后，开始对肱动脉处的袖带气囊进行加气加压，同时，在桡动脉处实时探测流体压力脉搏波波信号，探测的脉搏波信号经过处理后显示在显示屏上形成波形。

在袖带气囊加压过程中，肱动脉处的血管被逐渐挤压，直至肱动脉完全被锁止，血流被阻断，如图1-2所示。确保肱动脉完全被锁止的意义在于：避免检测结果误差；现有技术手段一般是加气加压到一个固定的锁止压，但由于人体的个体是有差异的，故并不能确保肱动脉完全被锁止，尤其是针对高血压等特殊体质的被测量者。在本实施例中，根据流体压力脉搏波波信号判断肱动脉锁止状态，避免固定加压或人为因素影响，当桡动脉流体压力脉搏波信号完全消失，则肱动脉血流是完全被锁止状态，这一状态可以通过探测信号直观展示出来，不依赖操作人员的工作素质。

肱动脉血流完全被锁止后，停止加气加压，并开始对袖带气囊进行泄压处理，在泄压作业开始时，持续采集心脏搏动时肱动脉的流体压力脉搏波信号和桡动脉的流体压力脉搏波信号，实时显示肱动脉脉搏波和桡动脉脉搏波实时波形图，同时同步采集肱动脉流体振动压力脉搏波到桡动脉流体振动压力脉搏波的传导时间，采集的信号通过处理后显示在显示屏上形成波形显示。

如图3所示，泄压过程中，桡动脉处第一次探测到流体压力脉搏波信号时，即表示肱动脉刚刚被收缩压冲开，出现小股血流，出现第一个柯氏音，桡动脉处出现第一个幅值微小脉搏波。第一个柯氏音很难被人耳听到，通过探测桡动脉处的血流信号判断出被锁止的肱动脉血流冲破锁止，由此可精确地捕捉到第一个柯氏音。在第一个柯氏音出现时，此时袖带气囊的压力值和上一拍流体压力脉搏波所对应的袖带气囊的压力值的均值即为测量的收缩压。

如图4所示，随着袖带气囊的持续泄压，肱动脉逐渐由锁止状态转变为舒张状态，直至血流渐渐恢复到正常状态，即表示肱动脉血管去负荷。在气囊压力逐渐降低，肱动脉血管被挤压的程度越来越轻，主动脉血管直径变大并逐渐恢复到原始尺寸的过程中，一定距离的主动脉上PWV波传导到桡动脉的时间T就越短(根据PWV的定义，对于同一个个体，在同一个时刻，其PWV的值只与血管管径r有关，而且是负相关的关系，即管径越大，PWV越大)。到血管彻底去负荷状态，即肱动脉血管直径变大并逐渐恢复到原始尺寸后，气囊压力继续降低时，此时，T值几乎再没有变化。从记录的T值来分析，每拍心率在T时间序列数组中，寻找一个上升的时间序列，该时间序列的起点，就是肱动脉血管壁去负荷的点，该点的压力值，就是舒张压，即外压力稍高于内压低谷前出现最后一声柯氏音，然后归于无声。本方法中，根据肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的脉搏波传导时间PWTT变化趋势，判断肱动脉血管去负荷是否完成，具体的说，当脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定，则肱动脉血管去负荷完成，此时袖带气囊压力值即为测量的舒张压，完成此次测量。

为了更好的实现本实施例，在泄压过程中，采用PID算法，实现袖带气囊均匀的泄压速度开始泄压：当两个脉搏之间袖带检测的压力差高于设定的值时，降低泄气气流，当两个脉搏之间袖带检测的压力差低于设定的值时，提高泄气气流。其中，本领域技术人员可以根据实际的测量需求或个体差异调节设定的值。

