CN111343911B - 用于基于充气的非侵入式血压监测器的充气装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

根据一方面，提供了一种与基于充气的非侵入式血压NIBP测量装置一起使用的充气装置(10)，所述充气装置包括：出口(110)，其被配置为耦合到基于充气的NIBP测量装置的袖带；泵(120)，其被配置为以输出流率输出气体流；阀(130)，其沿着在泵和出口之间的流动路径设置，用于选择性地传递由泵输出的气体流的部分；以及控制单元(140)，其被配置为控制阀的流动阻力，以所需的流率向出口提供气体流以对袖带充气。

Description

用于基于充气的非侵入式血压监测器的充气装置及其操作 方法

技术领域

本发明涉及一种用于基于充气的非侵入式血压测量装置的充气装置及其操作方法，并且具体涉及提供一种适用于大范围的尺寸和材料变化的不同充气袖带的充气装置。

背景技术

动脉血压(BP)是最重要的生命体征之一，并且在临床实践中被广泛使用。非侵入式动脉血压(NIBP)通常是通过缓慢改变包裹对象上臂周围的袖带中的压力来测量的。通过测量袖带远端的声音(听诊法，基于柯氏音)，或者通过测量由手臂和肱动脉的体积脉动引起的袖带中的压力脉动并从这些压力脉冲的包络中提取特征(示波法)，来确定BP。示波法很容易自动化，并且被广泛使用。

图1和图2说明了典型的听诊法或示波法的原理，其分别示出了被施加到袖带上的压力与时间以及在可充气袖带上测量出的压力与时间。y轴示出了袖带压力，x轴示出了时间。

为了使用听诊法或示波法执行基于放气的NIBP测量，将袖带围绕对象的上臂充气直到所有血流被阻塞。随后，如在图1中所示缓慢地逐步降低袖带压力，或者在其他类型的测量技术中线性逐步降低该压力。然后，将袖带压降低期间测量出的信号用于确定收缩压(SBP，即心动周期期间的最大血压)和舒张压(DBP，即心动周期中的最小血压)。在该过程期间，对象(例如患者)可能会感到不适，这由图1中的线下区域来表示。时间和压力的乘积会导致一定程度的不适——换言之，长时间的高压对于对象不适，并且如果长时间施加低压也会导致相同程度的不适。

如在图2中所示的，在听诊法中，SBP和DBP是根据柯氏音的发生和消失来确定的，这能够由健康护理专业人员使用放置在袖带远端的肱动脉上的听诊器而听到。在示波法中，根据观察到的袖带压力振荡来确定SBP和DBP。当袖带压力接近平均动脉血压时，这些振荡的幅度最大。通常将SBP和DBP确定为袖带压力，其中振荡幅度在峰值振荡幅度的特定百分比范围(特性比)内。DBP的常见特性比率约为70％至80％，SBP的常见特性比率约为50％至60％。

诸如上述的基于放气的技术的问题之一是引入对象的不适(由图1中的线下区域表示)。高于特定水平的压力会导致不适，甚至引起疼痛，这可能是由于袖带本身施加的压力，或者是由于在袖带远端的肢体部分静脉血的积聚(静脉池化)。这些压力施加到对象越长，给对象带来的不适就越大。

基于放气的NIBP测量的另一问题是测量本身的持续时间长。基于通放气的NIBP测量通常需要40秒钟才能完成单次测量。由于压力水平引起的不适，对象(例如患者)会感觉到该持续时间太长，并且其也会影响通常对多位患者进行血压测量的医务人员的工作流程。此外，血压随时间的固有变化会在袖带放气期间使血压测量值失真。

NIBP测量的舒适度能够在以下三个方面中的任一方面或所有方面得到改善：总测量时间(期望减少)，达到的最大袖带压力(期望较低的最大压力)，以及袖带压力的随时间的积分(期望较小的积分)。当然，增加舒适度不应以超出可接受限制的NIBP测量精度为代价。

除了上述在袖带的放气期间测量BP的测量技术类型之外，还开发了能够在袖带充气时测量BP的装置。这能够减少总测量时间(在一些情况下可以减少到20秒左右)，因为一旦获得BP测量值，放气就能够相对较快地发生，并且因此，能够得到使对象更舒适的测量(如图1中的虚线所示)。

一种现有的测量装置使用固定的流量(即，固定的mL/s，可变的mmHg/s)来给袖带充气，另一种装置使用固定的压力率(即，固定的mmHg/s，可变的mL/s)。固定流量解决方案导致设备仅适用于小范围的袖带，因为充气对于较小的袖带可能太快(即，振荡次数太少，而无法获得对SBP和DBP的准确估计)，并且测量对于较大的袖带变得缓慢。固定压力率(即，在固定时间段内压力的特定增加)解决方案通过针对特定的期望压力率改变流量来解决这些问题。然而，该解决方案的特定问题在于要与大范围的袖带兼容使用，必须生成大范围的流量，而普通泵难以生成跨从新生儿袖套到大腿袖套的范围的大范围流量。如果选取被配置为生成高最大流量的泵，则对于小型袖带，可能无法以准确的方式生成低流量。类似地，如果选择被配置为生成较低最大流量的泵，则可能无法生成较大袖带所需的高流量。

