CN111343912A - 基于充气的无创血压监测器的充气装置和操作其的方法 - Google Patents

Abstract

根据一方面，提供了一种用于在基于充气的无创血压NIBP测量装置中使用的充气装置(10)，所述充气装置包括：出口(110)，所述出口(110)被配置为被耦合到基于充气的所述NIBP测量装置的袖带；多个泵(120)，每个泵被配置为向所述出口输出气体流；以及控制单元(130)，所述控制单元(130)被配置为启用所述多个泵中的至少一个以基于所需的流率向所述出口输出气体流来给所述袖带充气，和/或控制所述多个泵中的至少一个的流率以基于所需的流率向所述出口输出气体流来给所述袖带充气。

Description

基于充气的无创血压监测器的充气装置和操作其的方法

技术领域

本发明涉及用于基于充气的无创血压测量装置的充气装置和操作其的方法，并且具体涉及提供适合于与在尺寸和材料方面变化的大范围的不同可充气袖带一起使用的充气装置。

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。无创动脉血压(NIBP)通常是通过缓慢地改变缠绕在对象的上臂周围的袖带中的压力来测量的。NIBP要么是通过测量来自袖带远端的声音(基于柯氏音的听诊方法)来确定的，要么是通过测量由手臂和肱动脉的体积脉动引起的袖带的压力脉动并从这些压力脉冲的包络线提取特征(振荡测量方法)来确定的。该振荡测量方法是容易自动化且广泛使用的。

典型的听诊或振荡测量方法背后的原理通过图1和图2来图示，图1和图2分别示出了随着时间被施加于袖带的压力和随着时间在可充气袖带处测量的压力。y-轴示出了袖带压力，并且x-轴示出了时间。

为了使用听诊方法或振荡测量方法执行基于放气的NIBP测量，围绕对象的上臂给袖带充气直至血流被阻塞。随后，袖带压力如在图1中示出的那样被缓慢地逐步降低或在其他类型的测量技术中被线性地降低。在袖带压力的降低期间测量的信号然后用来确定收缩血压(SBP，即心动周期期间的最大血压)和舒张血压(DBP，即心动周期期间的最小血压)。在该过程期间，对象(例如患者)可能经历不适，并且这通过图1中的线下方的面积来表示。时间和压力的乘积导致不适的水平——换言之，长时间的高压力对于对象来说是不舒服的，并且如果被施加更长的时段，较低的压力也会导致相同水平的不适。

如图2中示出的，在听诊方法中，SBP和DBP根据柯氏音的开始和消失来确定，柯氏音能够使用被医疗保健专业人员放置在袖带远侧的臂动脉上面的听诊器来监听。在振荡测量方法中，SBP和DBP根据观察到的袖带压力振荡来确定。当袖带压力接近平均动脉血压时，这些振荡的振幅最大。SBP和DBP通常被确定作为袖带压力，其中，振荡幅度在峰值振荡振幅的特定百分比范围(特征比)内。对于DBP，常用的特征比为大约70％至80％，而对于SBP，常用的特征比为大约50％至60％。

基于放气的技术的一个问题(诸如上面描述的问题)是被引入到对象(通过图1中的线下方的面积表示)的不适。特定水平以上的压力能够引起不适并且甚至疼痛，由于被袖带本身施加的压力或由于袖带远侧的肢体的部分中的静脉血液的积聚(静脉池化)。这些压力被施加于对象时间越长，对对象造成更多不适。

基于放气的NIBP测量的另一问题是测量本身的长持续时间。基于放气的NIBP测量通常花费大约40秒来完成单个测量。该持续时间会由于由压力水平引起的不适而被对象(例如患者)感受为太长，并且它也会影响通常针对多个患者执行血压测量的医学人员的工作流。此外，血压随着时间的固有变异性能够使袖带的放气期间的血压测量失真。

NIBP测量的舒适性能够在三个方面中的任一个或全部进行改善：总测量时间(其中，降低是期望的)、所到达的最大袖带压力(其中，更低的最大压力是期望的)和袖带压力随着时间的积分(其中，更小的积分是期望的)。当然，舒适性的这种增加不应当以超过可接受极限的NIBP测量的准确性为代价。

除了上面描述的在袖带的放气期间测量BP的测量技术的类型之外，还开发了当袖带正被充气时能够测量BP的装置。这能够降低总测量时间(在一些情况下降至大约20秒)，因为一旦已经实现BP测量，放气就能够相对快速地发生，并且因此，能够导致对于对象来说更舒服的(如通过图1中的虚线示出的)测量。

一种现有的测量装置使用固定流量(即固定的mL/s，可变的mmHg/s)来给袖带充气，并且另一装置使用固定压力速率(即固定的mmHg/s，可变的mL/s)。固定流量解决方案导致设备仅针对小范围的袖带起作用，因为对于更小的袖带，充气会太快(即太少数量的振荡以致于不能获得SBP和DBP的准确估计)，并且对于更大的袖带，测量变得缓慢。固定压力速率(即压力在固定时间段内的一定增加)解决方案通过针对某一期望压力速率改变流量来解决这些问题。然而，该方案的具体问题是为了兼容与大范围的袖带一起，必须生成宽范围的流量，并且普通泵难以生成跨越从新生儿袖带到大腿袖带的范围的宽范围的流量。

