CN115399742A - 血压测量设备的校准方法及血压测量设备 - Google Patents

血压测量设备的校准方法及血压测量设备 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例提供一种血压测量设备的校准方法及血压测量设备。在该方法中，获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值。然后，计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差。根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数。之后，根据所获取的校准血压值、第一校准参数和第二时间差来确定第二校准参数。接着，使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备。

Description

血压测量设备的校准方法及血压测量设备
技术领域
本公开的实施例涉及测量技术领域，具体地，涉及血压测量设备的校准方法及血压测量设备。
背景技术
目前，临床环境中使用的血压计是一种血压计设备。手动血压袖带装置采用柯氏音法，具有精度高、无需校准等优点。但是，用户应该接受良好的培训以使用此设备。另一方面，自动血压计袖带装置使用示波法来估计血压。操作起来更方便。但它需要每六个月重新校准。血压计袖带装置提供了一种简单且低成本的血压监测方式。但是，它针对每次测量只提供一个读数。市场上还有另一种使用手指容积钳法的设备，称为Finapres，它可以在短时间内提供连续的逐搏血压读数。而Finapres的价格非常昂贵且体积庞大。因此，在日常使用中，期望用于家庭和诊所使用的便携式、低成本的连续血压监测仪。
发明内容
本文中描述的实施例提供了一种血压测量设备的校准方法、一种血压测量设备、一种电子设备、以及存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
根据本公开的第一方面，提供了一种血压测量设备的校准方法。在该校准方法中，获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值。然后，计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差。根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数。之后，根据所获取的校准血压值、第一校准参数和第二时间差来确定第二校准参数。接着，使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备。
在本公开的一些实施例中，在根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数的步骤中，将身高值除以第一时间差的商确定为第一系数，以及根据第一系数来确定第一校准参数。
在本公开的一些实施例中，第一校准参数被计算为：
aSI＝k1/SI+k2，
其中，aSI表示第一校准参数，SI表示第一系数，k1表示第一常数，k2表示第二常数，k1和k2的值根据SI来确定。
在本公开的一些实施例中，第一常数和第二常数的值根据第一系数的值来确定。
在本公开的一些实施例中，在SI小于或者等于12cm/ms的情况下，k1＝606604，k2＝28918。在SI大于12并且小于或者等于25cm/ms的情况下，k1＝462870，k2＝9201。在其它情况下，k1＝0，k2＝10000。
在本公开的一些实施例中，第二校准参数根据下式中的一个来计算：
bSI＝BP-aSI/PAT；
bSI＝BP-aSI/PAT2；以及
bSI＝BP-aSI×ln(PAT)；
其中，bSI表示第二校准参数，BP表示校准血压值，aSI表示第一校准参数，PAT表示第二时间差。
在本公开的一些实施例中，BP是包括在不同时间点获取的多个校准血压值的矩阵。PAT是包括对应时间点的多个第二时间差的矩阵。
在本公开的一些实施例中，在计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差的步骤中，确定PPG信号中相邻的第一峰值和第二峰值。其中，第二峰值是紧接在第一峰值之后的峰值。然后，确定在PPG信号的第一峰值与第二峰值之间的时间段内的PPG信号的一阶导数的第二大峰值。接着，将PPG信号的第一峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的时间差确定为第一时间差。