此外，还存在与使用特定的泵使血压袖带充气相关联的其他问题。例如，在一些期望的流量处，可能会发生泵停转，即泵根本没有泵送。另一问题将是泵引起振荡，该振荡难以与待测量的动脉振荡区分开，这在被配置为生成低流量的泵中尤为常见，因为所引起的振荡可能与动脉振荡处于同一频带。这导致难以分离信号，并且会在检测到的信号中导致不想要的伪影，这降低了BP测量的准确性。

发明内容

解决上述问题的一种尝试是修改在BP测量装置中所使用的隔膜泵中的部件，以便允许相对于泵的电动机的旋转频率独立地控制泵的流入阀和/或流出阀的流输出。这能够通过在隔膜室被连接到大气(入口)或背压(出口)的时间期间关闭隔膜室的入口和/或出口来部分地阻止泵的流入和/或流出来完成。该方案的缺点在于需要对泵进行复杂的修改，这涉及额外的电气部件和专用的控制技术。

因此，需要一种用在基于充气的NIBP测量装置中的稳健的充气装置及其操作方法，其解决了上述所有问题并且同时不涉及对现有泵或复杂控件的复杂调整。

根据第一方面，提供了一种与基于充气的非侵入式血压NIBP测量装置一起使用的充气装置，所述充气装置包括：出口，其被配置为耦合到基于充气的NIBP测量装置的袖带；泵，其被配置为以输出流率来输出气体流；阀，其沿着在泵和出口之间的流动路径来设置，用于选择性传递由泵输出的气体流的部分；以及控制单元，其被配置为控制阀的流动阻力，以所需的流率向出口提供气体流以对袖带充气。

在一些实施例中，所述阀可以是泄漏阀，其被配置为当泄漏阀被打开时，将由泵输出的气体流的部分传递到大气，其中，泄漏阀的流动阻力是固定的，并且控制单元可以被配置为控制泄漏阀的切换并且控制泵以调节泵的输出流率，从而以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为：当所需的流率低于泵的最小流率时，打开泄漏阀，以便将由泵输出的气体流的部分传递到大气。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为：当所需的流率高于泵的最小流率时，关闭泄漏阀，并且将泵的输出流率调节到所需的流率。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为：基于顺应性值来打开泄漏阀，以便将由泵输出的一部分气体流传递到大气。

在一些实施例中，所述阀可以是比例阀，其被配置为当比例阀被打开时，将由泵输出的气体流的部分传递到大气，并且其中，所述控制单元可以被配置为控制比例阀的流动阻力以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为：当所需的流率低于泵的输出流率时，打开比例阀，以便将由泵输出的一部分气体流传递到大气，其中，所述控制单元可以被配置为控制比例阀的流率以便以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为：当所需的流率高于泵的最小输出流率时，关闭比例阀。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为：基于顺应性值来打开比例阀，以便将由泵输出的一部分气体流传递到大气。

在一些实施例中，所述泵的输出流率可以是固定的。

在其他实施例中，所述控制单元可以被配置为控制泵以调节泵的输出流率。

在一些实施例中，所述充气装置因此还可以包括气体贮存器，所述气体贮存器被设置成接收由泵输出的气体流，并在通过控制单元打开阀时经由阀将气体流提供给出口，其中，所述阀可以是比例阀，并且所述控制单元可以被配置为控制比例阀的流动阻力，从而以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，基于袖带中的压力的变化率和顺应性值中的至少一项来确定所需的流率。

在一些实施例中，所述充气装置还可以包括与可充气袖带流体连通的释放阀，用于选择性地使袖带放气。

根据第二方面，提供了一种基于充气的非侵入式血压(NIBP)测量装置，包括：根据第一方面的充气装置；可充气袖带，其用于放置在对象的身体部位周围，所述可充气袖带被耦合到充气装置的出口；以及传感器，其被配置为当袖带由充气装置充气时，测量对象的身体部位的动脉振荡；其中，所述充气装置的控制单元或者在基于充气的NIBP测量装置中的处理单元被配置为从传感器接收动脉振荡的测量，并基于接收到的测量来确定对象的血压。

根据第三方面，提供了一种控制用于与基于充气的非侵入式血压NIBP测量装置一起使用的充气装置的方法，所述充气装置包括：出口，其被配置为耦合到基于充气的NIBP测量装置的袖带；泵，其被配置为以输出流率输出气体流；阀，其沿着在泵与出口之间的流动路径来设置，用于选择性地传递由泵输出的气体流的部分；在充气装置的控制单元中，所述方法包括：控制阀的流动阻力，以所需的流率向出口提供气体流以对袖带充气。

在一些实施例中，所述阀可以是具有固定流动阻力的泄漏阀，并且所述方法还可以包括：当泄漏阀被打开时，由泄漏阀将泵输出的气体流的部分传递到大气，并且控制泄漏阀的切换，并且控制泵以调节泵的输出流率，以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：当所需的流率低于泵的最小流率时，打开泄漏阀，以便将由泵输出的一部分气体流传递到大气。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：当所需的流率高于泵的最小流率时，关闭泄漏阀，并且将泵的输出流率调节到所需的流率。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：基于顺应性值打开泄漏阀，以便将由泵输出的一部分气体流传递到大气。

在一些实施例中，所述阀可以是比例阀，并且所述方法还可以包括：当比例阀被打开时，通过比例阀将由泵输出的气体流的部分传递到大气，并且控制比例阀的流动阻力以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：当所需的流率低于泵的输出流率时，打开比例阀，以便将由泵输出的一部分气体流传递到大气，并且控制比例阀的流率以便以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：当所需的流率高于泵的最小输出流率时，关闭比例阀。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：基于顺应性值来打开比例阀，以便将由泵输出的一部分气体流传递到大气。

