CN114587314A - 一种互联网血压测量装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种互联网血压测量装置及其控制方法，基于示波法与听诊法原理，该血压测量装置主要由双模袖带、压力传感器、声音传感器、充气/放气单元、声音播放单元、主CPU和副CPU等部件构成，其中主CPU负责示波法测量，副CPU负责听诊法测量，主CPU和副CPU通过通讯接口相互传输数据；由于听诊法对声音信号的采样率是示波法对压力信号的采样率的10倍以上，听诊法需要处理的数据量大大增加，本发明通过双CPU的设计，在普通示波法控制系统外增加一颗CPU专用于处理听诊法数据，不仅可大副减小对CPU性能的要求，还可减小软件系统信号处理的复杂度。

Description

一种互联网血压测量装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及医疗器械的技术领域，具体涉及一种互联网血压测量装置及其控制方法。

背景技术

临床上测量人体血压的方法分为有创测量和无创测量两类，由于有创操作难度较大，除危重病人和手术过程中使用有创测量血压外，其它大多数时候都是使用无创测量方法，而无创测量血压结果的金标准则是柯氏音听诊法。柯氏音听诊法是世界卫生组织等国际权威机构认可的血压测量技术标准，同时也是很长时期一段时期内医生普遍使用的血压测量方法。

传统的柯氏音听诊法测血压使用水银听诊器来实现，其测量原理为：使用充气袖带绑定上臂并加压，将肱动脉血管完全压住，然后再减压，当袖带压力降至动脉收缩压时，从袖带内的听诊器中可以听到血流重新冲开血管后发出与脉搏同步的摩擦、冲击音，这种声音被称为柯氏音，直至袖带压力继续下降至动脉舒张压以下，此时袖带对动脉的压迫力小于动脉的舒张压，血流可以通畅流过动脉，柯氏音消失。由此可知，柯氏音听诊法血压计在测量时只需要在压力下降过程中找到柯氏音出现时的压力作为收缩压，找到柯氏音消失时的压力作为舒张压，原理简单，准确高。然而，人工听诊法血压计的使用方法较为复杂，对使用者的技能要求较高，且不便于自测，电子听诊法血压计一定程度上解决了人工听诊法血压计使用不便的问题，但是不管是人工听诊还是电子听诊，均存在测量结果容易受到干扰噪声、柯氏音强度等因素的影响导致不够稳定的问题。

相较于听诊法血压计，现在家庭用户和一部分医院更倾向使用的是示波法电子血压计，其测量原理为：使用充气袖带给上臂加压，并且采用电子压力传感器获取袖带的气压，在充气或放气过程中动脉与袖带相互作用，袖带的气压中会叠加动脉振荡波(称为脉搏波)，此脉搏波的振幅与血压之间存在一种换算方法，但这种换算方法是由大样本的统计规律确定的，因此示波法属于间接式血压测量方法。示波法电子血压计容易实现全自动测量，因而操作简单，且测量结果稳定性和一致性较高，但从其测量原理可知，它的测量结果准确度不如听诊法，尤其对某些个体性差异可能适用性不好导致测量误差大，因此，示波法电子血压计仍然满足不了既方便又准确的测量血压的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种以示波法与听诊法原理结合的互联网血压测量装置及其控制方法，包括：

一种示波法和听诊法结合的互联网血压测量装置，该装置至少包括双模袖带、慢速泄气阀、充气/放气单元、压力传感器、互联网模块、主CPU、声音传感器、音频处理电路、副CPU、显示输出单元、按键输入单元和声音播放单元；

其中，双模袖带至少包括充气气囊和固定于充气气囊表面的听诊探头，充气气囊通过一根导管与慢速泄气阀、充气/放气单元及压力传感器相连通，听诊探头通过另一根导管与声音传感器相连通；

主CPU用于控制整个血压测量过程和外部输入输出信号，至少包括气路的充气和放气、输出显示内容、检测按键操作、与互联网模块交换数据以及切换声音播放模块的输入信号；主CPU通过内部ADC模块检测压力传感器的输出信号，以示波法对压力传感器的输出信号进行算法分析，得到血压测量的示波法结果；

音频处理电路用于对声音传感器的输出信号进行滤波和放大，经过处理的音频信号一路输出到副CPU进行算法分析，另一路输出到声音播放单元经功放放大后由外放喇叭或耳机播放，使用者在测量的降压过程中同时由外放喇叭或者耳机进行人工听诊；

副CPU在血压测量过程的降压阶段通过内部ADC模块检测音频输出信号，并以听诊法对音频输出信号进行算法分析，得到血压测量的听诊法结果；

副CPU与主CPU在测量过程中并行工作，通过通讯接口传输测量数据信息。

在进一步的实施例中，装置的最终血压测量结果由示波法结果和听诊法结果综合计算得到。

在进一步的实施例中，装置的控制过程分为充气加压阶段和降压测量阶段；在充气加压阶段，声音传感器、音频处理电路不工作，副CPU处于空闲工作模式，充气过程中由主CPU根据脉搏波信号的强度变化来判断充气停止压力。

