CN114631795B - 一种血压追踪检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种血压追踪检测系统。该系统中施放压模块用于根据施压指令对目标用户检测部位施加压力;施放压模块还用于根据放压指令对目标用户检测部位释放压力;信号获取模块与施放压模块连接;信号获取模块用于获取目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;血压追踪检测模块与信号获取模块连接;血压追踪检测模块用于根据一个施放压周期内的光电脉搏波信号和压力信号,确定目标用户检测部位的初始血压值,进而确定初始血压值对应的初始压力值;当施放压模块对目标用户检测部位施加的压力信号与初始压力值相等后,根据对应的光电脉搏波信号,获取光电脉搏波信号的形态学特征,进而根据形态学特征更新压力值。本发明实现血压追踪检测。

Description

一种血压追踪检测系统
技术领域
本发明涉及生物信号检测技术领域,特别是涉及一种血压追踪检测系统。
背景技术
血压是一个血流动力学参数,是一种在血管运动、动脉机制和神经调节相互作用下的逐拍波动。在临床中,通过血压追踪检测可以及时的掌握患者的血流动力学状态,并及时规避术中发生持续血压异常所引起的并发症。在日常生活中,大量研究已经揭示了动态血压的必要性,尤其是在夜间监测血压的必要性。
目前,用于血压追踪检测的系统在长时间的血压追踪检测中存在测量准确度低,需要频繁校准、操作复杂等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种血压追踪检测系统,以克服现有血压追踪检测系统无法长时间稳定的血压追踪更新功能,同时需要频繁的校准,以及在夜间追踪的时候需要用户交互,不能自动调节追踪等缺陷。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种血压追踪检测系统,包括:施放压模块、信号获取模块以及血压追踪检测模块;
所述施放压模块用于根据施压指令对目标用户检测部位施加压力;所述施放压模块还用于根据放压指令对目标用户检测部位释放压力;
所述信号获取模块与所述施放压模块连接;所述信号获取模块用于获取目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;
所述血压追踪检测模块与所述信号获取模块连接;所述血压追踪检测模块用于根据一个施放压周期内的光电脉搏波信号和压力信号,确定所述目标用户检测部位的初始血压值,进而确定所述初始血压值对应的初始压力值;当施放压模块对目标用户检测部位施加的压力信号与初始压力值相等后,根据对应的光电脉搏波信号,获取光电脉搏波信号的形态学特征,进而根据形态学特征更新压力值。
可选地,所述施放压模块包括:施压子模块和放压子模块;
所述施压子模块用于根据施压指令对目标用户检测部位施加压力;
所述放压子模块与所述施压子模块连接;所述放压子模块用于根据放压指令对目标用户检测部位释放压力。
可选地,所述施放压模块还包括:放气速度确定子模块;
所述放气速度确定子模块与所述信号获取模块连接;所述放气速度确定子模块用于根据放气过程中的光电脉搏波信号确定光电脉搏波信号的峰峰值,并根据光电脉搏波信号的峰峰值确定放气速度。
可选地,所述信号获取模块包括:获取子模块、预处理子模块和模板化处理子模块;
所述获取子模块与施放压模块连接;所述获取子模块用于获取所述目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;
所述预处理子模块与所述获取子模块连;所述预处理子模块用于对光电脉搏波信号进行基线漂移去除、噪声过滤、包络线检测和峰峰值检测;
所述模板化处理子模块与所述预处理子模块连接;所述模板化处理子模块用于根据预处理后的光电脉搏波信号确定光电脉搏波信号模板波形。
可选地,所述模板化处理子模块包括:归一化处理单元和光电脉搏波信号模板波形确定单元;
所述归一化处理单元与所述光电脉搏波信号模板波形确定单元连接;