发明内容

使用特定泵给血压袖带充气的可以导致仅针对特定范围的袖带和/或其他设置的期望的充气速率。即，如果选择能够生成高的最大流量的泵，它可能不能以准确的方式生成低流量。特定的问题可能涉及根本不泵送(被称为泵失速)或诱发与要被测量以确定血压的动脉振荡不可分的振荡。另一方面，如果选择能够递送低流量的泵，它则会不能生成高流量。这些问题导致血压测量设备仅能够应付一定范围的袖带尺寸；具有大的最大流量的泵不能用来针对小袖带获得有效的测量，并且反之亦然。

另一问题是，泵的使用能够诱发感兴趣信号中的多余振荡(即由动脉诱发的袖带振荡的测量)。特别地对于低流量，这些诱发的振荡可能在与动脉振荡相同的频带中，这使这些信号的分离非常困难。这能够导致期望信号中的可能使血压测量更不准确或甚至不可能分析的伪迹。

解决上面提到的问题的一种尝试是使用齿轮箱来降低泵的马达的速度。该方法的缺点是齿轮箱中的齿轮的换挡可以引起袖带的充气速度的不连续性，这进而可以引起袖带处的振荡的失真。

因此，需要解决上面讨论的问题并且同时不涉及现有泵的复杂调整或复杂控制的用于在基于充气的NIBP测量装置中使用的充气装置和操作所述充气装置的方法。

根据第一方面，提供了一种用于在基于充气的无创血压NIBP测量装置中使用的充气装置，所述充气装置包括：出口，其被配置为被耦合到基于充气的所述NIBP测量装置的袖带；多个泵，每个泵被配置为向所述出口输出气体流；以及控制单元，其被配置为启用所述多个泵中的至少一个以基于所需的流率向所述出口输出气体流来给所述袖带充气，和/或控制所述多个泵中的至少一个的流率以基于所需的流率向所述出口输出气体流来给所述袖带充气。

在一些实施例中，所述所需的流率可以基于所述袖带处的压力的变化率和顺应性值中的至少一个来确定。

在一些实施例中，所述多个泵可以包括第一泵和第二泵，所述第一泵被配置为在第一流率范围内输出气体流，所述第二泵被配置为在第二流率范围内输出气体流，其中，所述第一范围可以包括比所述第二范围更高的流率，并且其中，所述控制单元可以被配置为启用所述第一泵和所述第二泵中的一个或两者以从一个或多个启用的泵向所述出口以所述所需的流率提供气体流。

在一些实施例中，所述第一泵和所述第二泵中的至少一个的启用和/或禁用可以被逐渐地执行。

在一些实施例中，所述第一泵可以是隔膜泵，并且所述第二泵可以是压电泵。

在一些实施例中，所述多个泵中的每个泵可以被配置为在流率范围内输出气体，并且所述控制单元可以被配置为启用所述多个泵中的至少一个以输出气体流，并且控制所述多个泵中的所述至少一个的所述流率以所述所需的流率向所述出口提供气体流。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为启用所述多个泵中的每个泵以向所述出口提供气体流。

在一些实施例中，所述控制单元可以被配置为控制所述启用的泵中的每个以相同的或基本上相同的流率输出气体流。

在一些实施例中，所述多个泵中的每个泵可以被配置为以固定流率输出气体流，并且所述控制单元可以被配置为启用所述多个泵中的至少一个以从所述启用的泵向所述出口以所述所需的流率提供气体流。

在一些实施例中，所述多个泵中的每个泵可以以相同或基本上相同的固定流率输出气体流。

根据与第一方面相关并且可适于第一方面的任何实施例的方面，提供了一种用于在基于充气的无创血压NIBP测量装置中使用的充气装置，所述充气装置包括：出口，其被配置为被耦合到基于充气的所述NIBP测量装置的袖带；多个泵，每个泵被配置为向所述出口输出相应的气体流以在所述出口处产生用于给所述袖带充气的气体流；以及控制单元，其被配置为(i)启用所述多个泵中的至少一个以向所述出口输出相应的气体流，其中，被所述控制单元启用的泵的数量基于在所述出口处的用于给所述袖带充气的气体的所需的流率，和/或(ii)控制所述多个泵中的至少一个以相应的流率处向所述出口输出相应的气体流，其中，所述多个泵中的所述至少一个的所述相应的流率基于所述所需的流率来控制。

根据第二方面，提供了一种基于充气的无创血压NIBP测量装置，包括：根据第一方面的或与第一方面相关的方面的充气装置，用于放置在对象的身体部分周围的可充气袖带，所述可充气袖带被耦合到所述充气装置的所述出口；以及传感器，其被配置为当所述袖带正在被所述充气装置充气时测量所述对象的所述身体部分中的动脉振荡；其中，所述充气装置的所述控制单元或基于充气的所述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，并且基于所述所接收的测量结果来测量所述对象的所述血压。