在一些实施例中，所述泵的输出流率是固定的。

在其他实施例中，所述方法还可以包括：控制所述泵以调节泵的输出流率。

在一些实施例中，所述阀可以是比例阀，并且所述方法还可以包括：在气体贮存器处接收由泵输出的气体流；在打开阀时通过气体贮存器经由阀将气体流提供给出口，并且控制比例阀的流动阻力，从而以所需的流率向出口提供气体流。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：基于袖带中的压力的变化率和顺应性值中的至少一项来确定所需的流率。

在一些实施例中，所述方法还可以包括：通过与可充气袖带流体连通的释放阀选择使袖带放气。

根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括其中嵌入有计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码被配置为使得在由合适的计算机、处理器或控制单元运行时，使得所述计算机、处理器或控制单元执行根据第三方面的方法。

在一些实施例中，合适的计算机、处理器或控制单元被连接到或可连接到多个泵。

参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。

附图说明

为了更好地理解本发明，并更清楚地显示本发明如何实施，现在将仅通过示例参考附图，在附图中：

图1是对于常规听诊或示波NIBP测量装置和基于充气的NIBP测量装置测量的袖带压力与时间的图；

图2是常规听诊或示波NIBP测量装置的袖带压力与时间的另一图；

图3是根据本发明实施例的充气装置的图；

图4示出了在基于充气的NIBP测量装置中根据本发明的实施例的充气装置的实现方式的电路图表示；

图5示出了在基于充气的NIBP测量装置中根据本发明的另一实施例的充气装置的实现方式的电路图表示；

图6示出了在基于充气的NIBP测量装置中根据本发明的另一实施例的充气装置的实现方式的电路图表示；并且

图7是示出根据本发明的实施例的用于操作充气装置的示例性方法的流程图。

具体实施方式

如上所述，在对袖带的充气期间而不是在从足以阻止血液在肢体中的流动的峰值压力使袖带放气期间测量对象的血压(BP)，允许更快速地完成BP测量，这有助于提高对象的BP测量的舒适性。作为该测量过程的一部分，应当以专用的充气率将袖带充气至所需压力，并且以下所述的充气装置提供了与基于充气的BP测量相关的灵活解决方案，其适用于大范围的不同袖带尺寸和材料，而无需对泵进行复杂的调节或者引入复杂的控制流程。众所周知，能够将袖带放置或包裹在对象身体的一部分周围，并且将袖带充气以向袖带下方的身体部位施加压力。

图3中示出了在根据本发明的实施例的基于充气的非侵入式血压(NIBP)测量装置中使用或者与其一起使用的充气装置。充气装置10用于向袖带提供气体流，该袖带在所需或期望的流率处与基于充气的NIBP测量装置一起使用。因此，充气装置10包括出口110、泵120以及沿着泵120与出口110之间的流动路径设置的阀130。控制单元140被连接至泵120和阀130中的至少一个，以控制这些部件中至少一个部件的操作。控制单元140基于出口110处的所需流率来控制泵120和阀130中的至少一个。

可以基于袖带中的压力的所需变化率和顺应性值中的至少一项来确定所需的流率。所述顺应性值能够是总体顺应性值，其能够是袖带的顺应性、臂的顺应性和袖带包裹的顺应性的组合。袖带的顺应性被定义为流入袖带的空气体流率除以袖带中压力增加率。该总体顺应性值不是恒定的，而是取决于袖带中的压力。因此，能够基于袖带中的压力、袖带的尺寸、袖带材料的弹性、袖带下方的组织的可压缩性以及袖带包裹身体部分的紧度中的至少一项来确定顺应性值。可以在对袖带的充气之前或期间确定顺应性值和/或确定顺应性值可以基于的任何因素。能够使用基于压力的所需变化率和压力的实际变化率的反馈回路来控制所需流率。

出口110被配置为耦合到基于充气的NIBP测量装置的可充气袖带。在一些实施例中，出口110被配置为使得其能够被可拆卸地耦合到具有不同尺寸的袖带，例如常规的手臂袖带、新生儿袖带和大腿袖带。

泵120用于以输出流率输出气体(例如空气)流。在一些实施例中，泵120可以被配置为以固定的流率输出气体流，即输出流率是固定的。在一些其他实施例中，泵120可以被配置为在控制单元140的控制下以可变流率输出气体。换言之，控制单元140可以将输出流率调节为在泵120能够输出的流率范围之内的速率。

阀130沿着泵120与出口110之间的流动路径来设置，以便选择性地使由泵120输出的气体流的部分通过。阀130具有流动阻力(其中，流动阻力被定义为阀上的压降除以通过阀的流率)。在一些实施例中，阀130可以具有固定的流动阻力(例如，其是具有定义的流量限制的简单的开/关阀)，并且在其他实施例中，阀130可以具有能够由控制单元140控制的可变流动阻力(例如，能够逐渐控制开口量并因此控制流量的比例阀)。在一些实施例中，可以基于在对袖带的充气之前测量出的顺应性值来决定在袖带充气期间应当打开还是关闭阀130。

