CN113925478A - 用于血压测量的集成柔性传感器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于血压测量的集成柔性传感器。实施方案涉及一种血压测量设备，该血压测量设备包括：袖带，该袖带操作以围绕用户的肢体缠绕；气囊，该气囊耦接到袖带并且操作以在充气时压缩用户的肢体；和压电传感器，该压电传感器耦接到袖带并且操作以检测通过用户的肢体的血流并输出指示血流的信号。血压测量设备还可包括处理器，该处理器与压电传感器耦接并且操作以：对信号进行滤波以隔离对应于由于气囊充气而引起的通过肢体的血流的变化的声音；将所隔离的声音与气囊内部的压力相关联；以及至少部分地基于将所隔离的声音与压力相关联来确定用户的血压。

Description

用于血压测量的集成柔性传感器

技术领域

所述实施方案整体涉及用于测量用户的生理参数的设备、方法和系统。更具体地讲，本实施方案涉及可与血压袖带集成并用于估计用户的血压的柔性传感器。

背景技术

用户可通过将监测设备诸如血压监测器附接到他或她的肢体中的一者来监测他或她的生理参数中的一者或多者。血压监测器可包括抵靠用户的肢体固定可充气气囊的不可延展袖带。可充气气囊能够膨胀，并且不可延展袖带可导致气囊压缩肢体，从而压缩肢体中的一条或多条血管并且限制和/或停止血流通过血管。可测量可充气气囊中限制和/或停止血流通过肢体中的血管的各种压力，并将其用于确定用户的一个或多个生理参数，诸如用户的血压。

用于确定血压度量(诸如平均压力、舒张压和/或收缩压)的技术包括监测由于通过用户肢体的血流的变化而引起的袖带内的振荡压力变化。在隔离中，此类振荡测量在确定一些度量诸如收缩压和/或舒张压时可能不像所期望的那样准确。

发明内容

本文所述的实施方案涉及一种血压测量设备，该血压测量设备包括：袖带，该袖带操作以围绕用户的肢体缠绕；气囊，该气囊耦接到袖带并且操作以在充气时压缩用户的肢体；和压电传感器，该压电传感器耦接到袖带。压电传感器可操作以检测通过用户的肢体的血流，并输出指示血流的信号。该血压测量设备还可包括与压电传感器耦接的处理器，其中处理器操作以：对信号进行滤波以隔离对应于由于气囊充气而引起的通过肢体的血流的变化的声音；将所隔离的声音与气囊内部的压力相关联；以及至少部分地基于将所隔离的声音与压力相关联来确定用户的血压。

在一些情况下，该血压测量设备还可包括压力传感器。可操作压力传感器以测量气囊内部的压力并向处理器输出指示压力的第二信号。在一些情况下，袖带可限定上边缘和下边缘，其中气囊被定位在上边缘和压电传感器之间，并且压电传感器被定位在袖带和肢体之间。在一些示例中，对第一信号进行滤波以隔离声音包括识别第一声音和第二声音，该第一声音指示由于肢体内的血管的部分塌缩而引起的血流的限制，该第二声音指示血管中的血流的停止。

在一些情况下，对信号进行滤波包括将具有第一频率范围的第一带通滤波器施加到信号，将具有第二频率范围的第二带通滤波器施加到信号，其中第一频率范围包括信号的比第二频率范围高的频率分量。在一些情况下，由于施加第一带通滤波器而产生的信号的频率分量用于隔离对应于血流的变化的声音。

该血压测量设备还可包括被配置为使气囊充气的泵，其中压电传感器操作以检测对应于频率范围内的血流的声音变化，并且泵被配置为以大于频率范围的频率操作。在一些情况下，泵为超声波泵。在一些示例中，压电传感器被配置为围绕基本上整个肢体缠绕。压电传感器可为差动压电传感器。在一些实施方案中，传感器被定位在袖带的内部部分内。

实施方案包括一种血压测量设备，该血压测量设备包括：袖带，该袖带操作以围绕用户的肢体缠绕；气囊，该气囊耦接到袖带并且操作以在充气时压缩用户的肢体；和压电传感器，该压电传感器耦接到袖带，并且操作以检测通过用户的肢体的血流。该血压测量设备还可包括处理器，该处理器操作以从压电传感器接收指示通过肢体的血流的信号。处理器还可对信号进行滤波以：识别第一声音，该第一声音对应于由于肢体内的血管的部分塌缩而引起的血流的变化；识别第二声音，该第二声音对应于肢体内的血管中的血流的停止；以及至少部分地基于所识别的第一声音和所识别的第二声音来确定用户的血压。

在一些情况下，袖带包括上边缘和下边缘，当用户佩戴袖带时，压电传感器操作以围绕用户的肢体缠绕，该压电传感器被容纳在袖带内，并且该压电传感器被定位在气囊和下边缘之间。当用户佩戴袖带时，压电传感器可被定位在气囊和肢体之间。气囊可被容纳在气囊的近侧部分内，压电传感器可被容纳在气囊的远侧部分内，并且压电传感器可通过阻尼材料与气囊分开，该阻尼材料被配置为将压电传感器与对应于气囊内的压力振荡的频率隔离。在一些示例中，信号为第一信号，血压测量设备还可包括泵和压力传感器，该泵耦接到气囊并被配置为使气囊充气，该压力传感器耦接到气囊并被配置为输出指示气囊内的压力的第二信号。