在一些实施例中，所述基于充气的无创血压NIBP测量装置可以还包括被连接到所述可充气袖带的放气阀，所述放气阀用于选择性地给所述袖带放气。

根据第三方面，提供了一种控制与基于充气的无创血压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，其被配置为被耦合到基于充气的所述NIBP测量装置的袖带；多个泵，每个泵被配置为向所述出口输出气体流，所述方法在所述控制单元的控制单元中包括：启用所述多个泵中的至少一个以基于所需的流率向所述出口输出气体流来给所述袖带充气，和/或控制所述多个泵中的至少一个的流率以基于所需的流率向所述出口输出气体流来给所述袖带充气。

在一些实施例中，所述方法可以还包括基于所述袖带处的压力的变化率和顺应性值中的至少一个来确定所述所需的流率。

在一些实施例中，所述多个泵可以包括第一泵和第二泵，所述第一泵被配置为在第一流率范围内输出气体流，所述第二泵被配置为在第二流率范围内输出气体流，其中，所述第一范围可以包括比所述第二范围更高的流率，并且所述方法可以还包括启用所述第一泵和所述第二泵中的一个或两者以从一个或多个启用的泵向所述出口以所述所需的流率提供气体流。

在一些实施例中，所述方法可以还包括逐渐地启用和/或禁用所述第一泵和所述第二泵中的至少一个。

在一些实施例中，所述多个泵中的每个泵可以被配置为在流率范围内输出气体，并且所述方法可以还包括启用所述多个泵中的至少一个以输出气体流，并且控制所述多个泵中的所述至少一个的所述流率以所述所需的流率向所述出口提供气体流。

在一些实施例中，所述方法可以还包括启用所述多个泵中的每个泵以向所述出口提供气体流。

在一些实施例中，所述方法可以还包括控制所述启用的泵中的每个以用相同的或基本上相同的流率输出气体流。

在一些实施例中，所述多个泵中的每个泵可以被配置为以固定流率输出气体流，并且所述方法可以还包括启用所述多个泵中的至少一个以从所述启用的泵向所述出口以所述所需的流率提供气体流。

在一些实施例中，所述方法可以还包括以相同的固定流率输出气体流。

根据与第三方面相关并且可适于第三方面的任何实施例的方面，提供了一种控制与基于充气的无创血压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，其被配置为被耦合到基于充气的所述NIBP测量装置的袖带；多个泵，每个泵被配置为向所述出口输出相应的气体流以在所述出口从产生用于给所述袖带充气的气体流，所述方法在控制单元中包括(i)启用所述多个泵中的至少一个以向所述出口输出相应的气体流，其中，被所述控制单元启用的泵的数量基于在所述出口处的用于给所述袖带充气的气体的所需的流率，和/或(ii)控制所述多个泵中的至少一个以用相应的流率向所述出口输出相应的气体流，其中，所述多个泵中的所述至少一个的所述相应的流率基于所述所需的流率来控制。

根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括具有被实施在其中的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，在被合适的计算机、处理器或控制单元执行时，使所述计算机、处理器或控制单元执行根据第三方面或与第三方面相关的方面的方法。

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所述多个泵。

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是显而易见的并且得以阐明。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了更清楚地示出它可以如何被实施，现在将会仅以范例的方式参照附图，其中：

图1是针对常规听诊或振荡测量NIBP测量装置和针对基于充气的NIBP测量装置的袖带压力对时间的曲线图；

图2是针对常规听诊或振荡测量NIBP测量装置的袖带压力对时间的另一曲线图；

图3是根据本发明的实施例的充气装置的示意图；

图4示出了基于充气的NIBP测量装置中的根据本发明的实施例的充气装置的实施方式的电路图表示；

图5示出了基于充气的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施方式的电路图表示；

图6是图示用于操作根据本发明的一般实施例的充气装置的示范性方法的流程图；并且

图7是图示用于操作根据图4中示出的实施例的充气装置的另一示范性方法流程图。

具体实施方式

如上面描述的，在袖带的充气期间而非在袖带从足以阻止肢体中的血液流动的峰值压力的放气期间测量对象的血压(BP)允许BP测量被更快地完成，这有助于改善对于对象来说的BP测量的舒适性。作为该测量过程的一部分，袖带应当以专用的充气速率被充气到所需的压力，并且下文中描述的充气装置提供了与适合于大范围的不同袖带尺寸和材料的基于充气的BP测量相关的灵活解决方案，而无需对泵的复杂调整或复杂控制流程的引入。如已知的，袖带能够被放置或缠绕在对象的身体的一部分周围，并且袖带被充气以将压力施加于袖带下方的身体部分。

在图3中示出了根据本发明的实施例的用于在基于充气的无创血压(NIBP)测量装置中或与基于充气的无创血压(NIBP)测量装置一起使用的充气装置。充气装置10是用于以所需的或期望的流率为基于充气的NIBP测量装置中的袖带提供气体流。充气装置10包括出口110和多个泵120。控制单元130被连接到多个泵120以控制多个泵120的操作。控制单元130控制多个泵120中的至少一个以基于所需的流率从出口110输出气体流(例如空气)。