在本公开的一些实施例中，在计算ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差的步骤中，确定ECG信号的R波峰值所在的第一时间。从第一时间开始在PPG信号中获取PPG信号的峰值。在第一时间与首次获取PPG信号的峰值的第二时间之间的时间段内确定PPG信号的特征值。将第一时间与PPG信号的特征值所在的第三时间之间的时间差确定为第二时间差。
在本公开的一些实施例中，PPG信号的特征值包括以下中的一个：PPG信号的峰值；PPG信号的谷值；PPG信号的一阶导数的峰值；PPG信号的二阶导数的峰值；以及PPG信号的切点。
在本公开的一些实施例中，校准方法还包括：对PPG信号和ECG信号进行预处理以去除PPG信号和ECG信号中的直流分量。
在本公开的一些实施例中，对PPG信号进行预处理包括：采用中值滤波器对PPG信号进行滤波以平滑化PPG信号；采用第一预设频率范围的带通滤波器对PPG信号进行第一阶段滤波；根据经过第一阶段滤波的PPG信号或者ECG信号计算待测对象的心率值；根据心率值确定第二预设频率范围；以及采用第二预设频率范围的带通滤波器对PPG信号进行第二阶段的滤波。
在本公开的一些实施例中，对ECG信号进行预处理包括：采用第三预设频率范围的带通滤波器对ECG信号进行滤波。
在本公开的一些实施例中，校准方法还包括：响应于使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备的结果未达到预设精度，或者响应于用户对第二校准模式的选择，根据下式中的一个来确定第三校准参数和第四校准参数，并使用第三校准参数和第四校准参数来校准血压测量设备：
Figure BDA0003818235770000031
Figure BDA0003818235770000032
以及
Figure BDA0003818235770000041
其中，a表示第三校准参数，b表示第四校准参数，BP表示校准血压值，PAT表示第二时间差。
根据本公开的第二方面，提供了一种血压测量设备。该血压测量设备包括：获取模块、计算模块、第一校准参数确定模块、第二校准参数确定模块、以及校准模块。获取模块被配置为：获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值。计算模块被配置为：计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差。第一校准参数确定模块被配置为：根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数。第二校准参数确定模块被配置为：根据所获取的校准血压值、第一校准参数和第二时间差来确定第二校准参数。校准模块被配置为：使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备。
根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括至少一个处理器；以及存储有计算机程序的至少一个存储器。当计算机程序由至少一个处理器执行时，使得电子设备：获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值；计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差；根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数；根据所获取的校准血压值、第一校准参数和第二时间差来确定第二校准参数；以及使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备。
在本公开的一些实施例中，计算机程序在由至少一个处理器执行时使得电子设备通过以下操作来根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数：将身高值除以第一时间差的商确定为第一系数；以及根据第一系数来确定第一校准参数。
在本公开的一些实施例中，第一校准参数被计算为：
aSI＝k1/SI+k2，
其中，aSI表示第一校准参数，SI表示第一系数，k1表示第一常数，k2表示第二常数，k1和k2的值根据SI来确定。