在下文参考图4和图5更详细地描述的一些实施例中，阀130(具有固定的流动阻力或可变的流动阻力)能够是被连接到泵120的所谓的“泄漏”阀，使得当阀130被打开时，由泵120输出的气体流的一部分被传递到大气(并且因此不被传递到袖带)。

如上所述，控制单元140基于在出口110处的所需流率来控制泵120和阀130中的至少一个。特别地，在一些实施例中，控制单元140控制泵120来调节泵120的输出流率。在其他实施例中，控制单元140控制阀130的流动阻力。在一些实施例中，控制单元140调节泵120的输出流率并且控制阀130的流动阻力。

能够利用软件和/或硬件以多种方式来实施控制单元140，以执行下文所描述的各种功能。控制单元140可以包括一个或多个微处理器或数字信号处理器(DSP)，其可以使用软件或计算机程序代码来编程以执行所需的功能和/或控制所述控制单元140的部件以实现所需的功能。控制单元140可以被实施为用于执行一些功能的专用硬件(例如，放大器，前置放大器，模数转换器(ADC)和/或数模转换器(DAC))和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器、控制器、DSP和相关联电路)的组合。可以在本公开的各种实施例中采用的部件的示例包括但不限于常规微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实现方式中，控制单元140可以与一个或多个存储器单元(未示出)相关联或者包括一个或多个存储器单元(未示出)，所述存储器单元包括任何类型的存储器，诸如高速缓存或系统存储器，所述系统存储器包括易失性和非易失性计算机存储器，诸如随机存取存储器(RAM)静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)和电可擦除PROM(EEPROM)。控制单元140或相关联的存储器单元还能够被用于存储能够由控制单元140中的处理器运行以执行在本文中所描述的方法的程序代码。

在下文参考图6所描述的一些实施例中，充气装置10还可以包括气体贮存器，所述气体贮存器被设置成接收由泵120输出的气体流并且经由阀130向出口110提供气体流，并且控制单元140可以被配置为控制阀130的流动阻力，以便以所需的流率向出口110提供气体流。因此，由泵120输出的气体流被用于对气体贮存器加压，袖带从气体贮存器中被充气，这是通过使用比例阀130来控制的，从而以所需的流率向出口110提供气体流。

应当理解，图3仅示出了说明本发明的该方面所需的部件，并且在实际实现方式中，充气装置10可以包括所示部件的额外部件。例如，充气装置10可以包括用于安全原因的其他阀，用于为泵120和控制单元140供电的电池或其他电源，用于存储程序代码的存储器模块和/或允许用户(例如，对象或健康护理专业人员)与充气装置10交互并控制充气装置10的一个或多个接口部件。

图4是在基于充气的NIBP测量装置中根据本发明的实施例的充气装置的实现方式的电路图表示。基于充气的NIBP测量装置40的实现方式的布局被示出为电路图，所述电路图包括在形成充气装置的出口410、泵420和阀430以及释放阀440之间的连接。在操作中，出口410被连接到管450，并且管450被连接到袖带210，以便允许气体从泵420穿过到袖带210。

在电路图中，阀430和释放阀440被建模为经由各自的开关接地(例如，大气)的电阻器(即，当开关被闭合时，阀允许气体从其中穿过)，管450被建模为在出口410与袖带210之间的串联电阻，袖带210被建模为电容器(因为其存储空气或气体)，而泵420被建模为电流源(因为其向电路提供空气或气体)。将意识到，图4中所示的阀430和释放阀440的相对布置是示例性的，并且其能够与所示的布置不同地布置(例如，释放阀440能够更靠近袖带210或者成为袖带210的一部分)。

阀430是泄漏阀，其被配置为当泄漏阀被打开时将由泵420输出的气体流的部分传递到大气中。在该实施例中，泄漏阀430具有固定的流动阻力(例如，其是简单的开/关阀)。在该实施例中，第一阀430和第二阀440两者都被连接到大气，以便分别将一部分气体流从泵420释放到大气，并且允许袖带210放气。泄漏阀430和释放阀440的打开和关闭能够由充气装置中的控制单元(图4中未示出)或者基于充气的NIBP测量装置40中的处理器/控制单元来控制。

该实施例中的泵420具有可变的输出流率，所述可变的输出流率能够由控制单元或处理器/控制单元基于所需的流率来控制。所述控制单元或处理器可以被配置为接收袖带210中的压力的所需变化率和顺应性值中的至少一项。该信息可以是预先确定的、在袖带充气期间或之前确定的、在充气装置40处通过通信模块(图4中未示出)从外部设备接收到的、或者由装置40的用户输入的。所述控制单元或处理器然后还可以被配置为基于接收到的袖带210处的压力的变化率和顺应性值中的至少一项来确定所需的流率，以便控制泵420的操作。

如果能够通过简单地操作泵420以所需的流率输出气体来实现到出口410以及最终到袖带210的所需的流率，则泄漏阀430能够保持关闭，使得没有来自泵420的气体被泄漏到大气中。然而，当所需流率低于泵420的最小可操作输出流率时，充气装置40的控制单元被配置为打开泄漏阀430，以便选择性地将泵输出的气体流的一部分传递通过出口410，同时将其余的气体流传递到大气中，以便达到所需的流率。为了实施以上操作，所述控制单元还可以被配置为确定所需流率是否低于泵420的最小流率，如果是，则确定所需输出流率，使得出口410处的气体流处于所需流率。亦即，所述控制单元能够将泵420的输出流率设置为这样的输出流率：使得当泄漏阀430被打开时，在输出流率与气体到大气的流率之间的差等于(或近似等于)所需的流率。