所需的流率可以基于袖带中的压力的所需的变化率和顺应性值中的至少一个来确定。顺应性值能够是能够为袖带的顺应性、臂的顺应性和袖带的缠绕的顺应性的组合的总顺应性值。袖带的顺应性被定义为进入袖带的气体流的速率除以袖带中的压力增加的速率。该总顺应性值不是恒定的，而是取决于袖带中的压力。因此，顺应性值能够基于袖带中的压力、袖带的尺寸、袖带的测量的弹性、袖带下方的组织的可压缩性和袖带围绕身体部分的缠绕的紧度中的至少一个来确定。顺应性值和/或顺应性值的确定可以基于的因素中的任一个可以在袖带的充气之前或期间被确定。所需的流率能够使用反馈回路基于压力的期望的改变率和压力的实际的改变率来控制。

出口110被配置为被耦合到基于充气的NIBP测量装置的可充气袖带。在一些实施例中，出口110被配置为使得它能够被可拆卸地耦合到具有不同尺寸的袖带，例如普通的臂袖带、新生儿袖带和大腿袖带。

多个泵120被配置为向出口110输出气体流(例如空气)。在一些实施例中，所述多个泵中的每个泵120被配置为以固定输出流率提供气体流。即，当每个泵120被启用(即操作)时，泵120以固定输出流率提供气体流(即泵120的流率不是可变的)。在这些实施例中，多个泵中的每个泵120能够以相同的固定输出流率或基本上相同的固定输出流率输出气体流，因为输出流率可以由于公差和/或校准等的差异而从泵到泵发生改变。备选地，多个中的泵120能够以相应的固定输出流率输出气体流(即泵120中的一个或多个能够具有与其他泵120不同的固定输出流率)。

在备选实施例中，多个泵120中的至少一个可以被配置为以可变流率输出气体流。即，多个泵120中的至少一个能够被配置为以从泵120能够操作的流率范围选择的流率输出气体流。代替流率的选择，流率也能够是在操作范围内连续的。泵120的输出流率能够通过控制单元130来控制。在一些实施例中，多个中的每个泵120可以被配置为以可变流率输出气体流。在这些实施例中，所述多个泵中的泵120中的每个可以具有相同的或基本上相同的流率操作范围，或者泵120中的一个或多个可以具有与其他泵120不同的流率操作范围。在一些实施例中，不同的操作范围可以与彼此中的一些或全部交叠，但是在其他实施例中，不同的操作范围可以是非交叠的。

控制单元130被连接到泵120并且控制泵120的操作，使得泵120在出口110处以所需的流率提供气体流。具体地，控制单元130被配置为根据需要而选择性地启用和禁用泵120中的每个(即激活或停用)。在多个泵120中的一个或多个具有可变流率的实施例中，控制单元130被配置为将该泵120的输出流率控制到适当的速率(例如经由适当的控制信号)。

控制单元130能够利用软件和/或硬件以多种方式实施，以执行下面描述的各种功能。控制单元130可以包括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/或控制控制单元130的部件实现所需的功能的一个或多个微处理器或数字信号处理器(DSP)。控制单元130可以被实施为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和相关联的电路)的组合。可以在本公开的各种实施例中采用的部件的范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)。

在各种实施方式中，控制单元130可以与一个或多个存储器单元(未示出)相关联或包括一个或多个存储器单元(未示出)，所述一个或多个存储器单元包括任何类型的存储器，诸如包括易失性和非易失性计算机存储器的高速缓冲存储器或系统存储器，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130或相关联的存储器单元也能够用于存储能够被控制单元130中的处理器执行以执行本文中描述的方法的程序代码。

在下面更详细地描述的一些特定实施例中，多个泵120中的每个被配置为以可变输出流率输出气体流，并且控制单元130被配置为启用泵120中的一个或多个来提供气体流，并且基于所需的流率控制一个或多个启用的泵120的流率。例如，在一些实施例中，多个泵120能够包括被配置为在第一流率范围内输出气体流的第一泵和被配置为在第二流率范围内输出气体流的第二泵，其中，第一范围包括比第二范围更高的流率。在一些情况下，第一范围内的流率能够高于第二范围中的流率(即使得第一范围和第二范围不交叠)。控制单元130能够启用第一泵120和第二泵120中的一个或两个，并且控制输出流率以所需的流率从启用的泵120或泵120向出口110提供气体流。关于图4和5描述了这些实施例的示范性实施。

在其他实施例中，多个泵120中的每个被配置为以相应的固定输出流率输出气体流(其中，相应的固定输出流率能够是相同的、或基本上相同的、或不同的)，并且控制单元130被配置为启用多个泵120中的至少一个来以所需的流率从启用的泵120向出口提供气体流。例如，在一些实施例中，多个泵120均可以被配置为具有相同的或基本上相同的固定流率，并且控制单元130可以被配置为确定多个泵120中的多少个要启用以便实现所需的流率。关于图5描述了这些实施例的示范性实施方式。