血液在心脏的作用下，流经血管到达外周的过程中，在动脉血管壁上形成了前向的脉搏波。这一前向波在血管壁上传导的速度，在很大程度上取决于血管壁的僵硬度。因此，可以通过测量动脉壁上的脉搏波传导速度(PWV)，来评估动脉血管，特别是大血管的僵硬度，而动脉的僵硬度主要取决于动脉血管壁的弹性。本实施例中，肱动脉血管去负荷完成后袖带继续泄压，应用公式PWV＝L/PWTT，通过测量动脉壁上的脉搏波传导速度PWV，评估动脉血管的僵硬度：其中，L为肱动脉检测点到桡动脉检测点的长度，PWTT为肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的传导时间。

在《脉搏波临床工程学》所公开的技术内容可知，根据测量所采集的脉搏波形态、收缩压、舒张压，再结合人体的基本信息(例如：人体身高、体重、年龄、性别等)进行算法分析，可以精确估算人体的心搏，心输，血粘度等心功能指标，协助检测者评估自身的心血管系统的状态。本实施例将采用的血压测量方法的测量数据与人体基本信息相结合综合得出心血管系统的相关参数。

采用本实施例所提供的方法，测量过程和结果直观可看，并且测量的数据信息通过波形显示出来，通过肱动脉脉搏波振动波形和桡动脉脉搏波振动波形，可以精直观地显示出柯氏音的起始和结束点，如图5所示(其中，较高的波形为肱动脉脉搏波振动波形，较低的波形为桡动脉脉搏波振动波形)。

实施例2

如图6所示，本实施例提供了一种基于柯氏音的智能血压测量装置，包括袖带和测量主机，本实施例中袖带采用国家标准袖带结构，结构简单，单管单气囊，适用标准化的袖带。测量主机包括：中央处理模块、显示屏、智能加压模块、智能泄压模块、波形显示模块、脉搏信号采集模块、袖带气囊压力采集模块、心血管参数计算模块和通讯模块，电源采用外接电源或电池均可。

中央处理模块，主要负责各采集信号的数据处理，例如：脉搏波波形，收缩压，舒张压等，选用型号STM32F103ZET6。

智能加压模块包括：桡动脉流体压力振动传感器、第一四通阀，分别与第一四通阀连接的气泵、压力传感器、储气囊和闭环伺服控制限速加压流量阀。通过智能加压模块对袖带进行加气加压并确保肱动脉完全被锁止。智能加压模块实现智能加压作业的方式如下：开机时，气泵通过第一四通阀向储气囊充气，储气囊存储高压气体；开始检测时，气泵和储气囊通过闭环伺服控制限速加压流量阀向袖带气囊充气；桡动脉流体压力振动传感器实时探测桡动脉处的流体压力脉搏波信号，若桡动脉处流体压力脉搏波信号消失，则关闭闭环伺服控制限速加压流量阀，完成袖带的加气加压作业。通过智能加压模块避免了现在大多数血压计都是把袖带气囊加压到一个固定的压力值，造成收缩压低的人群加过高压力、造成不适，同时也额外增加无效的泄气时间，但对高收缩压的人群，却又出现肱动脉没有彻底锁死的缺陷。

智能泄压模块包括：桡动脉流体压力振动传感器、第二四通阀、与第二四通阀连接的肱动脉流体压力振动传感器和三通阀，分别连接于三通阀另外两端的肱动脉流体压力传感器的闭环伺服控制泄气阀；第二四通阀另外两端分别连接袖带和闭环伺服控制限速加压流量阀。智能泄压模块对闭环伺服控制泄气阀的节气门开度进行控制，采用PID算法实现袖带的匀速泄压，PID算法如下：S＝P·(PID参数)·ΔP，其中，S为闭环伺服控制泄气阀的节气门开度，ΔP为两个脉搏之间袖带气囊的压力差，PID参数为常数，P为袖带气囊当前的压力值。在智能泄压过程中，通过桡动脉流体振动压力传感器同步采集桡动脉处的压力振动脉搏波，同时记录肱动脉流体压力振动传感器的脉搏波和肱动脉流体压力传感器的压力值序列，储存做算法处理。现有技术中，很多血压计采用的机械的泄压阀，造成气囊高压区泄气太快，使高血压人群的收缩压测量误差巨大，气囊低压区泄气又太慢，延长了检测时间，增加了人体的不适感，本实施例所提供的智能泄压解决了现在现有技术中泄压速度不均匀的问题。