备选地，泄漏阀430能够由充气装置40的控制单元基于顺应性值来控制。例如，充气装置40的控制单元可以被配置为将顺应性值与预定阈值进行比较，以便确定是打开还是关闭泄漏阀430。然后，能够基于是打开还是关闭泄漏阀430来操作泵420以输出气体。

如果泄漏阀430被打开，则控制泵420以便以等于所需输出流率F(＝C×R)加上通过泄漏阀430的流率F1的流率Fp(即Fp＝F+F1)输出气体。如果泄漏阀430被关闭，则控制泵420以便以所需的流率(即，Fp＝F)输出气体。通过泄漏阀430的流率F1取决于压力P和泄漏阀的流动阻力R1，并且在一些实施例中，通过泄漏阀的流率F1可以由等式F1＝P/R1来表示。

因此，在该实施例中，能够使用具有相对高的输出流率范围的单个标准泵420，同时允许将充气装置40耦合到大范围的不同尺寸的袖带。对于较大的袖带，诸如大腿袖带，泵420能够输出相对较高的流率以合适的较高流率对袖带充气。对于较小的袖带，诸如新生儿袖带，泵420能够以低输出流率操作，并且泄漏阀430能够被打开，以便减小到出口410的流率，从而以所需的压力率变化对袖带210充气。

当袖带210被充气时，能够使用来自NIBP测量装置40中的传感器的测量来进行血压测量。当袖带210正被充气时，所述传感器被配置为测量对象的身体部位的动脉振荡。该传感器可以是压力传感器，其被配置为测量由袖带下方的动脉中的动脉血的脉动引起的袖带压力的变化。在一些实施例中，所述传感器可以包括脉搏率传感器，所述脉搏率传感器被配置为在充气期间测量对象的脉搏率。在一些实施例中，所述传感器可以包括光学体积描记(PPG)传感器、加速度计或心电图(ECG)传感器，但是本领域技术人员将意识到可以使用的其他类型的心率传感器，例如相机、雷达、心阻抗图、心音传感器等。在使用中，所述传感器可以被附接到对象的身体的适当部位或者以其他方式与适当部位接触，以便测量动脉振荡或脉搏率。在一些实施例中，所述传感器可以与袖带集成，使得对象或健康护理专业人员仅需将袖带包裹或放置在身体部位周围，以便开始使用NIBP测量装置40。

一旦传感器针对待获得的BP测量已经完成了足够的动脉振荡测量，就能够打开释放阀440，以便快速地释放可充气袖带210中的压力，以最小化对对象引起的任何的不适感。

然后，由传感器测量出的动脉振荡在充气装置的控制单元或NIBP测量装置40的处理/控制单元处被接收，然后，充气装置的控制单元或NIBP测量装置40的处理/控制单元被配置为基于接收到的动脉振荡测量来确定对象的血压。例如，在传感器包括加速度计的一些实施例中，控制单元或处理单元可以被配置为处理来自加速度计的加速度信号以提取由来自袖带远端的动脉中的脉动血液引起的运动。在一些实施例中，在传感器与控制单元或处理单元之间能够存在有线连接，而在其他实施例中，所述传感器能够与控制单元或处理单元进行无线通信。

图5是在基于充气的NIBP测量装置中根据本发明的另一实施例的充气装置的实现方式的电路图表示。基于充气的NIBP测量装置50的实现方式的布局被示出为电路图，所述电路图包括在形成充气装置的出口510、泵520和阀530以及释放阀540之间的连接。在操作中，出口510泵550被连接到管550，并且管550被连接到袖带210，以便允许气体从泵520传递到袖带210。在该实施例中，泵520被配置为具有固定的输出流率，以将气体流提供到出口510，即，泵520的输出流率是相同的，而不管充气装置正用于对哪个尺寸的袖带210进行充气。

在一些实施例中，固定的输出流率能够从一次性袖带顺应性测量中确定。在这些实施例中的一些实施例中，能够使用公式F＝C×R来确定到出口的固定输出流率，其中，F是固定的输出流率，C是总顺应性[mL/mmHg]，R是所需压力率[mmHg/s]。袖带顺应性在低压下(即，在充气开始时)较大，并且在袖带充气时逐渐降低。因此，能够通过几乎是空的袖带的初始顺应性测量来确定所需的流率F。当袖带压力增加时，顺应性降低并且需要更少的流量。然后能够通过使用阀530将其部分泄漏到大气中来调节该较低的流量。所需的压力率R可以被存储在充气装置的存储器中，或者通过通信模块来接收。

在电路图中，阀530和释放阀540被建模为经由相应的开关接地(例如，大气)的电阻器(即，当开关被闭合时，阀允许气体流通过)。阀530被示为可变电阻器，其指示能够调节流动阻力。管550被建模为在出口510与袖带210之间的串联电阻，袖带210被建模为电容器(因为其存储空气或气体)，并且泵420被建模为电流源(因为其将空气或气体提供到电路中)。将意识到，图5中所示的阀530和释放阀540的相对布置是示例性的，并且其布置能够与所示的布置不同(例如，释放阀540能够更靠近袖带210或者作为其一部分)。