在本公开的一些实施例中，第一常数和第二常数的值根据第一系数的值来确定。
在本公开的一些实施例中，在SI小于或者等于12cm/ms的情况下，k1＝606604，k2＝28918。在SI大于12并且小于或者等于25cm/ms的情况下，k1＝462870，k2＝9201。在其它情况下，k1＝0，k2＝10000。
在本公开的一些实施例中，第二校准参数根据下式中的一个来计算：
bSI＝BP-aSI/PAT；
bSI＝BP-aSI/PAT2；以及
bSI＝BP-aSI×ln(PAT)；
其中，bSI表示第二校准参数，BP表示校准血压值，aSI表示第一校准参数，PAT表示第二时间差。
在本公开的一些实施例中，BP是包括在不同时间点获取的多个校准血压值的矩阵。PAT是包括对应时间点的多个第二时间差的矩阵。
在本公开的一些实施例中，计算机程序在由至少一个处理器执行时使得电子设备通过以下操作来计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差：确定PPG信号中相邻的第一峰值和第二峰值，其中，第二峰值是紧接在第一峰值之后的峰值；确定在PPG信号的第一峰值与第二峰值之间的时间段内的PPG信号的一阶导数的第二大峰值；以及将PPG信号的第一峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的时间差确定为第一时间差。
在本公开的一些实施例中，计算机程序在由至少一个处理器执行时使得电子设备通过以下操作来计算ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差：确定ECG信号的R波峰值所在的第一时间；从第一时间开始在PPG信号中获取PPG信号的峰值；在第一时间与首次获取PPG信号的峰值的第二时间之间的时间段内确定PPG信号的特征值；将第一时间与PPG信号的特征值所在的第三时间之间的时间差确定为第二时间差。
在本公开的一些实施例中，PPG信号的特征值包括以下中的一个：PPG信号的峰值；PPG信号的谷值；PPG信号的一阶导数的峰值；PPG信号的二阶导数的峰值；以及PPG信号的切点。
在本公开的一些实施例中，计算机程序在由至少一个处理器执行时使得电子设备还：对PPG信号和ECG信号进行预处理以去除PPG信号和ECG信号中的直流分量。
在本公开的一些实施例中，计算机程序在由至少一个处理器执行时使得电子设备通过以下操作来对PPG信号进行预处理：采用中值滤波器对PPG信号进行滤波以平滑化PPG信号；采用第一预设频率范围的带通滤波器对PPG信号进行第一阶段滤波；根据经过第一阶段滤波的PPG信号或者ECG信号来计算待测对象的心率值；根据心率值确定第二预设频率范围；以及采用第二预设频率范围的带通滤波器对PPG信号进行第二阶段的滤波。
在本公开的一些实施例中，计算机程序在由至少一个处理器执行时使得电子设备通过以下操作来对ECG信号进行预处理：采用第三预设频率范围的带通滤波器对ECG信号进行滤波。
在本公开的一些实施例中，计算机程序在由至少一个处理器执行时使得电子设备还：响应于使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备的结果未达到预设精度，或者响应于用户对第二校准模式的选择，根据下式中的一个来确定第三校准参数和第四校准参数，并使用第三校准参数和第四校准参数来校准血压测量设备：
Figure BDA0003818235770000061
Figure BDA0003818235770000062
以及
Figure BDA0003818235770000063
其中，a表示第三校准参数，b表示第四校准参数，BP表示校准血压值，PAT表示第二时间差。
根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，计算机程序在由处理器执行时实现根据本公开的第一方面所述的校准方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制，其中：
图1是根据本公开的实施例的血压测量设备的校准方法的示例性流程图；
图2是PPG信号和PPG信号的一阶导数的示例性波形图；
图3是ECG信号、PPG信号、PPG信号的一阶导数、以及PPG信号的二阶导数的示例性波形图；
图4是根据本公开的实施例的执行血压测量设备的校准方法的电子设备的示意性框图；以及
图5是根据本公开的实施例的血压测量设备的示意性框图。