智能加压和智能泄压中应用的闭环伺服控制限速加压流量阀和闭环伺服控制泄气阀均采用伺服比例阀，如图8所示，其包括有一端设置有比例阀出气口、另一端设置有比例阀进气口的外壳体，设置于所述外壳体内且具备比例阀导线的比例阀主体。

本实施例中通过智能加压模块和智能泄压模块完成对袖带气囊的加压和泄压作业，确保了加压结束时即为合适的最高锁止压力，泄压时实现匀速泄压，有效地的解决了现有技术所存在的问题，保证了测量精度。

脉搏信号采集模块，由传感器构成，主要用采集脉搏信号，其包括有桡动脉流体压力振动传感器和肱动脉流体压力振动传感器；袖带气囊压力采集模块包括肱动脉流体压力传感器，其中，桡动脉流体压力振动传感器和肱动脉流体压力振动传感器也同时运用在了智能加压模块和智能泄压模块中。如图7所示，桡动脉流体压力振动传感器包括：压电传感器、密封谐振空腔、硅胶填充物层、副腔体、压电传感器导线，其中，硅胶填充物优选生物相容性材料，其表面为桡动脉流体压力振动传感器贴近检测处的一面。谐振空腔为类拱形形状，其截面的两侧为竖直，上部呈弧形。肱动脉流体压力振动传感器、肱动脉流体压力传感器可以采用与桡动脉流体压力振动传感器相同的结构，或者，采用现有的压力传感器。采集后的信号经过精密运算放大器TLC2254处理后由中央处理模块进行处理加工，然后通过波形展示出来。

波形显示模块，根据采集的脉搏信号显示桡动脉脉搏波波形和肱动脉脉搏波波形；心血管参数计算模块，根据人体基本信息结合检测测量结果计算。本实施例中，波形显示模块为现有模块，其和学血管参数计算模块集成于中央处理器。

通讯模块，可以采用目前市面成熟的远程传输模块，如：3G/4G/5G等，通讯模块用于上传检测数据至后台，给测量者建立准确的健康大数据平台。

显示屏，实时采集的脉搏波形信号经过中央处理器处理后在显示屏上予以展示，其优点在于让测量过程可视化、人机对话趣味化。同时，显示屏为触屏，优选电容触摸屏，可以输入检测人的精确的肱动脉流体压力振动传感器和桡动脉流体压力振动传感器的距离L，然后通过检测到的肱动脉脉搏波和桡动脉脉搏波之间的传输的时间PWTT，通过PWV＝L/PWTT，精确计算出左右上肢的PWV。PWV是评估血管僵硬度的唯一有价值的临床指标。同时，桡动脉流体压力振动传感器可以采集精确的桡动脉的脉搏波形态，通过采集的收缩压，舒张压，再输入相应的人体身高、体重、年龄、性别等进行算法分析，可以精确估算人体的心搏，心输，血粘度等心功能指标。

本实施例还提供上述智能血压测量装置的测量使用方法，具体如下：

(1)开启闭环伺服控制的限速加压流量阀对袖带进行智能加压，同时，通过肱动脉流体压力振动传感器和桡动脉流体压力振动传感器分别采集肱动脉的流体压力脉搏波信号和桡动脉的流体压力脉搏波信号，通过肱动脉流体压力传感器采集袖带气囊压力，并在显示屏上显示肱动脉脉搏波、桡动脉脉搏波的波形以及袖带的气囊压力值；