阀530是比例阀，其被配置为当比例阀530的流动阻力减小时将由泵520输出的气体流的增加部分传递至大气。这是基于这样的事实，即袖带顺应性在低压下较高(例如，在袖带充气开始时，并且袖带顺应性随着袖带压力的增加而降低(例如，袖带被充气时))。在该实施例中，比例阀530和释放阀540两者都被连接到大气，以便分别将一部分气体流从泵520释放到大气，并且允许对袖带210放气。比例阀530的流动阻力和释放阀540的打开和关闭能够通过充气装置中的控制单元(图5中未示出)或在基于充气的NIBP测量装置50中的处理器/控制单元来控制。

此外，比例阀530具有可变的流动阻力，所述可变的流动阻力能够由控制单元或处理器/控制单元基于所需的流率来控制。所述控制单元或处理器可以被配置为接收袖带210中的压力的变化率和顺应性值210中的至少一项。该信息可以是预定的、在袖带充气的第一部分期间确定，通过充气装置50处的通信模块(图5中未示出)从外部设备接收、或者由装置50的用户输入。所述控制单元然后还可以被配置为基于接收到的袖带210处的压力的变化率和顺应性值中的至少一项来确定所需流率，以便控制第一阀530的流动阻力。

由于第一阀530的流动阻力能由控制单元控制，并且泵520的输出流率可以是固定的，所以能够通过简单地打开比例阀530，并且控制比例阀530的流动阻力以泄漏适当的气体流率使得传递到出口510的气体处于所需流率，来实现到出口510并且最终到袖带210的所需流率。因此，所述控制单元还可以被配置为确定所需流率是否低于泵520的固定流率，并且如果是，则确定比例阀530的所需流动阻力，从而使在出口410处的气体流处于所需的流率。亦即，所述控制单元能够将比例阀530的流动阻力设置为这样的流动阻力：使得当比例阀530被打开时在泵520的固定输出流率与向大气的气体流率之间的差等于(或近似等于)所需的流率。

备选地，比例阀530能够由充气装置50的控制单元基于顺应值来控制。例如，充气装置50的控制单元可以被配置为将顺应性值与预定阈值进行比较，以便确定是打开还是关闭比例阀530。然后，泵520能够基于是打开还是关闭比例阀530来被操作以输出气体。

如果比例阀530被打开，则控制泵520以便以等于所需输出流率F(＝C×R)加上通过比例阀530的流率F1的流率Fp(即，Fp＝F+F1)输出气体。如果比例阀430被关闭，则控制泵520以便以所需的流率(即，Fp＝F)输出气体。通过比例阀530的流率F1取决于压力P和比例阀的流动阻力R1，并且在一些实施例中，通过比例阀的流率F1可以由等式F1＝P/R1表示。

因此，在该实施例中，应当使用具有相对高的输出流率的单个标准泵420，以允许将充气装置耦合到大范围的不同尺寸的袖带。泵520的输出流率应当优选足够高以与要求用于充气的最大流率的袖带一起使用。因此，对于较大的袖带，诸如大腿袖带，比例阀530可以在流动阻力被设定为泄漏由泵520输出的少量气体的情况下打开，以实现所需的流率。对于较小的袖带，诸如新生儿袖带，能够因此控制比例阀530，以便减小到出口510的流率，以减小损坏袖带或使袖带过快充气的风险。

一旦完成袖带210充气和在袖带210充气期间执行的血压测量(其能够如以上参考图4所描述的)，则释放阀540能够被打开以便以快速的方式释放袖带210中的压力，从而最小化引起对象的不适感。

在该实施例中，能够将泵520的固定输出流率设置成使得泵520的速度在振荡的频带之外，由此使振荡信号中的伪影最小。具体地，在泵520是隔膜泵的一些实施例中，隔膜泵的固定输出流率可以被设置成使得由隔膜泵的操作引起的振荡不干扰动脉振荡的频带。

在根据图5的另外的实施例中，控制单元140可以控制泵520的输出和比例阀530的流动阻力两者，以在出口510处实现更大范围的气体流。

图6是在基于充气的NIBP测量装置中的根据本发明的另一实施例的充气装置的实现方式的电路图表示。基于充气的NIBP测量装置60的实现方式的布局被示出为电路图，所述电路图包括在形成充气装置的出口610、泵620、阀630和气体贮存器650以及释放阀640之间的连接。在操作中，出口610被连接至管660，并且管660被连接至袖带210，以便允许气体从气体贮存器650经由阀630传递到袖带210。在该实施例中，泵620被配置为具有固定的输出流率以向气体贮存器650提供气体流，即，无论充气装置正用来对哪个尺寸的袖带210充气，泵620的输出流率都相同。

在电路图中，阀630、释放阀640和管650被建模为电阻器，其中，阀630与气体贮存器650和出口610串联连接。阀630被示为可变电阻器，表明流动阻力能够被调节，并且还示出了表示阀630能够被打开(以允许气体流通过)和关闭(以防止气体流通过)的开关。释放阀640经由开关被连接到地面(例如，大气)，表示释放阀640被控制单元选择性地打开和关闭以选择性地将袖带210中的气体释放到大气中的能力。袖带210和气体贮存器650被建模为电容器(因为其存储空气或气体)，并且泵420被建模为电流源(因为其向电路中提供空气或气体)。将意识到，图6中所示的阀630和释放阀640的相对布置是示例性的，并且其能够与所示的布置不同地布置(例如，释放阀640可以更靠近袖带210或作为其一部分)。