应意识到，图3仅示出了图示本发明的该方面所需的部件，并且在实际的实施方式中，充气装置10可以包括除了所示出的那些之外的部件。例如，充气装置10可以包括由于安全原因的一个或多个阀、用于为多个泵120和控制单元130提供电力的电池或其他电源、用于存储程序代码的存储器、和/或允许用户(例如对象或医疗保健专业人员)与充气装置10交互并且控制充气装置10的一个或多个接口部件。

图4是基于充气的NIBP测量装置中的根据本发明的实施例的充气装置的实施方式的电路图表示。在该实施例中，多个泵120包括第一泵20和第二泵22。基于充气的NIBP测量装置12的实施方式的布局被示为包括形成充气装置的出口110、第一泵20和第二泵22与放气阀140之间的连接的电路图。在操作中，出口110被连接到管28，并且管28被连接到袖带30，以便允许气体从第一泵20和/或第二泵22传到袖带30(取决于第一泵20和第二泵22中的哪一个被启用)。放气阀140被连接到袖带30(未示出)和/或管28并且到大气，以便允许袖带30在血压测量已经被完成之后的放气。应意识到，图4中示出的出口110和放气阀140的相对布置是示范性的，并且它们能够与所示出的不同地被布置(例如放气阀140能够相对于出口110位于袖带30的一侧上而非位于第一泵20和第二泵22的一侧上)。

在电路图中，放气阀140被建模为经由开关被连接到地(例如大气)的电阻器(即当开关被闭合时，放气阀允许气体流在那里通过)，管28被建模为电阻器(因为它提供基于管28的尺寸的对气体流的一定阻力)，袖带30被建模为电容器(因为它存储空气或气体)，并且泵20、22被建模为相应的电流源(因为它们将空气或气体提供到电路内)。

在该实施例中，第一泵20是能够提供相对大的最大气体流率(例如2-70mL/s)的泵，并且第二泵22是能够在低流量范围(例如0-3mL/s)内提供气体流的泵。第一泵20可以是隔膜泵并且第二泵22可以是压电泵，但是本领域技术人员应意识到其他类型的泵能够被使用。第一泵20被配置为在第一流率范围内输出气体流，并且第二泵22被配置为在第二流率范围内输出气体流。由于第一泵20大于第二泵22，因此第一范围包括比第二范围更大的流率。在一些实施例中，第一范围内的流率高于第二范围内的流率(即范围不交叠)。泵20、22中的哪一个被启用以及第一泵20和第二泵22的流率由充气装置处的控制单元(图4中未示出)或基于充气的NIBP测量装置12处的处理器/控制单元来控制。控制单元或处理器可以被配置为接收袖带30中的压力的变化率和顺应性值中的至少一个。该信息可以通过充气装置12处的通信模块(图4中未示出)从外部设备接收，或由装置12的用户输入。控制单元或处理器可以还被配置为基于所接收的袖带30中的压力的变化率和顺应性值中的至少一个确定所需的流率，并且相应地控制第一泵20和第二泵22中的至少一个的操作。

如果所需的流率在第一范围内，即在第一泵20的可操作范围内，控制单元130启用第一泵20并且控制第一泵20的流率以便以所需的流率输出气体流。在这种情况下，第二泵22将被禁用或停用，使得它不输出气体流。类似地，如果所需的流率在第二范围内，即在第二泵22的可操作范围内，控制单元130启用第二泵22并且控制第二泵22的流率以便以所需的流率输出气体流。在这种情况下，第一泵20将会被禁用或停用，使得它不输出气体流。在一些情况下，如果所需的流率高于第一泵20的最大可操作流率，控制单元130能够启用第一泵20和第二泵22两者，使得两个泵都以其相应的流率输出气体流(即来自第一泵20的气体流和来自第二泵22的气体流的组合)以在出口110处形成组合的气体流。

在一些实施例中，其在不能精细控制第一泵20的输出流率的情况下(例如在输出流率仅能够逐步改变而非被平滑地调整的情况下)能够有用，如果所需的流率在第一范围内但是不等于能够由第一泵20输出的流率中的一个，那么控制单元能够启用第一泵20并控制第一泵20以在所需的流率之下的流率输出气体，并且启用第二泵22并控制第二泵22以使得来自第一泵20和第二泵22的组合的气体流在所需的流率处或在所需的流率附近的流率输出气体。

因此，在该实施例中，标准较高流量泵和标准较低流量泵能够用来增加装置12的总流量范围，以允许充气装置被耦合到大范围的不同尺寸的袖带。对于更大的袖带(诸如大腿袖带)，第一泵20能够(在一些情况下与第二泵22一起)用来输出相对高的流率，以合适的且合理的速率给袖带充气。对于更小的袖带(诸如新生儿袖带)，第二泵22能够用来输出低流率(并且第一泵20被停用或禁用)，以所需的压力变化率给袖带30充气并且降低损坏袖带的风险。