所述归一化处理单元用于对所述预处理后的光电脉搏波信号进行单周期幅值与长度归一化;
所述光电脉搏波信号模板波形确定单元用于根据单周期幅度归一化和长度归一化的光电脉搏波信号滑动平均确定光电脉搏波信号模板波形。
可选地,所述血压追踪检测模块包括:初始血压值计算子模块、压力维持子模块、特征提取子模块和特征匹配子模块和血压更新子模块;
所述初始血压值计算子模块分别与所述预处理子模块和所述压力维持子模块连接;
所述初始血压值计算子模块用于根据预处理后光电脉搏波信号和压力信号确定预处理后光电脉搏波信号的峰峰值差值最大时刻所对应的施加在目标用户检测部位的压力信号;所述峰峰值差值最大时刻所对应的施加在目标用户检测部位的压力信号为所述目标用户检测部位的初始压力值,进而根据所述目标用户检测部位的初始压力值和所述释放压力指令中的压力信号确定所述目标用户检测部位的初始收缩压和初始舒张压;
所述压力维持子模块与获取子模块连接;
所述压力维持子模块用于施加维持在所述目标用户检测部位的初始压力值;所述压力维持子模块还用于当放压指令结束以后,获取维持在设定压力值下目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;
所述特征提取子模块分别与所述模板化处理子模块连接;
所述特征提取子模块用于根据光电脉搏波信号模板波形确定光电脉搏波信号的形态学特征;所述形态学特征包括:模板光电脉搏波信号的积分面积、模板光电脉搏波信号的上升沿参数、模板光电脉搏波信号的波形自相关与互相关差值;
所述特征匹配子模块与所述特征提取子模块和所述压力维持子模块连接;
所述特征匹配子模块用于将单周期光电脉搏波信号模板波形的所述形态学特征与第一个周期光电脉搏波信号模板波形的形态学特征滑动比较定量差值,基于所述定量差值获取压力维持子模块更新后的压力值。
所述血压更新子模块与所述压力维持子模块连接;
所述血压更新子模块用于基于所述压力维持子模块更新后的压力值和维持在更新压力值下的光电脉搏波信号获取新的血压值。
可选地,所述初始血压值计算子模块包括:滤波单元;
所述滤波单元用于对所述初始压力值进行优化处理,以及对光电脉搏波信号的峰峰值进行自适应滤波。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明所提供的一种血压追踪检测系统,施放压模块根据施压指令和放压指令对目标用户检测部位施加压力和释放压力;信号获取模块获取目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;血压追踪检测模块根据一个施放压周期内的光电脉搏波信号和压力信号,确定所述目标用户检测部位的初始血压值,进而确定所述初始血压值对应的初始压力值;当施放压模块对目标用户检测部位施加的压力信号与初始压力值相等后,根据对应的光电脉搏波信号,获取光电脉搏波信号的形态学特征,进而根据形态学特征更新压力值。克服了现有血压追踪检测系统无法长时间稳定的血压追踪更新功能,同时需要频繁的校准,以及在夜间追踪的时候需要用户交互,不能自动调节追踪等缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种血压追踪检测系统结构示意图;
图2为本发明所提供的信号获取模块以及血压追踪检测模块结构示意图;
图3为血压变化过程示意图;
图4为三个光电脉搏波信号形态学特征和血压变化关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种血压追踪检测系统,以克服现有血压追踪检测系统无法长时间稳定的血压追踪更新功能,同时需要频繁的校准,以及在夜间追踪的时候需要用户交互,不能自动调节追踪等缺陷。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种血压追踪检测系统结构示意图,如图1所示,本发明所提供的一种血压追踪检测系统,包括:施放压模块11、信号获取模块12以及血压追踪检测模块13。