泵620被用于对气体贮存器650加压。阀630是比例阀，其被配置为当比例阀530的流动阻力被调节时，允许气体贮存器650中存储的气体以可变速率流向出口610。在该实施例中，比例阀630在一侧被设置在泵620与气体贮存器650之间，而在另一侧设置在出口610上。这样，当比例阀630的流动阻力被调节时，可变速率的气体流能够通过出口610从气体贮存器650流到袖带210。此外，比例阀630具有可变的流动阻力，所述可变的流动阻力能够基于所需流率由控制单元或处理器/控制单元来控制。所述控制单元或处理器可以被配置为接收袖带210中的压力的变化率和顺应性值中的至少一项。该信息可以在袖带充气之前或期间确定、在充气装置60处通过通信模块(图6中未示出)从外部设备接收、或者由装置60的用户输入。所述控制单元然后还可以被配置为基于接收到的袖带210处的压力的变化率和顺应性值中的至少一项来确定所需的流率，以便控制比例阀630的流动阻力。所述控制单元还可以被配置为当气体贮存器650中的压力超过预定压力水平时关闭泵620，并且当气体贮存器650中的压力下降到另一预定压力水平以下时打开泵620。

由于比例阀630的流动阻力能通过控制单元控制，并且泵620的输出流率是固定的，因此，通过简单地控制比例阀630的流动阻力以使得存储于气体贮存器650中的至少一部分气体由气体贮存器650输出并以所需流率传递到出口610，就能够实现到出口610以及最终到袖带210的所需流率。所述控制单元还可以被配置为确定出口610处的所需流率，并且设置比例阀630的流动阻力，以使得通过阀630的气体流处于所需流率。

因此，在该实施例中，应当使用具有相对高的输出流率的单个标准泵620和/或具有相对高容量的气体贮存器，以允许充气装置被耦合至大范围的不同尺寸的袖带。对于较大的袖带，诸如大腿袖带，能够相应地控制比例阀630，以允许较高的流率到出口610以对袖带充气。对于较小的袖带，诸如新生儿袖带，能够相应地控制第一阀630以允许较低的流率到出口610以对袖带充气。

一旦完成袖带210的充气和在袖带210的充气期间执行的血压测量(其能够是如上文参考图4所描述的)，释放阀640就能够被打开以便以快速的方式释放袖带210中的压力以最小化对对象造成的不适感。

图7中的流程图示出了用于控制与基于充气的NIBP测量装置一起使用的充气装置的示例性方法。该方法能够通过如在图3-6中的任一副图中所示的充气装置来实施，并且将意识到，在一些实施例中，充气装置10能够包括用于使控制单元140能够执行该方法的计算机程序代码。

在可选的第一步骤S71中，能够确定袖带的所需流率。对于特定的袖带，该所需的流率可以是预定的或预设的，但是在其他实施例中，能够基于压力的变化率和顺应性值中的至少一项来确定。该信息(所需的流率、袖带的压力的变化率和/或顺应性值)可以在充气装置10的控制单元140处从外部设备(诸如远程计算机或远程存储器)接收，或者由装置10的用户输入。在一些实施例中，如上所述，顺应性值随着袖带中压力的变化而变化，并因此顺应性值在袖带充气期间被确定，且所需流率根据需要来确定/更新。

取决于充气装置10的配置(例如，如上文在图4、5或6中所示的)，该方法随后进行到步骤S73，或者进行到步骤S72和步骤S73两者。如果充气装置10包括具有能由控制单元140控制的可变输出流率的泵120以及具有固定流动阻力的阀130(例如，如图3所示)，则该方法进入步骤S72和S73两者。如果充气装置10包括具有固定输出流率的泵130以及具有能由控制单元140控制的可变流动阻力的阀，则该方法进行到S73。在泵120的输出流率是可变的并且阀130的流动阻力是可变的实施例中，该方法能够进行到步骤S72和S73两者。

在步骤S72中，控制泵的流率，以便以对袖带充气所需的流率向出口110提供气体流。如果所需的流率在装置10的泵120的可操作流率的范围内，则控制单元140将泵120的输出流率控制为所需的流率，并且关闭阀130，以使得没有气体泄漏到大气中。然而，如果所需的流率低于泵120的最小可操作流率，则控制单元140将泵120的输出流率控制为合适的流率，并且控制阀130打开以将由泵120输出的一些气体流泄漏到大气，由此以所需的速率向出口110(以及因此向袖带)提供气体流。在一些其他实施例中，阀130的打开和/或关闭可以基于顺应性值。在这些实施例中，然后可以基于阀130是打开还是关闭来操作泵120以输出气体。

在步骤S73中，控制阀130的流动阻力，以便以所需的流率向出口110提供气体流。例如，对于这样的布置，其中泵120的输出流率是固定的，并且阀130被配置为将气体流的部分从泵120泄漏到大气中，而其余气体流传递到出口110，例如如在图5中所示(阀530)，控制阀130的流动阻力并且打开阀130，使得泄漏由泵120输出的适当量的气体(以固定的输出流率)，从而导致气体流以所需的流率到出口110。在一些其他实施例中，阀130的流动阻力的控制可以基于在袖带充气之前测量出的顺应性值。

如上所述，在一些实施例中，充气装置10可以包括具有可变输出流率的泵120以及具有可变流动阻力的阀130。在这种情况下，阀130的流动阻力和泵120的输出流率都能够被控制以实现所需的流率，这与图4和图5所示的实施例一致。