在进一步的实施例中，主CPU控制充气/放气单元对双模袖带进行充气，持续采样压力传感器的输出信号，将输出信号转换为气压值，以固定时间间隔将气压值输出到显示输出单元，并将气压值与预设气压值比较，当气压值大于预设气压值后，主CPU从压力输出信号中提取脉搏波信号，形成脉搏波序列，并通过脉搏波序列的强度变化判断气压值是否满足血压测量要求。

一种互联网血压测量装置的控制方法，在降压测量阶段的信号处理流程，包括如下步骤：

S1、主CPU和副CPU在降压测量阶段并行工作，主CPU持续读取压力传感器的信号数据，副CPU持续读取音频处理电路的输出信号数据，主CPU定时通过通讯接口发送袖带压力给副CPU；

S2、主CPU读取压力传感器的信号数据后，先使用软件带通滤波对压力传感器的信号数据进行带通滤波，提取脉搏波信号，再由脉搏波查找算法查找出降压过程中的所有脉搏波，记录每个脉搏波的峰值、压力和时间，得到一组脉搏波序列，对该脉搏波序列进行脉搏波峰值曲线拟合，再由曲线峰值幅度系数法得出收缩压和舒张压；

S3、副CPU读取音频处理电路的输出信号数据后，先使用软件降噪算法对音频处理电路的输出信号数据进行降噪处理，然后通过差分计算将输出信号的基线归零以便查找柯氏音信号，再由柯氏音查找算法查找出降压过程中的所有柯氏音，记录每个柯氏音的峰值、压力和时间，得到一组柯氏音序列，通过与步骤S2的脉搏波序列进行对比去除柯氏音序列中的噪声干扰信号，然后取第一个柯氏音信号的压力作为收缩压，取最后一个柯氏音信号的压力作为舒张压；

S4、副CPU将听诊法结果发送给主CPU,由主CPU根据示波法结果和听诊法结果综合计算最终的测量结果。

在进一步的实施例中，查找脉搏波序列的方法为:

S21、设置一个长度L的数据缓存，将带通滤波器输出的脉搏波信号数据以先进先出的方式逐个存入数据缓存中，该数据缓存的长度L根据人体动脉脉搏波的时间特征设定；

S22、当数据缓存中数据存满后，查找数据缓存中的最大值，当最大值的位置等于L/2，即所述最大值处于数据缓存的中间位置时，确认查找到一个波峰，将数据缓存中的数据清空，等待存入新数据；当最大值的位置不等于L/2时，认为此段数据不存在一个完整的波峰，按先进先出规则移出一个旧数据存入一个新数据，并进行下一次查找；

S23、将步骤S22查找到的波峰幅度值与设定的最小脉搏波阀值作比较，当波峰幅度值不小于最小脉搏波阀值时，认定该波峰信号为有效的脉搏波信号，记录此波峰幅度值和此时的气压值及时间，当波峰幅度值小于最小脉搏波阀值时，不记录此波峰；

S24、重复执行步骤S22和步骤S23，直至测量的降压过程结束。

在进一步的实施例中，查找柯氏音序列的方法为：

S31、设置一个长度M的数据缓存，将经过差分计算输出的柯氏音信号数据以先进先出的方式逐个存入数据缓存中，该数据缓存的长度M根据人体动脉柯氏音信号的时间特征设定；

S32、当数据缓存中数据存满后，查找数据缓存中的最大值，当最大值的位置等于M/2，即所述最大值处于数据缓存的中间位置时，确认查找到一个波峰，将数据缓存中的数据清空，等待存入新数据；当最大值的位置不等于M/2时，认为此段数据不存在一个完整的波峰，按先进先出规则移出一个旧数据存入一个新数据，并进行下一次查找；

S33、将步骤S32查找到的波峰幅度值与设定的最小柯氏音强度阀值作比较，当波峰幅度值不小于最小柯氏音强度阀值时，认定该波峰信号为有效的柯氏音信号，记录此波峰幅度值和此时的气压值及时间，当波峰幅度值小于最小柯氏音强度阀值时，不记录此波峰；

S34、重复执行步骤S32和步骤S33，直至测量的降压过程结束。

在进一步的实施例中，柯氏音序列和脉搏波序列结合排除噪声干扰的方法为:

对柯氏音序列中每个信号发生的时间点，以每个信号发生的时间点的前后50毫秒为一个时间范围，在脉搏波序列中查找每个时间范围内是否存在脉搏波信号；

如果脉搏波序列中不存在时间与上述柯氏音信号时间相符的脉搏波信号,则认为该柯氏音信号为噪声干扰，并从柯氏音序列中删除。

在进一步的实施例中，由示波法结果和听诊法结果综合计算血压结果的方法为:

对收缩压和舒张压分别以示波法结果设定误差范围，收缩压的误差范围为加10和减20，舒张压的误差范围为加15和减10；

如果听诊法结果在上述示波法结果的误差范围以内，则以两者的加权均值作为最终测量结果，其中，示波法结果加权值为0.3，听诊法结果加权值为0.7；

如果听诊法结果超过上述示波法结果的误差范围，则以示波法结果作为最终测量结果。

在进一步的实施例中，通过脉搏波序列得出收缩压和舒张压的方法包括：

取出脉搏波序列中的所有脉搏波峰值，形成降压测量阶段的峰值曲线,对脉搏波峰值进行分段多项式拟合以平滑该峰值曲线；

对平滑处理后的峰值曲线使用峰值幅度系数法求收缩压和舒张压位置，先查找峰值曲线的最大值，将该最大值与收缩压幅度系数相差得到收缩压幅度，将该最大值与舒张压幅度系数相乘得到舒张压幅度；

将收缩压幅度和舒张压幅度分别在峰值曲线的上升段和下降段中查找位置，然后将脉搏波序列中的所有压力取出形成压力曲线，将压力曲线中与峰值曲线相同的收缩压和舒张压位置处的压力记为血压的收缩压和舒张压。

本发明提供了一种以示波法与听诊法原理结合的互联网血压测量装置及其控制方法，该血压测量装置可显著的改善目前普通示波法血压计测量误差较大的缺点，还可大大减小听诊法血压计受噪声干扰的影响，而且除了自动测量血压结果外，还可通过声音播放单元在测量过程中同时进行人工听诊以对自动测量结果进行校正；该血压测量装置还使用新型袖带结构，将声学听诊探头集成于充气袖带上，使其具有与普通示波法血压计一样的操作便利性；该血压测量装置还具有联网的功能，可通过互联网管理血压测量过程数据和结果。

附图说明

图1为本发明血压测量装置的结构示意图；

图2为本发明血压测量装置的信号处理流程图；

图3为本发明血压测量装置的声音信号预处理效果；

图4为本发明血压测量装置的波峰算法查找柯氏音效果图；

图5为本发明血压测量装置的示波法求血压示意图；

图6为本发明血压测量装置的听诊法求血压示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。本发明的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”“第二”“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本发明所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、内、外、侧面等，仅是参考附图的方向。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。此外，本发明在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。

本发明提供了一种互联网血压测量装置，如图1所示，血压测量装置主要包括双模袖带1、慢速泄气阀2、充气/放气单元3、压力传感器4、互联网模块5、主CPU6、声音传感器7、音频处理电路8、副CPU9、显示输出单元10、按键输入单元11和声音播放单元12。其中，

双模袖带1至少包括充气气囊和固定于充气气囊表面的听诊探头，充气气囊位于双模袖带1的内部，充气气囊通过一根导管与慢速泄气阀2、充气/放气单元3及压力传感器4相连通，优选地，该导管为气压导管，听诊探头通过另一根导管与声音传感器7相连通，优选地，该导管为声音导管。

主CPU6控制血压测量装置的整个测量过程、外部输入输出信息以及与互联网模块5的数据交换，功能上至少包括气路的充气和放气、输出显示内容、检测按键操作、与互联网模块5交换数据以及切换声音播放单元12的输入信号。

进一步地，主CPU6负责示波法测量，主CPU6通过内部ADC模块检测压力传感器4的输出信号，以示波法对压力传感器4的输出信号进行算法分析，得到血压测量的示波法结果。

音频处理电路8用于对声音传感器7的输出信号进行滤波和放大，声音传感器7的音频输出信号接入音频处理电路8，处理后的音频输出信号分为两路，经过处理的音频信号一路输出到副CPU9进行算法分析，另一路输出到声音播放单元12经功放放大后由外放喇叭或耳机播放，使用者在测量的降压过程中同时由外放喇叭或者耳机进行人工听诊。

副CPU9负责听诊法测量，副CPU9在血压测量过程的降压阶段通过内部ADC模块检测音频输出信号，并以听诊法对音频输出信号进行算法分析，得到血压测量的听诊法结果。

进一步地，副CPU9与主CPU6在测量过程中并行工作，主CPU6和副CPU9通过通讯接口传输测量数据信息。优选地，主CPU6和副CPU9通过UART或者IIC通讯接口传输数据。

进一步地，充气气囊、慢速泄气阀2、充气/放气单元3、压力传感器4和主CPU6组成示波法测量系统，听诊探头、声音传感器7、音频处理电路8和副CPU9组成听诊法测量系统。