所述施放压模块11用于根据施压指令对目标用户检测部位施加压力;所述施放压模块11还用于根据放压指令对目标用户检测部位释放压力。
所述信号获取模块12与所述施放压模块11连接;所述信号获取模块12用于获取目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号。
所述血压追踪检测模块13与所述信号获取模块12连接;所述血压追踪检测模块13用于根据一个施放压周期内的光电脉搏波信号和压力信号,确定所述目标用户检测部位的初始血压值,进而确定所述初始血压值对应的初始压力值;当施放压模块11对目标用户检测部位施加的压力信号与初始压力值相等后,根据对应的光电脉搏波信号,获取光电脉搏波信号的形态学特征,进而根据形态学特征更新压力值。
本发明所提供的血压追踪系统基本原理为恒定容积法,通过在测量血压部位的动脉外侧施加压力,当施加在动脉外壁上的压力与动脉内壁的压力相同时,动脉内容量恒定。此时,采用伺服系统补偿血压改变导致的动脉内容积的变化,使动脉血管处于容量恒定的状态。伺服系统是基于血压变化和脉搏波形态特征的模型关系实时调节施加在目标用户检测部位的压力,从而实现血压追踪检测。可以长时间稳定地实现血压追踪检测,且不需要频繁的校准和用户参与。
作为一个具体的实施例,所述施放压模块11包括:施压子模块和放压子模块。
所述施压子模块用于根据施压指令对目标用户检测部位施加压力;执行施加压力指令时,施压子模块加压到一个预设阈值,停止加压。
所述放压子模块与所述施压子模块连接;所述放压子模块用于根据放压指令对目标用户检测部位释放压力。执行释放压力指令时,放压子模块放压至零,停止工作;所述预设阈值一般大于目标用户的收缩压30到50mmHg。执行施加压力指令需要在预设时间10s内结束;设定预设阈值可以达到明显的血流阻断效果。
所述施放压模块11还包括:放气速度确定子模块。
所述放气速度确定子模块与所述信号获取模块12连接;所述放气速度确定子模块用于根据放气过程中的光电脉搏波信号确定光电脉搏波信号的峰峰值,并根据光电脉搏波信号的峰峰值确定放气速度。
作为一个具体的实施例,峰峰值在设定的周期内没有发生超过预设大小的变化时,放气速度为某一预设值,该预设值在2mmHg/s -20mmHg/s;所述峰峰值在设定的周期内发生了超过预定大小的变化时,放气速度调整为另一预设值,该预设值在0.5mmHg/s -1mmHg/s。
自适应的调整放气速度可以基于光电脉搏波信号在最短的时间内精确地捕捉到目标用户检测部位内血管内压力的变化,提高了初始血压检测的准确性,减少血压初始血压检测延迟,从而保证了系统血压追踪检测的精度和灵敏度。
如图2所示,所述信号获取模块12包括:获取子模块21、预处理子模块22和模板化处理子模块23。
所述获取子模块21与施放压模块11连接;所述获取子模块21用于获取所述目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号。
所述预处理子模块22与所述获取子模块21连;所述预处理子模块22用于对光电脉搏波信号进行基线漂移去除、噪声过滤、包络线检测和峰峰值检测。
所述模板化处理子模块23与所述预处理子模块22连接;所述模板化处理子模块23用于根据预处理后的光电脉搏波信号确定光电脉搏波信号模板波形。
在实际应用中,光电脉搏波信号属于弱信号,十分容易受到干扰,基于光电容积法采集的光电脉搏波信号中含有大量噪声和基线漂移现象。而本实施例中通过预处理模块进行光电脉搏波基线漂移抑制和噪声去除。经过预处理后可以得到清晰、平稳、有效、特征明显的光电脉搏波信号,高信噪比的光电脉搏波信号是获得准确血压参数的前提。
对脉搏波信号包络线检测包括:基于预设周期内的光电脉搏波信号峰值进行插值,得到峰值包络线;基于预设周期内的光电脉搏波信号谷值进行插值,得到谷值包络线。