在充气装置10包括气体贮存器和可变流动阻力阀130的实施例中，所述方法从步骤S71进行到步骤S73，在步骤S73中，控制阀130的流动阻力以在打开阀130时提供将气体流从气体贮存器/泵120以所需的流率提供到出口110。

在一些实施例中，所需的流率可以是预定值，例如由基于充气的NIBP测量装置的制造商或用于NIBP测量装置的袖带提供的预定值，或者是在另一实体(例如单独的设备)处确定的值。在其他实施例中，能够基于袖带中的压力的所需变化率或顺应性值中的至少一项来确定所需的流率。

因此，在该方法中，通过控制泵120的流率和/或沿着在泵120和出口110之间的流动路径设置的阀130的流动阻力，来实现进入基于充气的NIBP测量装置的可充气袖带中的所需流率。

因此，提供了一种用于基于充气的NIBP测量装置的充气装置及其操作方法，其允许袖带根据期望的或所需的流率充气，以适应大范围的不同袖带尺寸和材料，和/或防止引起振荡伪影，而无需修改泵的部件或实施复杂的控制技术。

虽然已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分发在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分发，例如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种用于与基于充气的非侵入式血压NIBP测量装置一起使用的充气装置，所述充气装置包括：

出口，其被配置为耦合到所述基于充气的NIBP测量装置的袖带；

泵，其被配置为以输出流率输出气体流；

阀，其沿着在所述泵与所述出口之间的流动路径来设置，用于在对所述袖带的充气期间将由所述泵输出的所述气体流的部分选择性地传递到大气，所述气体流的所选择的部分不被传递到所述袖带；以及

控制单元，其被配置为控制所述阀的流动阻力，从而以所需的流率向所述出口提供气体流以对所述袖带充气。

2.根据权利要求1所述的充气装置，其中，所述阀是泄漏阀，所述泄漏阀被配置为当所述泄漏阀被打开时将由所述泵输出的所述气体流的部分传递到大气，其中，所述泄漏阀的流动阻力是固定的，并且所述控制单元被配置为：控制对所述泄漏阀的切换，并且控制所述泵以调节所述泵的所述输出流率从而以所述所需的流率向所述出口提供气体流。

3.根据权利要求2所述的充气装置，其中，所述控制单元被配置为：当所述所需的流率低于所述泵的最小流率时打开所述泄漏阀，以便将由所述泵输出的所述气体流的部分传递到大气。

4.根据权利要求2所述的充气装置，其中，所述控制单元被配置为基于顺应性值打开所述泄漏阀，以便将由所述泵输出的所述气体流的部分传递到大气。

5.根据权利要求1所述的充气装置，其中，所述阀是比例阀，所述比例阀被配置为当所述比例阀被打开时将由所述泵输出的所述气体流的部分传递到大气，并且其中，所述控制单元被配置为控制所述比例阀的所述流动阻力从而以所述所需的流率向所述出口提供气体流。

6.根据权利要求5所述的充气装置，其中，所述控制单元被配置为：当所述所需的流率低于所述泵的所述输出流率时打开所述比例阀，以便将由所述泵输出的所述气体流的部分传递到大气，其中，所述控制单元被配置为控制所述比例阀的所述流动阻力以便以所述所需的流率向所述出口提供气体流。

7.根据权利要求5所述的充气装置，其中，所述控制单元被配置为基于顺应性值打开所述比例阀，以便将由所述泵输出的所述气体流的部分传递到大气。

8.根据权利要求5、6或7中的任一项所述的充气装置，其中，所述泵的所述输出流率是固定的。

9.根据权利要求5、6或7中的任一项所述的充气装置，其中，所述控制单元被配置为控制所述泵以调节所述泵的所述输出流率。

10.根据权利要求1-7中的任一项所述的充气装置，其中，所述所需的流率是基于顺应性值和所述袖带中的压力的变化率中的至少一项来确定的。

11.根据权利要求1-7中的任一项所述的充气装置，还包括与可充气袖带流体连通以用于选择性地使所述袖带放气的释放阀。

12.一种基于充气的非侵入式血压NIBP测量装置，包括：

根据权利要求1至11中的任一项所述的充气装置；

传感器，其被配置为当在操作中可充气袖带被放置在对象的身体部位周围时测量所述身体部位中的动脉振荡，其中，所述袖带被耦合到所述充气装置的所述出口并且由所述充气装置充气；

其中，所述充气装置的所述控制单元或者所述基于充气的NIBP测量装置中的处理单元被配置为：从所述传感器接收动脉振荡的测量结果，并且基于接收到的测量结果来确定所述对象的血压。

13.一种控制用于与基于充气的非侵入式血压NIBP测量装置一起使用的充气装置的方法，所述充气装置包括：出口，其被配置为耦合到所述基于充气的NIBP测量装置的袖带；泵，其被配置为以输出流率输出气体流；阀，其沿着在所述泵与所述出口之间的流动路径来设置，用于在对所述袖带的充气期间将由所述泵输出的所述气体流的部分选择性地传递到大气，所述气体流的所选择的部分不被传递到所述袖带，在所述充气装置的控制单元中的所述方法包括：

控制所述阀的流动阻力，从而以所需的流率向所述出口提供气体流以对所述袖带充气。

14.一种在其中嵌入有计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码被配置为使得在由合适的控制单元运行时，使所述控制单元执行根据权利要求13所述的方法。