而且，在一些实施例中，第一泵20和第二泵22的启用或停用能够被逐渐执行，以便避免可以干扰血压的测量的诱发的伪迹。

当袖带30正在被(一个或多个)泵20、22充气时，能够使用来自NIBP测量装置12中的传感器的测量进行血压测量。传感器被配置为当袖带30正在被充气时测量对象的身体部分中的动脉振荡。该传感器可以是被配置为测量由袖带下方的动脉中的动脉血液的脉动产生的袖带压力的变化的压力传感器。在一些实施例中，传感器可以包括被配置为在充气期间测量对象的脉搏率的脉搏率传感器。在一些实施例中，传感器可以包括光电体积描记(PPG)传感器和加速度计或心电图(ECG)传感器，但是本领域技术人员应意识到其他类型的心率传感器能够被使用，诸如相机、雷达、心阻抗图、心音传感器等。在使用中，传感器可以被附接到或以另外的方式与对象的身体的适当部分接触，以便测量动脉振荡。在一些实施例中，传感器可以与袖带集成在一起，使得对象或医疗保健专业人员仅需要将袖带缠绕或放置在身体部分周围，以便开始使用NIBP测量装置12。

一旦对于要被获得的BP测量，传感器已经完成足够的动脉振荡测量，放气阀140就能够被打开以便快速地释放可充气袖带30中的压力以最小化对对象造成的任何不适。

由传感器测量的动脉振荡然后在充气装置的控制单元或NIBP测量装置12的处理/控制单元处被接收，充气装置的控制单元或NIBP测量装置12的处理/控制单元然后被配置为基于所接收的动脉振荡测量确定对象的血压。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计的加速度信号，以提取由循环系统中的血液的心脏/脉搏的跳动引起的移动。在一些实施例中，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，传感器能够与控制单元或处理单元无线地通信。

图5是基于充气的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施方式的电路图表示。基于充气的NIBP测量装置14的实施方式的布局被示为包括出口110和形成充气装置的多个泵31、32、34、36、38以及放气阀140之间的连接的电路图。在操作中，出口110被连接到管28并且管28被连接到袖带30，以便允许气体从多个泵31、32、34、36、38通过到达袖带30(取决于哪些泵被启用)。放气阀140被连接到袖带30(未示出)和/或管28并且被连接到大气，以便允许在血压测量已经完成之后给袖带30放气。应意识到，尽管图5示出了五个泵，但是充气装置能够具有多于或少于五个泵。

在电路图中，放气阀140被建模为经由开关被连接到地(例如大气)的电阻器(即当开关被闭合时，放气阀允许气体流在那里通过)，管28被建模为电阻器(因为它提供基于管28的尺寸的对气体流的一定阻力)，袖带30被建模为电容器(因为它存储空气或气体)，并且泵31、32、34、36、38被建模为相应的电流源(因为它们将空气或气体提供到电路内)。

多个泵31、32、34、36、38中的每个能够是压电泵，但是应意识到，其他类型的泵能够被使用。在一些情况下，每个泵是相同的类型，但是在其他情况下，一个或多个泵能够不同于其他泵。

在与图5相关的第一组实施例中，多个泵31、32、34、36、38被配置为以相同的固定流率或以基本上相同的流率输出气体流，因为输出流量可以由于公差和/或校准等方面的差异而从泵到泵发生改变。例如，对于高流量压电泵，相同的固定流率可以为大约4mL/s。多个泵31、32、34、36、38中的每个能够由充气装置处的控制单元(图5中未示出)或基于充气的NIBP测量装置14处的处理器/控制单元基于所需的流率个体地启用。控制单元或处理器可以被配置为接收袖带30中的压力的变化率和顺应性值中的至少一个。该信息可以通过充气装置处的通信模块(图5中未示出)从外部设备接收，或由装置14的用户输入。控制单元或处理器可以还被配置为基于所接收的袖带30中的压力的变化率和顺应性值中的至少一个确定所需的流率，并且相应地启用多个泵31、32、34、36、38中的至少一个。例如，如果对于血压测量来说需要40mL/s的流率，十个上面提到的高流量压电泵将会需要被启用以实现该流率。

由于在该实施例中多个泵31、32、34、36、38中的每个被配置为以相同的或基本上相同的流率输出气体流，控制单元能够确定多个泵31、32、34、36、38中的多少个要启用以从启用的泵向出口110以所需的流率提供气体流，并且控制单元然后能够启用该数量的泵。例如，控制单元能够通过将所需的流率R除以单个泵的固定输出流率F来确定所需的泵的数量N。应意识到，多个泵31、32、34、36、38中的每个能够被配置为具有相对低的固定流率以便适应更低的所需的流率，但是这需要很多泵以便实现相对高的所需的流率。还应意识到，在该组实施例中，被提供给出口110的流率的分辨率将会取决于充气装置中的泵的数量和固定输出流率。

因此，在该实施例中，多个标准泵能够被启用，同时允许充气装置被耦合到大范围的不同尺寸的袖带。对于更大的袖带(诸如大腿袖带)，更多的泵能够被启用以便共同在出口110处输出相对高的流率以合适的且合理的流率给袖带充气。对于更小的袖带(诸如新生儿袖带)，更少的泵能够被启用(例如一个)以输出相对低的流率，从而以所需的压力变化率给袖带30充气并且降低损坏袖带的风险。