所述基于预设周期内的峰值进行插值方法为三次样条插值。三次样条插值(CubicSpline Interpolation)简称Spline插值,是通过一系列波形点构成的一条光滑曲线,数学上通过求解三弯矩方程组得出曲线函数组的过程。三次样条函数定义:函数S(x)∈C2[a,b],且在每个小区间[xj,xj+1]上时三次多项式,其中a=x0<x1<…<xn=b是给定节点,则称S(x)是节点x0,x1,…xn上的三次样条函数。若在节点xj上给定函数值Yj=f(Xj). (j=0,1,…,n),并成立S(xj=yj).(j=0,1,…,n),则称S(x)为三次样条插值函数。实际计算时还需要引入边界条件才能完成计算。边界通常有自然边界(边界点的二阶导为0),夹持边界(边界点导数给定),非扭结边界(使两端点的三阶导与这两端点的邻近点的三阶导相等)。基于插值法绘制包络线,可最大程度地保留住每个采样点的有效信息,提高了血压追踪检测结果的准确性和有效性。
所述模板化处理子模块23包括:归一化处理单元和光电脉搏波信号模板波形确定单元。
所述归一化处理单元与所述光电脉搏波信号模板波形确定单元连接;
所述归一化处理单元用于对所述预处理后的光电脉搏波信号进行单周期幅值与长度归一化;
所述光电脉搏波信号模板波形确定单元用于根据单周期幅度归一化和长度归一化的光电脉搏波信号滑动平均确定光电脉搏波信号模板波形。
对所述预处理后的光电脉搏波信号进行单周期幅值与长度归一化包括:
将所述预处理后的光电脉搏波信号长度固定在预设点数内,若某一周期波形长度大于预设点数,预设点数为200个点,采取降采样,将该周期波形长度减少到预设点数,若某一周期波形长度小于预设点数,采取样条插值的方法,将该周期波形长度增加到预设点数。
所述获取滑动平均波形,还包括:基于预设周期内所述单周期幅度归一化和长度归一化的光电脉搏波信号滑动平均获得滑动平均波形。所述预设周期大小范围在[3,5],结合血压追踪检测的准确率和延迟时间综合考虑,3-5个周期波形的平均波形更能体现血压变化带给脉搏波形形态的改变,同时能控制后续血压检测延迟时间。
将单周期的脉搏波进行幅值归一化,将脉搏波纵坐标都归一化至预设指内;将单周期脉搏波进行长度归一化,归一化为单周期内预设个采样点。进行归一化和模板化处理后,可大大减小由于使用者性别、年龄、体重等生理参数导致的个体差异。
如图2所示,所述血压追踪检测模块13包括:初始血压值计算子模块31、压力维持子模块32、特征提取子模块33、特征匹配子模块34和血压更新子模块35。
所述初始血压值计算子模块31分别与所述预处理子模块22和所述压力维持子模块32连接。
所述初始血压值计算子模块31用于根据预处理后光电脉搏波信号和压力信号确定预处理后光电脉搏波信号的峰峰值差值最大时刻所对应的施加在目标用户检测部位的压力信号;所述峰峰值差值最大时刻所对应的施加在目标用户检测部位的压力信号为所述目标用户检测部位的初始压力值,进而根据所述目标用户检测部位的初始压力值和所述释放压力指令中的压力信号确定所述目标用户检测部位的初始收缩压和初始舒张压。
所述压力维持子模块32与获取子模块21连接。
所述压力维持子模块32用于施加维持在所述目标用户检测部位的初始压力值;所述压力维持子模块32还用于当放压指令结束以后,获取维持在设定压力值下目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号。
所述特征提取子模块33分别与所述模板化处理子模块23连接。
所述特征提取子模块33用于根据光电脉搏波信号模板波形确定光电脉搏波信号的形态学特征;所述形态学特征包括:模板光电脉搏波信号的积分面积、模板光电脉搏波信号的上升沿参数、模板光电脉搏波信号的波形自相关与互相关差值。
所述特征匹配子模块34与所述特征提取子模块33和所述压力维持子模块32连接。
所述特征匹配子模块34用于将单周期光电脉搏波信号模板波形的所述形态学特征与第一个周期光电脉搏波信号模板波形的形态学特征滑动比较定量差值,基于所述定量差值获取压力维持子模块32更新后的压力值。
所述血压更新子模块35与所述压力维持子模块32连接。所述血压更新子模块35用于基于所述压力维持子模块32更新的压力值和维持在更新压力值下的光电脉搏波信号获取新的血压值。