进一步地，本发明的血压测量装置的最终血压测量结果由示波法结果和听诊法结果综合计算得到。

进一步地，本发明的血压测量装置的控制过程包括充气加压阶段和降压测量阶段；在充气加压阶段，声音传感器7、音频处理电路8不工作，副CPU9处于空闲工作模式，充气过程中由主CPU6根据脉搏波信号的强度变化来判断充气停止压力。

进一步地，主CPU6与显示输出单元10通过电路连接，用于将测量信息输出并在显示输出单元10进行显示，主CPU6与按键输入单元11通过电路连接，用于检测按键输入单元11的按键控制指令；主CPU6与互联网模块5通过电路连接，用于通过互联网模块5传输上述测量信息；主CPU6与充气/放气单元3通过电路连接，并控制对充气气囊的充气和放气。

进一步地，主CPU6控制充气/放气单元3对双模袖带1进行充气，持续采样压力传感器4的输出信号，将输出信号转换为气压值，以固定时间间隔将气压值输出到显示输出单元10，并将气压值与预设气压值比较，当气压值大于预设气压值后，主CPU6从压力输出信号中提取脉搏波信号，形成脉搏波序列，并通过脉搏波序列的强度变化判断气压值是否满足血压测量要求。

进一步地，声音播放单元12包括功放以及外放喇叭和/或耳机，声音播放单元12的输入为主CPU6和音频处理电路8，并通过电路控制切换输入用于播放的测量提示语音或听诊柯氏音；

优选地，慢速泄气阀2为机械式限流阀，充气/放气单元3包括微型气泵和电磁阀，压力传感器4为电容式或电阻式绝对气压传感器，声音传感器7为微型驻极体麦克风或者硅麦克风。

本发明的互联网血压测量装置，由于听诊法对声音信号的采样率是示波法对压力信号的采样率的10倍以上，听诊法需要处理的数据量大大增加，本发明通过双CPU的设计，在普通示波法控制系统外增加一颗CPU专用于处理听诊法数据，不仅可大副减小对CPU性能的要求，还可减小软件系统信号处理的复杂度。

本发明还提供了上述血压测量装置的控制方法，如图2-图6所示，其控制过程分为以下几个阶段：

充气加压阶段

在充气加压阶段，声音传感器7、音频处理电路8不工作，副CPU9处于空闲工作模式，主CPU6控制充气/放气单元3快速给双模袖带1充气，在充气过程中主CPU6持续采样压力传感器4的信号，将压力传感器4的信号转换为气压值，以固定时间间隔将气压值输出到显示单元，同时，当气压值大于40mmhg后，主CPU6通过软件滤波器从压力传感器4的信号中提取出脉搏波信号，并通过脉搏波的强度变化判断充气气压，以自动适应测量人的血压值。

进一步地，主CPU6判断充气压力是否已满足血压测量要求的方法如下：

S01、主CPU6对采样的压力传感器4信号使用IIR软件带通滤波器滤波，以分离出传感器信号中的脉搏波信号, 根据脉搏波的信号特征，滤波器通带设计为1-12hz。

S02、对步骤S01中的脉搏波信号，以固定时间间隔内查找最大值，记录每个时间间隔的最大值和对应气压。优选地，时间间隔可设定为0.5秒。

S03、对步骤S02中记录的最大值数据采用加权平均、分段多项式拟合的方法进行平滑处理。

S04、对步骤S03平滑处理后的结果先查找到最大值，当最大值小于设定的阀值时，如果当前的压力小于160mmhg，则返回步骤S01继续执行，否则判断可停止充气；当最大值大于等于设定的阀值时，以条件1：最近两个数据点小于最大值的0.3倍，条件2:当前压力大于最大值时刻压力45mmhg，条件3:当前压力大于最大值时刻压力80mmhg，作为综合判断条件，当同时满足条件1和条件2时或者单独满足条件3时，判断可停止充气，否则返回步骤S01继续执行。优选地，本步骤中的数值为典型值，可根据项目调试时的实际情况修改。

当充气停止后，即进入降压测量阶段，血压测量装置通过慢速泄气阀2缓慢降低双模袖带1内气压。

降压测量阶段

S1、主CPU6和副CPU9在降压测量阶段并行工作，主CPU6持续读取压力传感器4的信号数据，副CPU9持续读取音频处理电路8的输出信号数据，主CPU6定时通过通讯接口发送袖带压力给副CPU9。

具体地，进入降压测量阶段后，主CPU6先发通讯包给副CPU9,通知副CPU9已进入降压测量阶段，副CPU9打开声音传感器7和音频处理电路8的电源，声音播放单元12的输入接通音频处理电路8的输出，然后副CPU9与主CPU6进入并行测量工作状态。