(2)通过桡动脉流体压力振动传感器采集桡动脉的流体压力脉搏波信号，当检测不到桡动脉流体压力脉搏波波信号时，则停止对袖带气囊加气加压；

(3)关闭闭环伺服控制限速加压流量阀，开启闭环伺服控制泄气阀，对袖带气囊进行智能匀速泄压；

(4)泄压过程中，桡动脉流体压力振动传感器第一次探测到流体压力脉搏波信号时，此时的肱动脉流体压力传感器采集的袖带气囊压力值即为测量的收缩压；

(5)根据肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的脉搏波传导时间PWTT变化趋势，判断肱动脉血管去负荷是否完成；

(6)若脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定，则肱动脉血管去负荷完成，完成此次测量；在脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定时的临界点，此时袖带气囊压力值即为测量的舒张压；

(7)闭环伺服控制泄气阀完全开启，快速泄气；同时，上传此次检测数据至后台。

如上所述，便可很好的实现本发明。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (12)

1.一种基于柯氏音的血压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对肱动脉处的袖带气囊进行加气加压，并在桡动脉处实时探测流体压力脉搏波波信号；

(2)根据流体压力脉搏波波信号判断肱动脉锁止状态：在袖带气囊加压过程中，若桡动脉流体压力脉搏波信号完全消失，则肱动脉血流是完全被锁止状态，并执行下一步；

(3)袖带气囊停止加气加压，袖带气囊以均匀的泄压速度开始泄压；同时，持续采集心脏搏动时肱动脉的流体压力脉搏波信号和桡动脉的流体压力脉搏波信号，实时显示肱动脉脉搏波和桡动脉脉搏波实时波形图，同时同步采集肱动脉流体振动压力脉搏波到桡动脉流体振动压力脉搏波的传导时间；

(4)泄压过程中，桡动脉处第一次探测到流体压力脉搏波信号时，此时袖带气囊压力值和上一拍流体压力脉搏波所对应的袖带气囊压力值的均值为测量的收缩压；

(5)根据肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的脉搏波传导时间PWTT变化趋势，判断肱动脉血管去负荷是否完成；

(6)在肱动脉去负荷的过程中，当脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定，则肱动脉血管去负荷完成，此时袖带气囊压力值即为测量的舒张压，完成此次测量。

2.根据权利要求1所述的基于柯氏音的血压测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用PID算法，实现袖带气囊均匀的泄压速度开始泄压：当两个脉搏之间袖带检测的压力差高于设定的值时，降低泄气气流，当两个脉搏之间袖带检测的压力差低于设定的值时，提高泄气气流。

3.根据权利要求1所述的基于柯氏音的血压测量方法，其特征在于，肱动脉血管去负荷完成后袖带继续泄压，应用公式(a)，通过测量动脉壁上的脉搏波传导速度PWV，评估动脉血管的僵硬度：

PWV＝L/PWTT(a)

其中，L为肱动脉检测点到桡动脉检测点的长度，PWTT为肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的传导时间。

4.根据权利要求1所述的基于柯氏音的血压测量方法，其特征在于，还包括人体心血管参数计算：根据人体基本信息结合检测测量结果计算得出人体心血管参数。

5.一种基于柯氏音的智能血压测量装置，包括袖带和测量主机，其特征在于，所述测量主机包括：

中央处理模块，用于信号处理；

显示屏；

智能加压模块，对袖带进行加气加压并确保肱动脉完全被锁止；

智能泄压模块，根据采集信号控制袖带以均匀的泄压速度泄压；

脉搏信号采集模块；

袖带气囊压力采集模块；

波形显示模块，根据采集的脉搏信号显示桡动脉脉搏波波形和肱动脉脉搏波波形；

心血管参数计算模块，根据人体基本信息结合检测测量结果计算；

通讯模块，上传检测数据至后台。

6.根据权利要求5所述的基于柯氏音的智能血压测量装置，其特征在于，所述智能加压模块包括：桡动脉流体压力振动传感器(12)、第一四通阀(4)，分别与所述第一四通阀(4)连接的气泵(3)、压力传感器(1)、储气囊(2)和闭环伺服控制限速加压流量阀(5)。