所述初始血压值计算模块基于施放压模块11和信号获取模块12获得手指初始的血压值。即当目标用户检测部位上外部施加的压力到一定压力(一般比收缩压高30-50mmHg)后,血管内的血流被阻断,光电脉搏波逐渐消失。当施压子模块达到阈值压力后,放压模块执行释放压力。当压力放到一定程度,血流就能通过血管,目标用户检测部位上的光电脉搏波再次出现,光电传感能实时检测到光电脉搏波波动。逐渐释放压力,光电脉搏波波动越来越大。再放气,脉搏波波动越来越小。选择波动最大的时刻为参考点,以这点为基础,向前寻找是峰值0.5的波动点,这一点所对应施加手指上的压力为收缩压,向后寻找是峰值0.8的波动点,这一点所对应施加手指上的压力为舒张压,波动最高的点所对应的压力为平均压。
使用该算法能在目标用户检测部位上快速准确地检测检测部位的初始血压值,且对检测部位的压迫感不太强,不会给目标用户造成强烈的不适感。同时能为压力维持子模块32提供正确初始压力值,保证了血压追踪检测的初始精度。
当目标用户检测部位外部压力维持在初始平均压大小相等的压力下时,光电脉搏波波动强度最大,因此其形态学特征变化会随着血压变化呈现出最佳跟踪效果。
提取模板化处理后的光电脉搏信号波形态特征示:
基于光电脉搏波信号模板波形的谷值和峰值线性拟合出谷峰连线,所述连线与脉搏波上升沿围成的闭合区域面积,为所述模板光电脉搏波信号的上升沿参数;
基于光电脉搏波信号模板波形的谷值和峰值,定义从一个谷值到另一个谷值为光电脉搏波信号周期,每个周期以光电脉搏波信号峰值和谷值差的1/3处为基线,将光电脉搏波信号分成上半波和负半波,定义基线上半波和负半波闭合区域的面积差所述模板光电脉搏波信号的积分面积;
基于光电脉搏波信号模板波形,首先将第1个光电脉搏波信号模板波形进自相关分析,得到相应的自相关矩阵;然后将依次循环将第i个模板化处理后的波形与第1个光电脉搏波信号模板波形进行互相关分析得到互相关矩阵;基与所述第i个互相关矩阵与第1个自相关矩阵的差值即可反应第i个光电脉搏波信号模板波形与第1个的光电脉搏波信号模板波形差异性;自相关与互相关的数据处理方法,可以发现隐藏在杂乱信号中的有用信息;这个能力是相当重要的,因为工程实际中的信号,不可避免地要受到各种干扰,严重的时候会完全淹没真正有用的数据;自相关能找出重复信息(被噪声掩盖的周期信号),或识别隐含在信号谐波频率中消失的基频,它常用于时域信号的分析。
如图3所示所述血压变化过程中,随着血压变化,脉搏波形态会发生明显的改变。通过动物实验的失血和输血实验,经过上述方案对动物尾部施加一个初始平均压大小的压力,对比动物尾部脉搏波形特征与实际血压波形,可发现在血压由小变大的过程中,脉搏波的形态会由正常形态变为瘦高状;在血压由大变小的过程中,脉搏波的形态会由正常形态为胖宽状。所述过程可证明在血压追踪检测中,基于施加在平均压下的脉搏波会随着血压的改变发生明显的改变,具有生理信号的形态学可靠性。
为了去除目标用户运动等引起光电脉搏波信号峰峰值发生异常情况,进一步提高初始血压检测的准确性,所述初始血压值计算子模块31包括:滤波单元;
所述滤波单元用于对所述初始压力值进行优化处理,以及对光电脉搏波信号的峰峰值进行自适应滤波。
特征匹配子模块34还包括:更新压力维持子模块32的压力值是使光电脉搏波信号形态恢复至第一个初始光电脉搏波信号模板形态,即在当前平均压下的光电脉搏波信号形态。
如图4所示,三个光电脉搏波信号形态学特征和血压变化关系,随着血压的增大,参数呈现强负相关,相关性均大于90%。光电脉搏波信号波形态特征值,在血压追踪检测上具有统计学和生理学意义。当血压发生变化时,可靠的预测指标起到了一个关键性的作用,可及时反馈出血压的血压趋势,并且进行精准的追踪。同时该特征的提取算法也可移植到嵌入式产品中,可为血压追踪检测产品实现奠定了基础。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种血压追踪检测系统,其特征在于,包括:施放压模块、信号获取模块以及血压追踪检测模块;