在一些实施方案中，处理器操作以从压力传感器接收第二信号，确定袖带内对应于识别第一声音的第一压力，并且确定袖带内对应于识别第二声音的第二压力。处理器可根据对应于气囊充气的信号确定用户的血压。

本文所述的实施方案包括一种用于测量用户的血压的方法。该方法可包括：使袖带的气囊充气以增大气囊内的压力，从而压缩用户的血管；使用压电传感器检测通过血管的血流的变化，其中变化对应于血管的塌缩；以及输出指示血流的变化的第一信号。该方法还可包括使用压力传感器检测气囊内的压力，以及输出指示压力的第二信号。在一些情况下，该方法包括对第一信号进行滤波以识别第一声音并识别第二声音，该第一声音对应于由于血管的部分塌缩而引起的通过血管的血流的变化，该第二声音对应于血管中的血流的停止。处理器可被操作以：接收第一信号和第二信号；使用第一信号和第二信号来确定气囊中对应于第一声音的出现的第一压力；使用第一信号和第二信号来确定气囊中对应于第二声音的出现的第二压力；以及使用第一压力和第二压力来估计用户的血压。

在一些情况下，对第一信号进行滤波可包括使用第一带通滤波器来隔离第一信号的对应于血流的声音变化的落在第一频带内的部分，以及使用第二带通滤波器来隔离第一信号的对应于气囊内的压力的变化的落在第二频带内的部分。第一信号的落在第一频带内的部分可用于确定用户的收缩压和舒张压，并且第一信号的落在第二频带内的部分可用于确定用户的平均血压。使气囊充气可包括使气囊充气，直到识别第二声音。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：

图1示出了由用户佩戴的血压测量设备的示例；

图2示出了血压测量设备的示例；

图3示出了来自如本文所述的血压测量设备的示例性测量输出；

图4A至图4D示出了包括用于执行血压测量的柔性传感器的血压测量设备的示例；

图5示出了包括用于执行血压测量的多个柔性传感器的血压测量设备的示例；

图6示出了操作血压测量设备的示例性方法；并且

图7是血压测量设备的示例性框图。

应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中提供，以仅用于促进理解本文所述的各个实施方案，并因此可不必要地被呈现或示出以衡量并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。

具体实施方式

现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。

本文所公开的实施方案涉及一种血压测量设备，该血压测量设备具有袖带，该袖带围绕用户的肢体缠绕并且包括气囊和柔性血流传感器。血流传感器可用于检测对应于由于围绕肢体的气囊的压缩而引起的血流的变化的声音。例如，血流传感器可检测随着气囊压缩用户肢体以限制和/或停止血流通过患者肢体中的血管出现的科罗特科夫音。可对来自血流传感器的信号进行滤波以将由于血流的变化而出现的声音与由血流传感器检测到的其他物理现象(诸如由于气囊内的压力波动而引起的信号分量)隔离。在一些情况下，血压测量设备可包括用于检测气囊内的空气压力的压力传感器。检测到的空气压力可与由血流传感器检测到的科罗特科夫音相关联以确定用户的血压。例如，对应于血管的部分塌缩的第一科罗特科夫音可用于确定舒张压，并且恰好在停止血流通过血管之前出现的第二科罗特科夫音可用于确定用户的收缩压。

在一些实施方案中，血流传感器包括与袖带集成的柔性压电条带，使得血流传感器围绕用户的肢体缠绕。因此，血流传感器可检测通过肢体中的一条或多条血管的血流的变化，而不需要以与肢体的特定关系取向血流传感器。柔性压电条带可适形于用户的肢体，这可有助于将血流传感器耦接到肢体并且使血流传感器与肢体之间的间隙或其他间距最小化。在一些实施方案中，使柔性传感器(诸如柔性压电传感器)与袖带集成可允许袖带和传感器适应不同尺寸和形状的肢体以及诸如由于移动而引起的肢体的形状或尺寸的变化。例如，与更刚性的传感器相比，柔性血流传感器更有可能保持耦接到肢体(例如，抵靠臂平放)。柔性血流传感器与肢体之间的此类耦合可提高信号质量，诸如通过降低由于气隙、移动等引起的噪声；增大由传感器检测到的信号强度；等等。柔性血压传感器可通过允许传感器在多个取向上适形于用户的肢体同时保持传感器与肢体的紧密耦合而有利于将袖带容易地定位在用户身上。

除此之外或另选地，血流传感器可相对于气囊定位在血流通过肢体的方向的下游。随着气囊膨胀以压缩肢体，压电传感器可检测由于肢体中的一条或多条血管的压缩而引起的血流的下游变化。在其他实施方案中，血流传感器可位于气囊上游，位于气囊与肢体之间，位于与气囊分开的带或袖带上，或处于任何其他合适的配置。