7.根据权利要求6所述的基于柯氏音的智能血压测量装置，其特征在于，所述桡动脉流体压力振动传感器(12)包括压电传感器(121)、密封谐振空腔(122)和硅胶填充物层(123)，所述硅胶填充物层(123)的一面为所述桡动脉流体压力振动传感器(12)贴近检测处的一面。

8.根据权利要求5所述的基于柯氏音的智能血压测量装置，其特征在于，所述智能泄压模块包括：所述桡动脉流体压力振动传感器(12)、第二四通阀(8)、与所述第二四通阀(8)连接的肱动脉流体压力振动传感器(7)和三通阀(10)，分别连接于所述三通阀(10)另外两端的肱动脉流体压力传感器(11)的闭环伺服控制泄气阀(9)；所述第二四通阀(8)另外两端分别连接所述袖带和所述闭环伺服控制限速加压流量阀(5)。

9.根据权利要求5所述的基于柯氏音的智能血压测量装置，其特征在于，所述脉搏信号采集模块包括所述桡动脉流体压力振动传感器(12)和所述肱动脉流体压力振动传感器(7)；所述袖带气囊压力采集模块包括肱动脉流体压力传感器(11)。

10.如权利要求5～9任一项所述的基于柯氏音的智能血压测量装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)开启闭环伺服控制的限速加压流量阀对袖带进行智能加压，同时，通过肱动脉流体压力振动传感器和桡动脉流体压力振动传感器分别采集肱动脉的流体压力脉搏波信号和桡动脉的流体压力脉搏波信号，通过肱动脉流体压力传感器采集袖带气囊压力，并在显示屏上显示肱动脉脉搏波、桡动脉脉搏波的波形以及袖带的气囊压力值；

(2)通过桡动脉流体压力振动传感器采集桡动脉的流体压力脉搏波信号，当检测不到桡动脉流体压力脉搏波波信号时，则停止对袖带气囊加气加压；

(3)关闭闭环伺服控制限速加压流量阀，开启闭环伺服控制泄气阀，对袖带气囊进行智能匀速泄压；

(4)泄压过程中，桡动脉流体压力振动传感器第一次探测到流体压力脉搏波信号时，此时的肱动脉流体压力传感器采集的袖带气囊压力值即为测量的收缩压；

(5)根据肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的脉搏波传导时间PWTT变化趋势，判断肱动脉血管去负荷是否完成；

(6)若脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定，则肱动脉血管去负荷完成，完成此次测量；在脉搏波传递时间PWTT变化趋势趋于稳定时的临界点，此时袖带气囊压力值即为测量的舒张压；

(7)闭环伺服控制泄气阀完全开启，快速泄气；同时，上传此次检测数据至后台。

11.根据权利要求10所述的基于柯氏音的智能血压测量装置的实现方法，其特征在于，所述智能加压的方法如下：开机时，气泵通过第一四通阀向储气囊充气，储气囊存储高压气体；开始检测时，气泵和储气囊通过闭环伺服控制限速加压流量阀向袖带气囊充气；桡动脉流体压力振动传感器实时探测桡动脉处的流体压力脉搏波信号，若桡动脉处流体压力脉搏波信号消失，则关闭闭环伺服控制限速加压流量阀，完成袖带的加气加压作业；

所述智能泄压的方法如下：对闭环伺服控制泄气阀的节气门开度进行控制，采用PID算法实现袖带的匀速泄压，PID算法如下：

S＝P·(PID参数)·ΔP(b)

其中，S为闭环伺服控制泄气阀的节气门开度，ΔP为两个脉搏之间袖带气囊的压力差，PID参数为常数，P为袖带气囊当前的压力值。

12.根据权利要求10所述的基于柯氏音的智能血压测量装置的实现方法，其特征在于，通过检测到的肱动脉脉搏波到桡动脉脉搏波的传导时间PWTT，根据PWV＝L/PWTT，计算得出动脉壁上的脉搏波传导速度PWV，其中，L为肱动脉流体压力振动传感器和桡动脉流体。

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