所述施放压模块用于根据施压指令对目标用户检测部位施加压力;所述施放压模块还用于根据放压指令对目标用户检测部位释放压力;
所述信号获取模块与所述施放压模块连接;所述信号获取模块用于获取目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;
所述血压追踪检测模块与所述信号获取模块连接;所述血压追踪检测模块用于根据一个施放压周期内的光电脉搏波信号和压力信号,确定所述目标用户检测部位的初始血压值,进而确定所述初始血压值对应的初始压力值;当施放压模块对目标用户检测部位施加的压力信号与初始压力值相等后,根据对应的光电脉搏波信号,获取光电脉搏波信号的形态学特征,进而根据形态学特征更新压力值;
所述信号获取模块包括:获取子模块、预处理子模块和模板化处理子模块;
所述获取子模块与施放压模块连接;所述获取子模块用于获取所述目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;
所述预处理子模块与所述获取子模块连;所述预处理子模块用于对光电脉搏波信号进行基线漂移去除、噪声过滤、包络线检测和峰峰值检测;
所述模板化处理子模块与所述预处理子模块连接;所述模板化处理子模块用于根据预处理后的光电脉搏波信号确定光电脉搏波信号模板波形;
所述血压追踪检测模块包括:初始血压值计算子模块、压力维持子模块、特征提取子模块、特征匹配子模块和血压更新子模块;
所述初始血压值计算子模块分别与所述预处理子模块和所述压力维持子模块连接;
所述初始血压值计算子模块用于根据预处理后的光电脉搏波信号和压力信号确定预处理后的光电脉搏波信号的峰峰值差值最大时刻所对应的施加在目标用户检测部位的压力信号;所述峰峰值差值最大时刻所对应的施加在目标用户检测部位的压力信号为所述目标用户检测部位的初始压力值,进而根据所述目标用户检测部位的初始压力值和所述放压指令中的压力信号确定所述目标用户检测部位的初始收缩压和初始舒张压;
所述压力维持子模块与获取子模块连接;
所述压力维持子模块用于施加维持在所述目标用户检测部位的初始压力值;所述压力维持子模块还用于当放压指令结束以后,获取维持在设定压力值下的目标用户检测部位的光电脉搏波信号和压力信号;
所述特征提取子模块与所述模板化处理子模块连接;
所述特征提取子模块用于根据光电脉搏波信号模板波形确定光电脉搏波信号的形态学特征;所述形态学特征包括:模板光电脉搏波信号的积分面积、模板光电脉搏波信号的上升沿参数、模板光电脉搏波信号的波形自相关与互相关差值;
所述特征匹配子模块分别与所述特征提取子模块和所述压力维持子模块连接;
所述特征匹配子模块用于将单周期光电脉搏波信号模板波形的形态学特征与第一个周期光电脉搏波信号模板波形的形态学特征滑动比较定量差值,基于所述定量差值获取压力维持子模块更新后的压力值;
所述血压更新子模块与所述压力维持子模块连接;
所述血压更新子模块用于基于所述压力维持子模块更新后的压力值和维持在更新压力值下的光电脉搏波信号获取新的血压值。
2.根据权利要求1所述的一种血压追踪检测系统,其特征在于,所述施放压模块包括:施压子模块和放压子模块;
所述施压子模块用于根据施压指令对目标用户检测部位施加压力;
所述放压子模块与所述施压子模块连接;所述放压子模块用于根据放压指令对目标用户检测部位释放压力。
3.根据权利要求2所述的一种血压追踪检测系统,其特征在于,所述施放压模块还包括:放气速度确定子模块;
所述放气速度确定子模块与所述信号获取模块连接;所述放气速度确定子模块用于根据放气过程中的光电脉搏波信号确定光电脉搏波信号的峰峰值,并根据光电脉搏波信号的峰峰值确定放气速度。
4.根据权利要求1所述的一种血压追踪检测系统,其特征在于,所述模板化处理子模块包括:归一化处理单元和光电脉搏波信号模板波形确定单元;
所述归一化处理单元与所述光电脉搏波信号模板波形确定单元连接;
所述归一化处理单元用于对所述预处理后的光电脉搏波信号进行单周期幅值与长度归一化;
所述光电脉搏波信号模板波形确定单元用于根据单周期幅度归一化和长度归一化的光电脉搏波信号滑动平均确定光电脉搏波信号模板波形。