血压测量设备还可包括用于使气囊充气的泵。气囊可与袖带耦接，使得当通过泵使该气囊充气时，气囊向内膨胀以压缩用户的肢体。在一些情况下，泵可以高于由血流传感器检测到的那些的频率操作。例如，泵可为超声波泵，并且血流传感器可以检测由于血流的变化而引起的频率，并且该频率低于由超声波泵产生的那些频率。就这一点而言，由泵产生并由血流传感器检测到的噪声可从与血流中的听觉变化相关的信号频率减少或分开。在一些情况下，柔性血压传感器可通过适形于臂来对气囊中的压力的变化作出反应。

在一些实施方案中，可对由血流传感器产生的信号进行滤波，以隔离、分开或移除对应于由围绕用户的肢体的气囊充气引起的不同物理事件的不同频率范围。例如，血流传感器信号的在较低频率范围内的部分可对应于由于用户的血压和/或肢体被袖带压缩而引起的血管中的压力的变化。血流信号的具有较高频率范围的部分可对应于由于血管因袖带压缩而塌缩引起的声音变化。因此，滤波机构诸如带通滤波器可用于将血流信号的对应于这些不同物理事件的部分分开。

在一些实施方案中，血压测量设备可包括用于测量气囊内的压力的压力传感器。压力传感器可输出指示气囊内的压力的压力信号。血压测量设备可包括处理器，该处理器接收血流传感器信号和压力传感器信号，并且使用这些信号来为用户确定血压度量。例如，可对血流信号进行滤波和处理，以识别由于肢体的压缩而出现的科罗特科夫音。当气囊将肢体压缩到足以开始使血管塌缩并引起血流的变化(例如，引起湍流)时出现的第一科罗特科夫音可使用血流信号来识别并且与气囊中的第一检测压力相关联。该第一压力可用于确定用户的舒张压。当气囊将肢体压缩到足以停止血流通过血管时出现的第二科罗特科夫音可使用血流信号来识别并且与气囊中的第二检测压力相关联。该第二压力可用于确定用户的收缩压。

下面参考图1至图7来讨论这些和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。

图1示出了由用户101佩戴的血压测量设备100的示例。血压测量设备100可包括围绕用户101的肢体103缠绕的袖带102。袖带102可包括气囊104，该气囊操作以向内膨胀以压缩肢体103，从而限制血流通过肢体103中的一条或多条血管。该袖带还可包括柔性传感器106，该柔性传感器围绕肢体103缠绕，并且操作以检测通过肢体103中的血管的血流以及输出指示所检测到的血流的信号。血压测量设备100还可包括附接到袖带102的外壳108。

袖带102可形成从第一端部部分延伸到第二端部部分的细长柔性片材。袖带102可围绕肢体103缠绕，并且第一端部部分和第二端部部分可通过紧固机构耦接，该紧固机构可包括固定袖带102的第一端部和第二端部的任何合适的机构，其示例可包括钩-环紧固件、夹具、拉锁、纽扣等。在一些情况下，第一端部部分和第二端部部分可永久性地接合，并且可通过用户101滑动肢体103穿过由袖带102限定的中心开口来将袖带102放置在肢体103上。在一些情况下，袖带102可为基本上不可延展的，使得当气囊104围绕肢体103充气时，袖带102保持大致相同的尺寸。因此，使气囊104充气导致气囊104向内膨胀，从而压缩肢体103。

在一些实施方案中，当用户101佩戴袖带102时，柔性传感器106可与袖带102集成以适形于肢体103。例如，柔性传感器106可以是限定细长条带的柔性压电传感器，该细长条带可以围绕肢体103的一部分或基本上整个肢体缠绕。柔性传感器106可与袖带102材料集成，使得其适形于袖带102围绕其缠绕的肢体103的形状。这可包括柔性传感器106和/或袖带102适形于肢体103的各种轮廓、肢体103的形状的变化，并且血压测量设备100围绕肢体103以不同取向佩戴。例如，袖带102可由适形于肢体103和/或肢体103的形状和尺寸的变化的弹性材料形成。柔性传感器106可耦接到弹性袖带102，使得传感器106也适形于肢体103和/或肢体103的形状和尺寸的变化。就这一点而言，柔性传感器106可保持紧密耦合到肢体103，这可例如通过增大信号强度、降低噪声等来提高由传感器106检测到的血流信号的质量。

袖带102可包括上边缘112a和下边缘112b，并且定位在肢体103上，使得上边缘112a相对于血流通过肢体103的方向位于上游(并且因此下边缘112b位于下游)。就这一点而言，流过肢体103中的血管的血液首先通过上边缘112a，然后通过袖带102的下边缘112b。在一些实施方案中，气囊104定位在上边缘112a和传感器106之间，使得气囊104位于传感器106上游。因此，当操作气囊104以压缩肢体103时，该气囊改变和/或停止血液流过传感器106。在其他实施方案中，传感器106可位于气囊104和上边缘112a之间(例如，气囊104上游)，可位于气囊104和肢体之间(例如，与气囊104重叠)，或包括位于气囊104上游、下游、与气囊重叠或它们的任何组合的多个传感器106。

外壳108可包含用于获取血压测量值的部件。在一些实施方案中，外壳108可包括用于使气囊104充气的气泵，并且沿袖带102的内部的至少一部分定位。外壳108还可包含用于操作传感器106的一个或多个部件，诸如用于测量气囊104、气泵、处理器、存储器、显示器、电源等内的压力的压力传感器。