在附图中，最后两位数字相同的标记对应于相同的元素。需要注意的是，附图中的元素是示意性的，没有按比例绘制。
具体实施方式
为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件(或部件的一部分)与另一个部件(或部件的另一部分)区分开。
如上所述，目前市场上低成本且操作简单的连续血压测量设备需要多次校准，给使用带来不便。本公开的实施例提出了一种血压测量设备的校准方法，以使得使用该校准方法进行校准的血压测量设备只需一次校准即可准确测量血压。图1示出根据本公开的实施例的血压测量设备的校准方法100的示例性流程图。
在该方法100中，在框S102处，获取待测对象的光电容积脉搏波(Photoplethysmography，简称PPG)信号、心电图(Electrocardiogram，简称ECG)信号、身高值和校准血压值。待测对象是需要进行血压测量的对象。该对象可以是人类。PPG信号是通过光电容积脉搏波描记法来获得的。光电容积脉搏波描记法是一种简单的、低成本的、可以用来探测组织血管中血量变化的光学测量技术。ECG信号是因周期性的心脏的运动而引起的电信号。PPG信号和ECG信号可使用血压测量设备外部的设备来获取，也可以使用血压测量设备自带的部件来获取。待测对象的身高值和校准血压值可由血压测量设备的操作者直接输入执行血压测量设备的校准方法100的电子设备。该电子设备可以是血压测量设备的一部分。血压测量设备的操作者可以是待测对象，可以是专业医护人员，也可以是普通用户。
在本公开的一些实施例中，所获取的PPG信号和ECG信号的采样数据点需要满足例如至少10个周期的数量。所获取的PPG信号和ECG信号需要经过预处理。在预处理的过程中，对PPG信号和ECG信号去除直流分量。在一方面，采用第三预设频率范围(例如，5至40Hz)的带通滤波器对ECG信号进行滤波。接着使用峰值检测算法来找到ECG信号的R波峰值。在另一方面，采用中值滤波器对PPG信号进行滤波以平滑化PPG信号。该中值滤波器的窗口宽度为3个采样数据。然后采用第一预设频率范围(例如，0.3至5Hz)的带通滤波器对PPG信号进行第一阶段的滤波。在一个示例中，可根据经过第一阶段的滤波的PPG信号的峰值来计算待测对象的心率值(该心率值例如是心率的平均值)。例如，在单次测量中，待测对象的心率值可被计算为在一分钟的时间内上述经过第一阶段的滤波的PPG信号的峰值出现的次数。在另一个示例中，可根据ECG信号的R波峰值来计算待测对象的心率值(该心率值例如是心率的平均值)。例如，在单次测量中，待测对象的心率值可被计算为在一分钟的时间内ECG信号的R波峰值出现的次数。接着采用第二预设频率范围的带通滤波器对PPG信号进行第二阶段的滤波。在本公开的一些实施例中，第二预设频率范围可根据心率值确定，以提高滤波的准确性。在一个示例中，第二预设频率范围可以是0.5Hz至5×HR Hz，其中HR表示待测对象的心率的平均值。
在本公开的一些实施例中，所获取的校准血压值可以是采用其它经校准的血压计测量所得的。所获取的校准血压值可以是包括在不同时间点获取的多个校准血压值的矩阵。例如，可使用BP来表示校准血压值，其中，BP＝[bp1,bp2,bp3,…,bpn]T。bp1表示在第一时间点获取的校准血压值。bp2表示在第二时间点获取的校准血压值。bp3表示在第三时间点获取的校准血压值。bpn表示在第n时间点获取的校准血压值。
在本公开的一些实施例中，所获取的校准血压值可以是舒张压。则BP表示多个舒张压的矩阵。在本公开的另一些实施例中，所获取的校准血压值可以是收缩压。则BP表示多个收缩压的矩阵。在本公开的又一些实施例中，所获取的校准血压值可以是舒张压和收缩压二者。则可针对舒张压形成包括多个舒张压的矩阵，针对收缩压形成包括多个收缩压的矩阵。
在框S104处，计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差。在本公开的一些实施例中，PPG信号的特征值可包括以下中的一个：PPG信号的峰值；PPG信号的谷值；PPG信号的一阶导数的峰值；PPG信号的二阶导数的峰值；以及PPG信号的切点。该切点所对应的时间等于PPG信号的谷值的切线与PPG信号的一阶导数的峰值点的切线的交点所对应的时间。