一旦袖带30的充气和在袖带30的充气期间执行的血压测量完成(其能够是如在上面参考图4描述的)，放气阀140就能够被打开以便以快速的方式释放袖带30中的压力来最小化对对象造成的不适。

尽管在上面描述了多个泵31、32、34、36、38中的每个被配置为以相同的或基本上相同的固定流率输出气体流，但是在另一组实施例中，多个泵31、32、34、36、38中的每个可以被配置为以流率范围内的流率输出气体流(即每个泵的输出流率是可变的)。多个泵31、32、34、36、38中的每个能够被个体地启用，并且响应的输出流率由充气装置处的控制单元(图5中未示出)或基于充气的NIBP测量装置14处的处理器/控制单元基于所需的流率来控制。在一些实施例中，控制单元启用所有泵31、32、34、36、38，并且控制每个泵31、32、34、36、38以相同的或基本上相同的流率提供气体流(例如通过向每个泵31、32、34、36、38提供相同的控制信号)。控制单元因此一起控制所有泵31、32、34、36、38的输出流率以在出口110处以所需的流率产生气体流。如同上面的第一组实施例，应意识到，多个泵31、32、34、36、38中的每个能够被配置为具有相对低的固定流率以便适应更低的所需的流率，但是这需要很多泵以便实现相对高的所需的流率。还应意识到，在该组实施例中，被提供给出口110的流率的分辨率将会取决于充气装置中的泵的数量和每个泵的输出流率的步长。还应意识到，在该组实施例中，被提供给出口110的流率的分辨率将会取决于充气装置中的泵的数量和每个泵的固定输出流率。

图6中的流程图图示了用于控制用于在基于充气的NIBP测量装置中使用的充气装置的示范性方法。该方法能够由如图3-5中的任一个中示出的充气装置来实施。应意识到，在一些实施例中，充气装置10能够包括用于使得控制单元130能够执行所述方法的计算机程序代码。

在任选的第一步骤S601中，能够确定针对袖带的所需的流率。该所需的流率可以针对具体的袖带被预先设置，但是在其他实施例中，它能够基于用于袖带的压力的变化率和顺应性值中的至少一个来确定。该信息(无论所需的流率、用于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130从外部设备(诸如远程计算机或远程存储器)接收，或由装置的用户输入。

在步骤S602中，控制单元130基于所需的流率并且在泵的输出流率可变的情况下基于从启用的泵需要的流率来确定充气装置中的多个泵中的哪些要启用，并且然后相应地启用和/或控制泵以所需的流率向出口提供气体流。

因此，在泵被配置为以固定流率输出气体流(即泵的流率不是可变的)的情况下，步骤602能够包括启用所需数量的泵以在充气装置的出口处以所需的流率提供组合的气体流。在这些实施例中，该方法能够包括确定要启用的泵的数量，通过将所需的流率除以个体泵的固定流率以便确定要启用的泵的数量以共同实现所需的流率。

在多个泵均被配置为以可变流率输出气体流的其他实施例中，步骤602能够包括确定，为了启用的泵共同实现所需的流率，哪一个或多个泵要启用和所需的流率，并且以所确定的流率启用该泵或那些泵。

在一些实施例中，由于所需的流率将会随着时间而发生改变(由于顺应性根据压力而发生改变)，步骤S601和S602可以以反馈回路的方式被重复地执行以将由泵提供的流率调整到所需的流率。

图7中的流程图图示了用于控制用于根据图4中示出的充气装置的具体实施例的与基于充气的NIBP测量装置一起使用的充气装置的示范性方法。因此，该方法能够如图4中示出的包括第一泵和第二泵的充气装置来实施，其中，所述第一泵被配置为在第一流率范围内输出气体流，并且所述第二泵被配置为在第二流率范围内输出气体流，并且所述第一范围包括比所述第二范围更高的流率。应意识到，在一些实施例中，充气装置10能够包括用于使得控制单元130能够执行所述方法的计算机程序代码。

在第一步骤S702中，用于袖带的所需的流率能够被确定。该所需的流率可以针对具体的袖带被预先设置，但是在其他实施例中，它能够基于用于袖带的压力的变化率和顺应性值中的至少一个来确定。该信息(无论所需的流率、用于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130从外部设备(诸如远程计算机或远程存储器)接收，或由装置的用户输入。

在步骤S703中，控制单元130确定所需的流率是否大于第二范围内的流率(即大于第二泵能够生成的流率)。如果确定所需的流率高于第二范围内的流率，该方法前进到步骤S704。否者，即如果确定所需的流率不高于第二范围内的流率，该方法前进到步骤S707。