可操作血压测量设备100以通过使用传感器106检测由于肢体103的压缩引起的血管塌缩而引起的血流的变化来获取用户101的血压。可操作气泵以使气囊104充气。随着气囊104充气，可操作传感器106以检测通过肢体103中的血管的血流的变化并输出指示血流的第一信号。还可操作压力传感器以测量气囊104内的压力并输出指示气囊104内的压力的第二信号。可诸如通过滤波和/或执行分析来处理第一信号，以识别由气囊104膨胀和压缩肢体103内的血管引起的血管中的声音。例如，可在传感器106信号中识别第一声音，该信号对应于血管从气囊104所施加的压力开始塌缩。在一些情况下，该第一声音可对应于第一科罗特科夫音。气囊104中对应于第一声音的空气压力可根据空气压力传感器信号确定并用于估计用户101的舒张压。气囊104中的空气压力可继续增大，并且可从传感器106信号识别恰好在停止血流通过血管之前出现的第二声音。在一些情况下，该第二声音可对应于第二科罗特科夫音。气囊104中对应于第二声音的空气压力可根据空气压力传感器信号确定并用于估计用户101的收缩压。

图2示出了血压测量设备200的示例。血压测量设备200可包括具有气囊204的袖带202、传感器206和外壳208，并且可以是本文所述血压测量设备的示例，诸如包括具有气囊104的袖带102、传感器106和外壳108的血压测量设备100。

在一些实施方案中，传感器206被配置为条带，该条带围绕袖带202延伸，使得当用户佩戴袖带时传感器环绕或部分地环绕肢体。因此，当以多个不同取向佩戴袖带202时，传感器206可能够检测通过肢体中的血管的血流。在一些情况下，传感器206包括一个或多个柔性部件，使得传感器206可适形于用户的肢体和/或肢体的形状和尺寸的变化。

传感器206可被配置为检测由使围绕用户的肢体的气囊204充气引起的不同物理事件。在一些情况下，传感器206被配置为检测由于气囊204对肢体的压缩而引起的通过肢体的血流的变化。例如，随着气囊204充气并压缩肢体，肢体内的血管可开始塌缩。该塌缩可导致通过血管的血流的变化，诸如从当血管未塌缩时的层流到当血管开始塌缩时的湍流的转变。传感器206可通过检测对应于该转变的声音变化来检测从层流到湍流的此类变化。

在一些情况下，传感器206可为压电传感器，其操作以检测与不同血液流动模式或事件相关联的声音或声音变化。例如，传感器206可为差动压电传感器，其包括电极，该电极附接到压电材料的相对两侧并操作以差动地感测由流过血管的血流或血流变化产生的声音。差动传感器可操作以提供对机械振动(诸如由于血流或血流变化引起的那些)的高保真感测，同时通过产生对应于机械振动的异相信号来降低噪声，该异相信号可相长干涉并放大机械振动。压电材料可包括聚偏二氟乙烯(PVDF)，诸如PVDF膜、PVDF-共聚物、PVDF/聚左旋乳酸(PLLA)共混物、或响应于机械应力而产生电响应的其他材料。差动传感器还可包括差动放大器，该差动放大器连接到附接到压电材料的相对两侧的第一电极和第二电极。差动放大器可提供放大的差动输出(例如，从压电材料获得的一对信号的放大)，该放大的差动输出包括由压电材料感测的生物振动。可减去来自差动输出中的每个电极的信号以产生对应于机械振动(诸如由血流引起的振动)的放大的信号。在一些情况下，传感器206可包括柔性压电传感器，诸如柔性差动压电传感器。例如，柔性传感器206可形成在膜或条带中，该膜或条带可与袖带202一起围绕用户的肢体弯曲。

在其他情况下，传感器206可包括刚性压电传感器、基于微机电(MEM)的压力传感器、MEM麦克风传感器、MEM加速度计、驻极体麦克风、微型音圈、基于织物的传感器等或它们的组合。

传感器206可检测对应于由流过用户肢体中的血管的血液产生的声音或声音变化的频率范围。除此之外或另选地，传感器206可检测较低频率，诸如对应于气囊204内的压力变化的那些，其可包括由肢体内的血压脉冲引起的振荡压力变化。在一些示例中，传感器206可在约0.5Hz至2kHz的频率范围内操作。在其他示例中，传感器206可在低于0.5Hz且至高于2kHz的频率范围内操作。

图3示出了来自如本文所述的血压测量设备的测量输出300的示例。血压测量设备可以是本文所述的血压测量设备(例如，血压测量设备100和200)的示例，并且可包括压力传感器301和血流传感器302，该压力传感器可以是本文所述的压力传感器中的一者，该血流传感器可以是本文所述的传感器中的一者(诸如传感器106和206)。压力传感器301可输出压力信号303，并且血流传感器302可输出血流信号304。

如本文所述，袖带可围绕用户的肢体定位，并且气囊可充气以压缩用户的肢体。随着气囊充气，气囊中的压力可增大。压力传感器301可在袖带充气过程期间测量气囊内部的压力并输出压力信号303。即，可在袖带正在充气的同时获取血压测量值。在一些情况下，这可包括以受控速率增大袖带内部的压力，例如，可以恒定速率增大袖带内部的压力。