在降压过程中，主CPU6持续采样压力传感器4的信号，并以固定时间间隔将压力输出到显示单元和发送给副CPU9。

S2、主CPU6读取压力传感器4的信号数据后，先使用软件带通滤波对压力传感器4的信号数据进行带通滤波，提取脉搏波信号，再由脉搏波查找算法查找出降压过程中的所有脉搏波，记录每个脉搏波的峰值、压力和时间，得到一组脉搏波序列，对该脉搏波序列进行脉搏波峰值曲线拟合，再由曲线峰值幅度系数法得出收缩压和舒张压。

具体地，主CPU6通过软件滤波器对压力传感器4的信号进行带通滤波，再对滤波后的信号由算法查找脉搏波，记录查找到的每个脉搏波信号形成脉搏波序列，每个脉搏波信号包括脉搏波峰值和其发生时刻的气压值以及时间点，主CPU6还由记录的脉搏波序列的强度变化判断降压过程是否结束。

优选地，对压力传感器4数据进行带通滤波采用的软件滤波器为IIR带通滤波器，通带为1-12hz。

优选地，主CPU6查找脉搏波采用波峰检测算法，查找脉搏波序列的具体方法为:

S21、设置一个长度L的数据缓存W1，将带通滤波器输出的脉搏波信号数据以先进先出的方式逐个存入数据缓存W1中，该数据缓存W1的长度L根据人体动脉脉搏波的时间特征设定。优选地，缓存长度L根据人体动脉脉搏波的时间特征设定为32。

S22、当数据缓存W1中数据存满后，查找数据缓存W1中的最大值，当最大值的位置等于L/2，即所述最大值处于数据缓存W1的中间位置时，确认查找到一个波峰，将数据缓存W1中的数据清空，等待存入新数据；当最大值的位置不等于L/2时，认为此段数据不存在一个完整的波峰，按先进先出规则移出一个旧数据存入一个新数据，并进行下一次查找。

S23、将步骤S22查找到的波峰幅度值与设定的最小脉搏波阀值作比较，当波峰幅度值不小于最小脉搏波阀值时，认定该波峰信号为有效的脉搏波信号，记录此波峰幅度值和此时的气压值及时间，当波峰幅度值小于最小脉搏波阀值时，不记录此波峰。

S24、重复执行步骤S22和步骤S23，直至测量的降压过程结束。

优选地，上述最小脉搏波阀值根据实际项目调试时的压力传感器4信号底噪和设计要求的脉搏最小可测强度来确定，最小脉搏波阀值必须要大于压力传感器4信号底噪的强度且小于脉搏最小可测强度。

上述脉搏波检测方法的有益之处在于，可以保证查找到的波峰为设定数据长度范围内的最大完整波峰信号，有效提高查找到脉搏波主波峰的效率。而传统的将数据划分为等长片段，以各数据片段范围内最大值作为局部波峰的方法，很可能因为一个波峰信号被划分进前后两个数据片段，或者一个包含有次级谐波的波峰信号因主波峰和谐波被划分进前后两个数据片段，从而导致被处理为两个波峰。

S3、副CPU9读取音频处理电路8的输出信号数据后，先使用软件降噪算法对音频处理电路8的输出信号数据进行降噪处理，然后通过差分计算将输出信号的基线归零以便查找柯氏音信号，再由柯氏音查找算法查找出降压过程中的所有柯氏音，记录每个柯氏音的峰值、压力和时间，得到一组柯氏音序列，通过与步骤S2的脉搏波序列进行对比去除柯氏音序列中的噪声干扰信号，然后取第一个柯氏音信号的压力作为收缩压，取最后一个柯氏音信号的压力作为舒张压。

具体地，在此过程中，副CPU9持续采样音频处理电路8的输出信号，对于采样的音频信号，先对其进行滤波降噪处理，然后再进行差分计算去除信号的直流分量，如图3所示，对差分后的信号由算法查找柯氏音，记录查找到的每个柯氏音信号形成柯氏音序列，每个柯氏音信号包括柯氏音的强度和其发生时刻的气压值以及时间点。

优选地，副CPU9查找柯氏音采用与主CPU6查找脉搏波相同的波峰检测算法，查找柯氏音序列的具体方法为：

S31、设置一个长度M的数据缓存W2，将经过差分计算输出的柯氏音信号数据以先进先出的方式逐个存入数据缓存W2中，该数据缓存W2的长度M根据人体动脉柯氏音信号的时间特征设定。优选地，缓存长度L根据人体动脉柯氏音信号的时间特征设定为32。