在步骤S704中，控制单元130确定所需的流率是否在第一范围内(即在能够由第一泵生成的流率范围内)。如果确定所需的流率在第一范围内，该方法前进到步骤S705，其中，控制单元130控制第一泵以所需的流率输出气体流。否者，如果确定所需的流率不在第一范围内，在步骤S706中，控制单元130控制第一泵和第二泵以便共同以所需的流率输出气体流(即第一泵和第二泵两者都被启用)，如果这可能的话(即如果来自第一泵和第二泵的组合的输出流率能够等于所需的流率)，否者控制第一泵和第二泵以其相应的最大流率向出口输出相应的气体流。

在步骤S707中，控制单元130控制第二泵以所需的流率输出气体流。

在一些实施例中，由于所需的流率将会随着时间而发生改变(由于顺应性根据压力而发生改变)，图7中的方法可以以反馈回路的方式被重复地执行以将由泵提供的流率调整到所需的流率。

因此，在该具体方法中，进入基于充气的NIBP测量装置的可充气袖带的所需的流率通过控制第一泵和第二泵中的至少一个的启用并且控制(一个或多个)启用的泵的流率来实现。

因此提供了用于基于充气的NIBP测量装置的充气装置和操作所述充气装置的方法，所述充气装置允许袖带根据期望的流率被充气以便适合大范围的不同的袖带尺寸和材料和/或防止诱发振荡伪迹，而不必修改泵的部件或实施复杂的控制技术。此外，由于多于一个泵被提供在充气装置处，与泵失速相关的问题能够例如启用装置中的其他泵直至缺陷泵被修理来避免。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“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。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种用于在基于充气的无创血压NIBP测量装置中使用的充气装置，所述充气装置包括：

出口，其被配置为被耦合到基于充气的所述NIBP测量装置的袖带；

多个泵，每个泵被配置为向所述出口输出相应的气体流以在所述出口处产生用于给所述袖带充气的气体流；以及

控制单元，其被配置为(i)启用所述多个泵中的至少一个以向所述出口输出相应的气体流，其中，由所述控制单元启用的泵的数量基于在所述出口处的用于给所述袖带充气的气体的所需的流率，并且/或者(ii)控制所述多个泵中的至少一个以用相应的流率向所述出口输出相应的气体流，其中，所述多个泵中的所述至少一个的所述相应的流率基于所述所需的流率来控制。

2.根据权利要求1所述的充气装置，其中，所述所需的流率基于所述袖带处的压力的变化率和顺应性值中的至少一个来确定。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的充气装置，其中，所述多个泵包括第一泵和第二泵，所述第一泵被配置为在第一流率范围内输出相应的气体流，所述第二泵被配置为在第二流率范围内输出相应的气体流，其中，所述第一范围包括比所述第二范围更高的流率，并且其中，所述控制单元被配置为启用所述第一泵和所述第二泵中的一个或两者以在所述出口处以所述所需的流率提供气体流。

4.根据权利要求3所述的充气装置，其中，对所述第一泵和所述第二泵中的至少一个的启用和/或禁用被逐渐地执行。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的充气装置，其中，所述第一泵是隔膜泵，并且所述第二泵是压电泵。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的充气装置，其中，所述多个泵中的每个泵被配置为在流率范围内输出气体，并且所述控制单元被配置为启用所述多个泵中的至少一个泵以输出相应的气体流，并且控制所述多个泵中的所述至少一个泵的所述相应的流率以用所述所需的流率向所述出口提供相应的气体流。

7.根据权利要求6所述的充气装置，其中，所述控制单元被配置为启用所述多个泵中的每个泵以向所述出口提供相应的气体流。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的充气装置，其中，所述控制单元被配置为控制所启用的泵中的每个泵以用相同的或基本上相同的流率输出相应的气体流。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的充气装置，其中，所述多个泵中的每个泵被配置为以固定流率输出相应的气体流，并且所述控制单元被配置为启用所述多个泵中的至少一个泵以从所启用的泵在所述出口处用所述所需的流率提供气体流。

10.根据权利要求9所述的充气装置，其中，所述多个泵中的每个泵以相同或基本上相同的固定流率输出相应的气体流。

11.一种基于充气的无创血压NIBP测量装置，包括：

根据权利要求1至10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定位在对象的身体部分周围时测量所述身体部分中的动脉振荡，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基于充气的所述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所接收的测量结果来确定所述对象的血压。

12.根据权利要求11所述的基于充气的NIBP测量装置，还包括被连接到所述可充气袖带的用于选择性地给所述袖带放气的放气阀。

13.一种控制与基于充气的无创血压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，其被配置为被耦合到基于充气的所述NIBP测量装置的袖带；多个泵，每个泵被配置为向所述出口输出相应的气体流以在所述出口处产生用于给所述袖带充气的气体流，所述方法在控制单元中包括：

(i)启用所述多个泵中的至少一个以向所述出口输出相应的气体流，其中，由所述控制单元启用的泵的数量基于在所述出口处的用于给所述袖带充气的气体的所需的流率，和/或

(ii)控制所述多个泵中的至少一个以用相应的流率向所述出口输出相应的气体流，其中，所述多个泵中的所述至少一个的所述相应的流率基于所述所需的流率来控制。

14.一种计算机程序产品，包括具有被体现在其中的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，使所述计算机、处理器或控制单元执行根据权利要求13所述的方法。

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