5.根据权利要求1所述的一种血压追踪检测系统,其特征在于,所述初始血压值计算子模块包括:滤波单元;
所述滤波单元用于对所述初始压力值进行优化处理,以及对光电脉搏波信号的峰峰值进行自适应滤波。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108175387A (zh) * 2017-12-19 2018-06-19 桂林电子科技大学 一种基于心电和脉搏波形态学参数的血管外周阻力检测装置及检测方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103690152B (zh) * 2014-01-06 2016-04-20 山东大学 一种基于脉搏解析的动脉弹性功能评估装置
CN107205671A (zh) * 2014-08-22 2017-09-26 普尔斯地质构造有限责任公司 至少部分基于脉搏波形的自动诊断
US11298035B2 (en) * 2015-03-17 2022-04-12 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for measuring blood pressure
EP3226758B1 (en) * 2015-06-18 2024-02-14 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Method, apparatus and computer program for determining a blood pressure value
CN109717854B (zh) * 2018-12-27 2021-10-08 武汉中旗生物医疗电子有限公司 血压测量设备
EP3695779A1 (en) * 2019-02-12 2020-08-19 Koninklijke Philips N.V. Apparatus for use in measuring blood pressure
CN111973165B (zh) * 2020-08-14 2021-12-24 北京航空航天大学 基于ppg的线性与非线性混合式无创连续血压测量系统
CN112426141B (zh) * 2020-12-09 2024-03-22 深圳市汇顶科技股份有限公司 血压检测装置以及电子设备
CN113425273B (zh) * 2021-06-21 2024-06-21 合肥工业大学 一种建模个体脉搏波特征的血压测量系统
CN113509160A (zh) * 2021-08-04 2021-10-19 天津工业大学 一种连续无创血压监测方法及装置
CN114176546B (zh) * 2021-08-07 2022-12-09 广东乐心医疗电子股份有限公司 血压测量装置和电子设备

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108175387A (zh) * 2017-12-19 2018-06-19 桂林电子科技大学 一种基于心电和脉搏波形态学参数的血管外周阻力检测装置及检测方法

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Assignor: TIANJIN POLYTECHNIC University

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Denomination of invention: A blood pressure tracking and detection system

Granted publication date: 20220812

License type: Common License

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