S32、当数据缓存W2中数据存满后，查找数据缓存W2中的最大值，当最大值的位置等于M/2，即所述最大值处于数据缓存W2的中间位置时，确认查找到一个波峰，将数据缓存W2中的数据清空，等待存入新数据；当最大值的位置不等于M/2时，认为此段数据不存在一个完整的波峰，按先进先出规则移出一个旧数据存入一个新数据，并进行下一次查找。

S33、将步骤S32查找到的波峰幅度值与设定的最小柯氏音强度阀值作比较，当波峰幅度值不小于最小柯氏音强度阀值时，认定该波峰信号为有效的柯氏音信号，记录此波峰幅度值和此时的气压值及时间，当波峰幅度值小于最小柯氏音强度阀值时，不记录此波峰。

S34、重复执行步骤S32和步骤S33，直至测量的降压过程结束。

检测柯氏音信号的使用效果如图4所示，方框内的数据为数据缓存W2的数据，可以看出只要数据缓存W2的长度设定适当，当某次柯氏音信号的峰值位于数据缓存W2的中间时，数据缓存W2中必然包含了完整的柯氏音信号。

S4、副CPU9将听诊法结果发送给主CPU6,由主CPU6根据示波法结果和听诊法结果综合计算最终的测量结果。

具体地，当主CPU6判断降压过程结束时，主CPU6先给副CPU9发送降压测量结束指令，然后控制充气/放气单元3打开放气开关快速排空双模袖带1内的气压，控制流程进入测量数据处理阶段。

测量数据处理阶段

进入测量数据处理阶段后，主CPU6先给副CPU9发送降压过程中记录的脉搏波信号序列数据包，然后主CPU6对脉搏波信号序列数据进行处理，按照脉搏波平均时间间隔计算出心率，按照示波法算法求出收缩压和舒张压结果。

优选地，如图5所示，主CPU6根据记录的脉搏波序列计算血压的具体方法如下：

步骤S51、将脉搏波序列中的所有脉搏波峰值取出作为一条曲线，此曲线即为降压测量过程中的脉搏波包络线,对脉搏波序列的峰值数据进行分段多项式拟合以平滑曲线。

步骤S52、对步骤S51经过平滑处理后的峰值曲线使用峰值幅度系数法求收缩压和舒张压位置，先查找到步骤S51的经过平滑处理后的峰值曲线的最大值，记为P，以收缩压幅度系数乘以P得到收缩压处的幅度，以舒张压幅度系数乘以P得到舒张压处的幅度。其中，收缩压和舒张压的幅度系数根据实际项目调试得出。优选地，具体使用的收缩压和舒张压的幅度系数为收缩压0.55左右、舒张压0.65左右。

步骤S53、对步骤S52得到的收缩压幅度和舒张压幅度，分别在步骤S51所述的经过平滑处理的峰值曲线的上升段和下降段查找其位置，然后将脉搏波序列中的所有压力取出作为一条曲线，将压力曲线中与峰值曲线相同的收缩压和舒张压位置处的压力记为血压的收缩压和舒张压。

副CPU9收到降压测量结束指令后即停止音频数据采样，进入处理柯氏音信号序列数据处理准备状态，等收到主CPU6发送的脉搏波信号序列数据包后，副CPU9先通过脉搏波信号序列和柯氏音信号序列结合分析去除柯氏音信号序列中的噪声干扰信号，然后按照听诊法原理得出收缩压和舒张压结果。

优选地，副CPU9根据脉搏波序列和柯氏音序列结合去除柯氏音噪声干扰的方法为：

根据脉搏波和柯氏音发生的规律可知，当有柯氏音信号发生时必然会同时有脉搏波信号发生，因此对柯氏音序列中每个信号发生的时间点，以每个信号发生的时间点的前后50毫秒为一个时间范围，在脉搏波序列中查找是否存在脉搏波信号，如果脉搏波序列中不存在时间与上述柯氏音信号时间相符的脉搏波信号,则认为该柯氏音信号为噪声干扰，并从柯氏音序列中删除。

如图6所示，副CPU9根据听诊法求血压的方法为：以柯氏音序列中的第一个柯氏音信号的压力作为收缩压，以柯氏音序列中的最后一个柯氏音信号的压力作为舒张压。

副CPU9得出听诊法测量结果后，将测量结果发送给主CPU6，主CPU6根据示波法测量结果和听诊法测量结果综合计算出最终测量结果并输出给显示输出(10)，同时还可将结果通过互联网模块5(5)传输。

优选地，主CPU6由示波法结果和听诊法结果综合计算血压结果的方法为:

对收缩压和舒张压分别以示波法结果设定误差范围，收缩压的误差范围为加10和减20，舒张压的误差范围为加15和减10。

如果听诊法结果在上述示波法结果的误差范围以内，则以两者的加权均值作为最终测量结果。具体地，示波法结果加权值为0.3，听诊法结果加权值为0.7。

如果听诊法结果超过上述示波法结果的误差范围，则以示波法结果作为最终测量结果。

本发明的互联网血压测量装置工作时，将双模袖带1的气囊导管对准上臂正中位置绑定好后，就可同时将双模袖带1的听诊探头贴覆于上臂的肱动脉附近以利于拾取柯氏音信号。测量启动后，先由主CPU6通过控制充气/放气机构给双模袖带1快速充气加压，充气结束后进入慢速漏气阶段，在此阶段，主CPU6通过对压力信号进行数据分析，检测所有的脉搏波信号并记录，副CPU9同时对声音信号进行数据分析，检测所有的柯氏音信号并记录，主CPU6与副CPU9定时发送袖带气压值。漏气阶段结束后，主CPU6对所有的脉搏波进行峰值包络曲线拟合，由曲线峰值幅度系数法取得收缩压和舒张压结果，副CPU9对所有的柯氏音信号进行噪声干扰排除，再取第一个柯氏音的压力为收缩压，最后一个柯氏音的压力为舒张压，最后由主CPU6根据示波法和听诊法的结果综合得出最终的收缩压和舒张压结果。

本发明的互联网血压测量装置及其控制方法，可显著的改善目前普通示波法血压计测量误差较大的缺点，还可大大减小听诊法血压计受噪声干扰的影响，而且除了自动测量血压结果外，还可通过声音播放单元在测量过程中同时进行人工听诊以对自动测量结果进行校正；该血压测量装置还使用新型袖带结构，将声学听诊探头集成于充气袖带上，使其具有与普通示波法血压计一样的操作便利性；该血压测量装置还具有联网的功能，可通过互联网管理血压测量过程数据和结果。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种互联网血压测量装置，所述装置基于示波法和听诊法，其特征在于，所述装置至少包括双模袖带、慢速泄气阀、充气/放气单元、压力传感器、互联网模块、主CPU、声音传感器、音频处理电路、副CPU、显示输出单元、按键输入单元和声音播放单元；

其中，双模袖带至少包括充气气囊和固定于充气气囊表面的听诊探头，充气气囊通过一根导管与慢速泄气阀、充气/放气单元及压力传感器相连通，听诊探头通过另一根导管与声音传感器相连通；

主CPU用于控制整个血压测量过程和外部输入输出信号，至少包括气路的充气和放气、输出显示内容、检测按键操作、与互联网模块交换数据以及切换声音播放模块的输入信号；主CPU通过内部ADC模块检测压力传感器的输出信号，以示波法对压力传感器的输出信号进行算法分析，得到血压测量的示波法结果；

音频处理电路用于对声音传感器的输出信号进行滤波和放大，经过处理的音频信号一路输出到副CPU进行算法分析，另一路输出到声音播放单元经功放放大后由外放喇叭或耳机播放，使用者在测量的降压过程中同时由外放喇叭或者耳机进行人工听诊；

副CPU在血压测量过程的降压阶段通过内部ADC模块检测音频输出信号，并以听诊法对音频输出信号进行算法分析，得到血压测量的听诊法结果；

副CPU与主CPU在测量过程中并行工作，通过通讯接口传输测量数据信息。

2.根据权利要求1所述的互联网血压测量装置，其特征在于，所述装置的最终血压测量结果由示波法结果和听诊法结果综合计算得到。

3.根据权利要求2所述的血压测量装置，其特征在于，所述装置的控制过程分为充气加压阶段和降压测量阶段；在充气加压阶段，声音传感器、音频处理电路不工作，副CPU处于空闲工作模式，充气过程中由主CPU根据脉搏波信号的强度变化来判断充气停止压力。

4.根据权利要求3所述的互联网血压测量装置，其特征在于，主CPU控制充气/放气单元对双模袖带进行充气，持续采样压力传感器的输出信号，将输出信号转换为气压值，以固定时间间隔将气压值输出到显示输出单元，并将气压值与预设气压值比较，当气压值大于预设气压值后，主CPU从压力输出信号中提取脉搏波信号，形成脉搏波序列，并通过脉搏波序列的强度变化判断气压值是否满足血压测量要求。

5.一种如权利要求4所述的互联网血压测量装置的控制方法，其特征在于，在降压测量阶段的信号处理流程，包括如下步骤：

S1、主CPU和副CPU在降压测量阶段并行工作，主CPU持续读取压力传感器的信号数据，副CPU持续读取音频处理电路的输出信号数据，主CPU定时通过通讯接口发送袖带压力给副CPU；

S2、主CPU读取压力传感器的信号数据后，先使用软件带通滤波对压力传感器的信号数据进行带通滤波，提取脉搏波信号，再由脉搏波查找算法查找出降压过程中的所有脉搏波，记录每个脉搏波的峰值、压力和时间，得到一组脉搏波序列，对该脉搏波序列进行脉搏波峰值曲线拟合，再由曲线峰值幅度系数法得出收缩压和舒张压；