在气囊充气过程开始时，压力可处于其最低点，并且随着气囊充气，压力可增大以压缩用户的肢体并使肢体内的血管塌缩。当气囊压力达到血管中的舒张压时，血管可能开始塌缩，从而影响血液通过血管的流动。血管的该部分塌缩可导致血流从层流转变为湍流，并且该转变可用于估计舒张压311a。例如，由压力传感器301在该初始血管塌缩时检测到的压力可用于估计舒张压311a。随着气囊继续充气，增大的压力可导致血管进一步塌缩，并最终阻止血液流过血管。由压力传感器检测到的引起血流停止通过血管的压力可用于估计收缩压311b。

随着气囊充气，血流传感器302可检测通过血管的血流的变化并输出血流信号304。在一些情况下，血流传感器302可检测由通过血管的血流引起的一个或多个物理事件的变化。例如，血流传感器可检测对应于血液移动穿过血管的声音，该声音包括从层流到湍流的转变、血流的停止、血液的速率或速度的变化等。除此之外或另选地，血流传感器还可检测由于心脏的泵送而引起的血管内的血容量的压力变化。在一些情况下，这些物理事件可由血流传感器302在不同频率范围内检测。

在一些实施方案中，可对血流信号304进行滤波以将在不同频率范围内发生的物理事件彼此分开。例如，对应于血液移动穿过血管的声音可在比血容量中出现的压力变化高的频带中检测。因此，可使用高频带通滤波器305对在血压测量期间获得的血流信号304进行滤波，以将由于血流变化而出现的声音事件与压力变化分开。可分析所得的较高频率信号以产生声音信号308，该声音信号可用于识别第一声音312a，该第一声音指示由于当血管上的气囊压力达到舒张压时血管部分塌缩而出现的从层流到湍流的转变。除此之外或另选地，声音信号308可用于识别第二声音312b，该第二声音指示由于血管上的气囊压力达到收缩压而出现的通过血管的血流的停止。第一声音312a的出现可用于根据压力信号303确定气囊中的压力，该压力信号可用于估计用户的舒张压311a。第二声音312b的出现可用于根据压力信号303确定气囊中的压力，该压力信号可用于估计用户的收缩压311b。

在一些实施方案中，可使用低频带通滤波器306对血流信号304进行滤波，以将血容量中出现的压力变化与声音信号分开。可分析该所得的较低频率信号以产生振荡信号310，该振荡信号可用于识别由于心跳而产生的血管内的压力波动。在一些情况下，振荡信号310中的峰值振荡幅度314可用于使用压力信号303识别平均血压311c。在一些情况下，声音信号308和振荡信号310均可用于识别血压度量，诸如舒张压311a、收缩压311b、平均血压311c或它们的组合。

在一些实施方案中，可操作血压测量设备以通过将压力从较低压力增大到较高压力来确定如本文所述的一个或多个血压度量。在其他实施方案中，可操作血压测量设备以通过将压力从较高压力(诸如高于收缩压的压力)降低到较低压力来确定如本文所述的血压度量。在一些情况下，可对增大的压力过程和降低的压力过程两者进行组合并比较以确定如本文所述的一个或多个血压度量。

在一些情况下，高频带通滤波器305可被配置为在约40Hz至500Hz范围内操作。在其他情况下，高频带通滤波器305可被配置为以约20Hz至1000Hz、2000HZ或更高操作。除此之外或另选地，低频带通滤波器306可被配置为在约0.5Hz至20Hz范围内操作。在其他情况下，低频带通滤波器306可被配置为在0.1Hz至20Hz或更高频率范围内操作。在一些实施方案中，高频带通滤波器305和/或低频带通滤波器306可以被实现为物理电路。在其他情况下，高频带通滤波器305和/或低频带通滤波器306可以在处理器上运行的软件中实现。在其他情况下，血压测量设备可包括用作滤波器的一个或多个物理部件。例如，血流传感器302可通过低频阻尼材料耦接到袖带，该低频阻尼材料将血流传感器与来自血管的压缩的施加在袖带上的压力变化隔离。

图4A至图4D示出了具有不同袖带402、气囊404和传感器406配置的血压测量设备400的示例。血压测量设备400可以是如本文所述的血压测量设备的示例，诸如血压测量设备100和200。

在图4A的示例中，血压测量设备400可包括与气囊404和传感器406耦接的袖带402。传感器406可位于气囊404和袖带402的边缘之间。就这一点而言，传感器406可定位在来自气囊404的血流方向下游或血流方向上游，这取决于传感器406如何定位在肢体上。在一些情况下，传感器406可定位在袖带402中形成的凹坑内。在其他情况下，传感器406可通过其他方法诸如通过使用粘合剂与袖带402耦接。此类配置可有助于将传感器406与由气囊404产生的噪声隔离。

在一些实施方案中，传感器406可与气囊404本身集成。例如，气囊404可包括切口部分。传感器406可定位在切口内并且耦接到气囊404，使得气囊404和传感器406形成气密室。在一些情况下，这可包括使用粘合剂将传感器406耦接到气囊404，在其他情况下，可将传感器406焊接到气囊，并且在另外的情况下，可使用其他合适的接合技术。