在本公开的一些实施例中，在计算第一时间差的过程中，可确定PPG信号中相邻的第一峰值(第一峰值是PPG信号中的任意一个峰值)和第二峰值。其中，第二峰值是紧接在第一峰值之后的峰值。然后，确定在PPG信号的第一峰值与第二峰值之间的时间段内的PPG信号的一阶导数的第二大峰值。接着，将PPG信号的第一峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的时间差确定为第一时间差。图2示出了PPG信号和PPG信号的一阶导数的示例性波形图。在图2的示例中，PPG信号和PPG信号的一阶导数被示出在同一时间轴上。将PPG信号的峰值用圆圈圈出。将PPG信号的一阶导数的峰值也用圆圈圈出。可观察到，在T1时刻，出现PPG信号的峰值(相当于第一峰值)。在T3时刻，再次出现PPG信号的峰值(相当于第二峰值)。在T1时刻与T3时刻之间的T2时刻，出现PPG信号的一阶导数的第二大峰值(即，波峰中的第二大值)。PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差(T2-T1)被表示为Δt。在本公开的一些实施例中，第一时间差Δt可以是单次计算的结果，也可以是多次计算的结果的平均值。
在本公开的一些实施例中，在计算ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差的过程中，确定ECG信号的R波峰值(ECG信号中的任意一个R波峰值)所在的第一时间。然后，从第一时间开始在PPG信号中获取PPG信号的峰值。在第一时间与首次获取PPG信号的峰值的第二时间之间的时间段内确定PPG信号的特征值。接着，将第一时间与PPG信号的特征值所在的第三时间之间的时间差确定为第二时间差。图3示出了在ECG信号的一个周期内的ECG信号、PPG信号、PPG信号的一阶导数、以及PPG信号的二阶导数的示例性波形图。在图3的示例中，ECG信号、PPG信号、PPG信号的一阶导数、以及PPG信号的二阶导数被示出在同一时间轴上。可观察到，在t1时刻，出现ECG信号的R波峰值。然后，从t1时刻开始在PPG信号中获取PPG信号的峰值。在t6时刻，出现PPG信号的峰值。然后，可在t1时刻至t6时刻之间的时间段内确定PPG信号的特征值。如图3所示，在t2时刻，出现PPG信号的谷值。在t3时刻，出现PPG信号的二阶导数的峰值。在t4时刻，出现PPG信号的切点。在t5时刻，出现PPG信号的一阶导数的峰值。
可选择PPG信号的峰值、PPG信号的谷值、PPG信号的一阶导数的峰值、PPG信号的二阶导数的峰值、以及PPG信号的切点中的一个作为目标特征值。在目标特征值是PPG信号的峰值的情况下，可将t1与t6之间的时间差PATMax作为上述第二时间差。在目标特征值是PPG信号的谷值的情况下，可将t1与t2之间的时间差PATft作为上述第二时间差。在目标特征值是PPG信号的一阶导数的峰值的情况下，可将t1与t5之间的时间差PATD1作为上述第二时间差。在目标特征值是PPG信号的二阶导数的峰值的情况下，可将t1与t3之间的时间差PATD2作为上述第二时间差。在目标特征值是PPG信号的切点的情况下，可将t1与t4之间的时间差PATInt.Tan作为上述第二时间差。在本公开的一些实施例中，第二时间差(PATMax、PATft、PATD1、PATD2、以及PATInt.Tan中的任一个)可以是单次计算的结果，也可以是多次计算的结果的平均值。
回到图1，在框S106处，根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数。在本公开的一些实施例中，可将身高值除以第一时间差的商确定为第一系数。然后，根据第一系数来确定第一校准参数。
第一系数可由下式(1)来确定：
SI＝H/Δt (1)，
其中，SI表示第一系数，H表示身高值，Δt表示第一时间差。
在本公开的一些实施例中，第一校准参数可被计算为：
aSI＝k1/SI+k2 (2)，
其中，aSI表示第一校准参数，SI表示第一系数，k1表示第一常数，k2表示第二常数，k1和k2的值可根据SI来确定。
在本公开的一些实施例中，在SI小于或者等于12cm/ms的情况下，k1＝606604，k2＝28918。在SI大于12并且小于或者等于25cm/ms的情况下，k1＝462870，k2＝9201。在其它情况下，k1＝0，k2＝10000。在本公开的一些实施例中，k1和k2的取值可以是经验值，也可以是对大量用户进行测试所获取的值。
在框S108处，根据所获取的校准血压值、第一校准参数和第二时间差来确定第二校准参数。在本公开的一些实施例中，第二校准参数根据下式中的一个来计算：
bSI＝BP-aSI/PAT (3)；
bSI＝BP-aSI/PAT2 (4)；以及