S3、副CPU读取音频处理电路的输出信号数据后，先使用软件降噪算法对音频处理电路的输出信号数据进行降噪处理，然后通过差分计算将输出信号的基线归零以便查找柯氏音信号，再由柯氏音查找算法查找出降压过程中的所有柯氏音，记录每个柯氏音的峰值、压力和时间，得到一组柯氏音序列，通过与步骤S2的脉搏波序列进行对比去除柯氏音序列中的噪声干扰信号，然后取第一个柯氏音信号的压力作为收缩压，取最后一个柯氏音信号的压力作为舒张压；

S4、副CPU将听诊法结果发送给主CPU,由主CPU根据示波法结果和听诊法结果综合计算最终的测量结果。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，查找脉搏波序列的方法为:

S21、设置一个长度L的数据缓存，将带通滤波器输出的脉搏波信号数据以先进先出的方式逐个存入数据缓存中，该数据缓存的长度L根据人体动脉脉搏波的时间特征设定；

S22、当数据缓存中数据存满后，查找数据缓存中的最大值，当最大值的位置等于L/2，即所述最大值处于数据缓存的中间位置时，确认查找到一个波峰，将数据缓存中的数据清空，等待存入新数据；当最大值的位置不等于L/2时，认为此段数据不存在一个完整的波峰，按先进先出规则移出一个旧数据存入一个新数据，并进行下一次查找；

S23、将步骤S22查找到的波峰幅度值与设定的最小脉搏波阀值作比较，当波峰幅度值不小于最小脉搏波阀值时，认定该波峰信号为有效的脉搏波信号，记录此波峰幅度值和此时的气压值及时间，当波峰幅度值小于最小脉搏波阀值时，不记录此波峰；

S24、重复执行步骤S22和步骤S23，直至测量的降压过程结束。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，查找柯氏音序列的方法为：

S31、设置一个长度M的数据缓存，将经过差分计算输出的柯氏音信号数据以先进先出的方式逐个存入数据缓存中，该数据缓存的长度M根据人体动脉柯氏音信号的时间特征设定；

S32、当数据缓存中数据存满后，查找数据缓存中的最大值，当最大值的位置等于M/2，即所述最大值处于数据缓存的中间位置时，确认查找到一个波峰，将数据缓存中的数据清空，等待存入新数据；当最大值的位置不等于M/2时，认为此段数据不存在一个完整的波峰，按先进先出规则移出一个旧数据存入一个新数据，并进行下一次查找；

S33、将步骤S32查找到的波峰幅度值与设定的最小柯氏音强度阀值作比较，当波峰幅度值不小于最小柯氏音强度阀值时，认定该波峰信号为有效的柯氏音信号，记录此波峰幅度值和此时的气压值及时间，当波峰幅度值小于最小柯氏音强度阀值时，不记录此波峰；

S34、重复执行步骤S32和步骤S33，直至测量的降压过程结束。

8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，柯氏音序列和脉搏波序列结合排除噪声干扰的方法为:

对柯氏音序列中每个信号发生的时间点，以每个信号发生的时间点的前后50毫秒为一个时间范围，在脉搏波序列中查找每个时间范围内是否存在脉搏波信号；

如果脉搏波序列中不存在时间与上述柯氏音信号时间相符的脉搏波信号,则认为该柯氏音信号为噪声干扰，并从柯氏音序列中删除。

9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，由示波法结果和听诊法结果综合计算血压结果的方法为:

对收缩压和舒张压分别以示波法结果设定误差范围，收缩压的误差范围为加10和减20，舒张压的误差范围为加15和减10；

如果听诊法结果在上述示波法结果的误差范围以内，则以两者的加权均值作为最终测量结果，其中，示波法结果加权值为0.3，听诊法结果加权值为0.7；

如果听诊法结果超过上述示波法结果的误差范围，则以示波法结果作为最终测量结果。

10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，通过脉搏波序列得出收缩压和舒张压的方法包括：

取出脉搏波序列中的所有脉搏波峰值，形成降压测量阶段的峰值曲线,对脉搏波峰值进行分段多项式拟合以平滑该峰值曲线；

对平滑处理后的峰值曲线使用峰值幅度系数法求收缩压和舒张压位置，先查找峰值曲线的最大值，将该最大值与收缩压幅度系数相差得到收缩压幅度，将该最大值与舒张压幅度系数相乘得到舒张压幅度；

将收缩压幅度和舒张压幅度分别在峰值曲线的上升段和下降段中查找位置，然后将脉搏波序列中的所有压力取出形成压力曲线，将压力曲线中与峰值曲线相同的收缩压和舒张压位置处的压力记为血压的收缩压和舒张压。

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