在一些情况下，传感器406可织造到袖带402和/或气囊404材料中。例如，传感器406可由与袖带402和/或气囊404织造在一起的单根或多根PVDF纤维形成。

在图4B的示例中，血压测量设备400可包括定位在气囊404与袖带402的内侧表面之间的传感器406。在该配置中，当用户佩戴袖带402时，传感器406将位于气囊404和用户的肢体之间。传感器406可使用任何合适的附接机构诸如通过使用粘合剂与袖带402耦接。此类传感器配置可有助于通过当在血压测量期间使气囊404充气时该气囊将传感器406压靠在肢体上来将传感器406耦接到用户的肢体。

在图4C的示例中，血压测量设备400可包括与袖带402耦接的多个传感器406。在一些实施方案中，第一传感器406a可邻近袖带402的第一边缘定位，并且第二传感器406b可邻近袖带402的第二边缘定位。此类传感器配置可用于区分来自血流事件的噪声。例如，随着气囊404充气或放气，袖带402和/或气囊404中的折痕可导致噼啪声，这可由传感器406中的一者或两者检测到。如果声音由两个传感器406检测到，则可确定声音是噪声，诸如由于噼啪声引起的噪声。如果声音仅由定位单个传感器诸如在气囊404下游的第二传感器406b检测到，则可确定声音是由于由气囊对肢体的压缩而导致的血流的变化引起的。

在图4D的示例中，血压测量设备400可包括定位在附接到袖带402的耦接焊盘408内的传感器406。耦接焊盘408可用于增大传感器406与肢体的声学耦合。在一些情况下，耦接焊盘408可将传感器406与噪声隔离并且/或者提高袖带402的舒适度。

在另外的实施方案中，传感器206可以是以各种方式与袖带202集成的柔性传感器。在一些情况下，传感器206可容纳在袖带202内。例如，袖带202可由连接的多个材料层形成，并且传感器206可定位在袖带202的不同层之间。就这一点而言，传感器206可容纳在袖带202材料内，并且与袖带一起弯曲、挠曲或以其他方式移动以适形于用户的肢体。在其他示例中，传感器206可耦接到袖带202的内表面，使得当用户佩戴袖带时，传感器206可直接抵靠肢体定位。在另外的示例中，传感器206可容纳在不同于袖带202的壳体内。例如，壳体可由有助于或增强传感器206与肢体的耦接的材料制成，该材料可包括拉伸以适形于肢体的弹性材料。与柔性传感器206结合的此类材料可有助于或增强传感器206和皮肤之间的声学耦合。在其他示例中，传感器可为与袖带202不同的分立部件。

图5示出了包括可用于执行血压测量的多个柔性传感器506的血压测量设备500的示例。血压测量设备500可以是如本文所述的血压测量设备(例如，血压测量设备100、200和400)的示例。在一些实施方案中，传感器506可围绕袖带502的圆周方向定位，并且每个传感器可独立地操作，使得每个传感器输出指示通过用户肢体中的血管的血流的独特信号，如本文所述。在一些情况下，可以对多个传感器506进行比较，并且可以使用具有更强信号的一个或多个传感器506来估计用户的血压。在其他情况下，来自多个传感器506的信号可用于对用户的袖带进行取向，例如，多个传感器506可用于确定产生更强和/或噪声更小的传感器信号的袖带取向。

图6示出了操作血压测量设备诸如如本文所述的血压测量设备的示例性方法600。

在602处，方法600可包括使围绕用户的肢体定位的气囊充气。在604处，方法600可包括使用传感器来检测通过血管的血流的变化，其中变化对应于血管的塌缩。传感器可输出指示血流的变化的第一信号。在一些情况下，传感器可为差动压电传感器，该差动压电传感器与袖带集成并被配置为围绕用户的肢体缠绕。差动压电传感器可检测血流的声音变化，该变化指示袖带中层流到湍流的血流转变。

在606处，方法600可包括使用压力传感器来检测气囊内的压力并输出指示压力的第二信号。在一些情况下，压力传感器可以是被配置为检测气囊内的空气压力的大气压力传感器。压力传感器的示例可包括压电传感器、电容传感器、电磁传感器、应变仪等。

在608处，方法600可包括对第一信号进行滤波以识别第一声音并识别第二声音，该第一声音对应于由于血管的部分塌缩而引起的通过血管的血流的变化，该第二声音对应于血管中的血流的停止。在一些情况下，带通滤波器可用于对第一信号进行滤波，例如以将对应于血流移动穿过血管的声音的测量频率分开。带通滤波器可使用任何合适的滤波技术诸如本文所述的那些来实现。

在610处，方法600可包括使用第一信号和第二信号来确定气囊中对应于第一声音的出现的第一压力，使用第一信号和第二信号来确定气囊中对应于第二声音的出现的第二压力。

在612处，方法600可包括使用第一压力和第二压力来估计用户的血压。例如，气囊中在第一声音出现时的测量压力可用于估计舒张压。除此之外或另选地，气囊中在第二声音出现时的测量压力可用于估计收缩压。在一些情况下，可通过缩放系数来修改所测量的第一压力和所测量的第二压力，以考虑袖带和肢体之间的压力损失。在其他情况下，可以其他方式修改第一压力和第二压力，例如以考虑传感器漂移、噪声或可能影响压力传感器读数的其他因素。

图7是血压测量设备700的示例性框图，在一些情况下，该血压测量设备可采用参考图1至图6所述的血压测量设备或其部件中的任一者的形式。血压测量设备700可包括处理器702、存储器704、电源706、输入/输出(I/O)机构(或设备)708、泵710、一个或多个传感器712和显示器714。

处理器702可控制血压测量设备700的一些或所有操作。处理器702可以直接或间接地与电子设备700的一些或所有部件通信。例如，系统总线或其他通信机构718可提供处理器702、存储器704、电源706、输入/输出(I/O)机构708、泵710、一个或多个传感器712、显示器714和输出设备714之间的通信。

处理器702可以被实现为能够处理、接收或发送数据或指令的任何电子设备。例如，处理器702可为微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或此类设备的组合。如本文所述，术语“处理器”意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器、多个处理单元或一个或多个其他合适的计算元件。

应当指出的是，血压测量设备700的部件可由多个处理器控制。例如，电子设备700的选择部件(例如，传感器712)可由第一处理器控制并且血压测量设备700的其他部件(例如，显示器714)可由第二处理器控制，其中第一处理器和第二处理器可或不可彼此通信。

存储器704可以存储可由血压测量设备400使用的电子数据。例如，存储器704可以存储电数据或内容，诸如音频文件和视频文件、文档和应用程序、设备设置和用户偏好、定时信号、控制信号以及数据结构或数据库。存储器704可以被配置为任何类型的存储器。仅以举例的方式，存储器704可以被实现为随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、可移动存储器、其他类型的存储元件或此类设备的组合。

电源706可用能够向血压测量设备700提供能量的任何设备来实现。例如，电源706可以是一个或多个电池或可充电电池。除此之外或另选地，电源706可为将血压测量设备700连接到另一电源诸如壁装电源插座的电源连接器或电源线。

I/O机构708可将数据发送到用户或另一个电子设备和/或从用户或另一个电子设备接收数据。I/O机构708可包括显示器、触摸感测输入表面、一个或多个按钮(例如，图形用户界面“主页”按钮)、一个或多个相机、一个或多个麦克风或扬声器、一个或多个端口诸如麦克风端口和/或键盘。除此之外或另选地，I/O设备或端口可以经由通信网络诸如无线和/或有线网络连接发送电信号。无线和有线网络连接的示例包括但不限于蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙、IR和以太网连接。

血压测量设备700还可包括用于使气囊充气的泵710。该泵710可以是气泵，诸如超声波气泵、隔膜泵等。泵710可由电源706供电并由处理器702控制。泵710可能够使气囊充气至高于典型人血压的压力，诸如高达或高于180mmHg。在一些情况下，泵710可被配置为在气囊内施加线性或平滑的压力斜坡。泵710也可被配置为在气囊内提供线性或恒定的压力释放，这可用于在袖带放气期间获取血压测量值。

血压测量设备700还可包括基本上定位在血压测量设备700上的任何位置处的一个或多个传感器712。该传感器712可被配置为感测一个或多个类型的参数，诸如但不限于压力数据、声音数据、光数据、触摸数据、热数据、移动数据、相对运动数据、生物计量数据(例如，生物参数)等。例如，传感器712可包括压力传感器、听觉传感器、热传感器、位置传感器、光或光学传感器、加速度计、压力换能器、陀螺仪、磁力仪、健康监测传感器等。此外，一个或多个传感器712可利用任何合适的感测技术，包括但不限于电容、超声波、电阻、光学、超声、压电和热感测技术。

血压测量设备700还可包括显示器714。显示器714可包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、发光二极管(LED)显示器等。如果显示器714为LCD，则显示器714还可包括可受控以提供可变显示器亮度水平的背光源部件。如果显示器714为OLED或LED型显示器，则可通过修改被提供给显示元件的电信号来控制显示器714的亮度。显示器714可对应于本文所示或所述的任何显示器。

为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节，以便实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。

Claims (20)

1.一种血压测量设备，包括：

袖带，所述袖带操作以围绕用户的肢体缠绕；

气囊，所述气囊耦接到所述袖带并且操作以在充气时压缩所述用户的所述肢体；

压电传感器，所述压电传感器耦接到所述袖带并且操作以：

检测通过所述用户的所述肢体的血流；以及

输出指示所述血流的信号；和

处理器，所述处理器与所述压电传感器耦接并且操作以：

对所述信号进行滤波以隔离对应于由于所述气囊充气而引起的通过所述肢体的所述血流的变化的声音；

将所隔离的声音与所述气囊内部的压力相关联；以及

至少部分地基于将所隔离的声音与所述压力相关联来确定所述用户的血压。

2.根据权利要求1所述的血压测量设备，还包括压力传感器，其中：

所述信号为第一信号；

所述压力传感器操作以测量所述气囊内部的所述压力并向所述处理器输出指示所述压力的第二信号；

所述袖带包括上边缘和下边缘；

所述气囊被定位在所述上边缘和所述压电传感器之间；

所述压电传感器被定位在所述袖带和所述肢体之间；并且

对所述第一信号进行滤波以隔离所述声音包括识别：

第一声音，所述第一声音指示由于所述肢体内的血管的部分塌缩而引起的所述血流的限制；和

第二声音，所述第二声音指示所述血管中的所述血流的停止。

3.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中对所述信号进行滤波包括：

将具有第一频率范围的第一带通滤波器施加到所述信号；

将具有第二频率范围的第二带通滤波器施加到所述信号；并且

所述第一频率范围包括所述信号的比所述第二频率范围高的频率分量。

4.根据权利要求3所述的血压测量设备，其中：

所述第一频率范围包括对应于由于所述血流的所述变化而引起的所述声音的频率分量。

5.根据权利要求1所述的血压测量设备，还包括操作以使所述气囊充气的泵，其中：

所述压电传感器操作以检测对应于频率范围内的血流的声音变化；并且

所述泵以大于所述频率范围的频率操作。

6.根据权利要求5所述的血压测量设备，其中所述泵为超声波泵。

7.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述压电传感器操作以围绕基本上整个所述肢体缠绕。

8.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述压电传感器为差动压电传感器。

9.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述压电传感器被定位在所述袖带的内部部分内。

10.一种血压测量设备，包括：

袖带，所述袖带操作以围绕用户的肢体缠绕；

气囊，所述气囊耦接到所述袖带并且操作以在充气时压缩所述用户的所述肢体；

压电传感器，所述压电传感器耦接到所述袖带，并且操作以检测通过所述用户的所述肢体的血流；和

处理器，所述处理器操作以：

从所述压电传感器接收指示通过所述肢体的所述血流的信号；以及

对所述信号进行滤波以：

识别第一声音，所述第一声音对应于由于所述肢体内的血管的部分塌缩而引起的所述血流的变化；以及

识别第二声音，所述第二声音对应于所述肢体内的所述血管中的所述血流的停止；以及

至少部分地基于所识别的第一声音和所识别的第二声音来确定所述用户的血压。

11.根据权利要求10所述的血压测量设备，其中：

所述袖带包括上边缘和下边缘；

当所述用户佩戴所述袖带时，所述压电传感器操作以围绕所述用户的所述肢体缠绕；

所述压电传感器被容纳在所述袖带内；并且

所述压电传感器被定位在所述气囊和所述下边缘之间。

12.根据权利要求10所述的血压测量设备，其中当所述用户佩戴所述袖带时，所述压电传感器被定位在所述气囊和所述肢体之间。

13.根据权利要求10所述的血压测量设备，其中：

所述气囊被容纳在所述袖带的近侧部分内；

所述压电传感器被容纳在所述袖带的远侧部分内；并且

所述压电传感器通过阻尼材料与所述气囊分开，所述阻尼材料操作以将所述压电传感器与所述气囊内的压力振荡隔离。

14.根据权利要求10所述的血压测量设备，其中：

所述信号为第一信号；并且

所述血压测量设备还包括：

泵，所述泵耦接到所述气囊并且操作以使所述气囊充气；和

压力传感器，所述压力传感器耦接到所述气囊并且操作以输出指示所述气囊内的压力的第二信号。

15.根据权利要求14所述的血压测量设备，其中所述处理器操作以：

从所述压力传感器接收所述第二信号；

确定所述袖带内对应于识别所述第一声音的第一压力；以及

确定所述袖带内对应于识别所述第二声音的第二压力。

16.根据权利要求10所述的血压测量设备，其中所述处理器操作以根据对应于所述气囊充气的信号确定所述用户的所述血压。

17.一种用于测量用户的血压的方法，所述方法包括：

使袖带的气囊充气以增大所述气囊内的压力，从而压缩所述用户的血管；

使用压电传感器检测通过所述血管的血流的变化，所述变化对应于所述血管的塌缩；

输出指示所述血流中的所述变化的第一信号；

使用压力传感器检测所述气囊内的所述压力；

输出指示所述压力的第二信号；以及

对所述第一信号进行滤波以：

识别第一声音，所述第一声音对应于由于所述血管的部分塌缩而引起的通过所述血管的血流的变化；以及

识别第二声音，所述第二声音对应于所述血管中的血流的停止；

操作处理器以：

接收所述第一信号和所述第二信号；

使用所述第一信号和所述第二信号来确定所述气囊中对应于所述第一声音的出现的第一压力；

使用所述第一信号和所述第二信号来确定所述气囊中对应于所述第二声音的出现的第二压力；以及

使用所述第一压力和所述第二压力来估计所述用户的血压。

18.根据权利要求17所述的方法，其中对所述第一信号进行滤波包括：

使用第一带通滤波器来隔离所述第一信号的对应于所述血流的声音变化的落在第一频带内的部分；以及

使用第二带通滤波器来隔离所述第一信号的对应于所述气囊内的所述压力的变化的落在第二频带内的部分。

19.根据权利要求18所述的方法，其中：

所述第一信号的落在所述第一频带内的部分用于确定所述用户的收缩压和舒张压；并且

所述第一信号的落在所述第二频带内的部分用于确定所述用户的平均血压。

20.根据权利要求17所述的方法，其中使所述气囊充气包括使所述气囊充气，直到识别所述第二声音。

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