bSI＝BP-aSI×ln(PAT) (5)。
其中，bSI表示第二校准参数，BP表示校准血压值，aSI表示第一校准参数，PAT表示第二时间差。按照式(3)至(5)中的哪一个来计算bSI是由血压测量设备的血压测量公式来确定的。在血压测量公式为BPtest＝aSI/PAT+bSI的情况下，在此按照式(3)来计算bSI。在血压测量公式为BPtest＝aSI/PAT2+bSI的情况下，在此按照式(4)来计算bSI。在血压测量公式为BPtest＝aSI×ln(PAT)+bSI的情况下，在此按照式(5)来计算bSI。BPtest表示使用经校准的血压测量设备所测量的血压。
在本公开的一些实施例中，BP可以是包括在不同时间点获取的多个校准血压值的矩阵。PAT可以是包括对应时间点的多个第二时间差的矩阵。如上所述，可使得BP＝[bp1,bp2,bp3,…bpn]T。bp1表示在第一时间点获取的校准血压值。bp2表示在第二时间点获取的校准血压值。bp3表示在第三时间点获取的校准血压值。bpn表示在第n时间点获取的校准血压值。类似的，在一个示例中，PAT＝[1/x1,1/x2,1/x3,…,1/xn]T。1/x1表示在第一时间点获取的第二时间差。1/x2表示在第二时间点获取的第二时间差。1/x3表示在第三时间点获取的第二时间差。1/xn表示在第n时间点获取的第二时间差。在另一个示例中，PAT2＝[1/x1,1/x2,1/x3,…,1/xn]T。在又一个示例中，ln(PAT)＝[1/x1,1/x2,1/x3,…,1/xn]T。在本公开的一些实施例中，在获取多个第二时间差1/x1,1/x2,1/x3,…,1/xn之后，可取其中间的m个值，以免异常值(过高或过低值)干扰校准过程。
在框S110处，使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备。将血压测量设备中原始的第一校准参数和第二校准参数分别修改成在框S106处确定的第一校准参数和在框S108处确定的第二校准参数即可完成校准血压测量设备的操作。在本公开的一些实施例中，可分别针对舒张压和收缩压确定第一校准参数和第二校准参数，并使用分别确定的第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备在测量舒张压和收缩压时所采用的公式。例如，可针对舒张压确定第一校准参数aSI1和第二校准参数bSI1，则可使用BP＝aSI1/PAT+bSI1来计算舒张压。可针对收缩压确定第一校准参数aSI2和第二校准参数bSI2，则可使用BP＝aSI2/PAT+bSI2来计算收缩压。
由于第一校准参数和第二校准参数的确定考虑了待测对象自身的身高，因此，第一校准参数和第二校准参数与待测对象建立了更强的相关性，从而使得血压测量设备只需要一次校准即可准确测量血压。
在实际测量过程中，在血压测量公式为BPtest＝aSI/PAT+bSI的情况下，可将每次测量的第二时间差的值1/xi(i＝1至n)作为矩阵PAT中的一个元素带入上式，从而计算对应的测量血压值bpi(i＝1至n)作为矩阵BPtest中的一个元素。在一个示例中，可去除矩阵BPtest中的异常值，例如超过人体极限的过高或过低的血压值。在另一个示例中，可使用移动平均算法来平滑化上述测量血压值。移动窗口的大小例如不大于10。
在本公开的一些实施例中，如果使用第一校准参数和第二校准参数(第一校准模式)来校准血压测量设备的结果未达到预设精度(例如，校准后的血压测量设备所测量的血压值的误差范围超过预设范围)，则使用第二校准模式来校准血压测量设备。或者，如果用户选择使用第二校准模式，则直接使用第二校准模式来校准血压测量设备。在第二校准模式中，可根据下式中的一个来确定第三校准参数和第四校准参数，并使用第三校准参数和第四校准参数来校准血压测量设备：
Figure BDA0003818235770000131
Figure BDA0003818235770000141
以及
Figure BDA0003818235770000142
其中，a表示第三校准参数，b表示第四校准参数，BP表示校准血压值，PAT表示第二时间差。按照式(6)至(8)中的哪一个来计算a和b是由血压测量设备的血压测量公式来确定的。在血压测量公式为BPtest＝a/PAT+b的情况下，在此按照式(6)来计算a和b。在血压测量公式为BPtest＝a/PAT2+b的情况下，在此按照式(7)来计算a和b。在血压测量公式为BPtest＝a×ln(PAT)+b的情况下，在此按照式(8)来计算a和b。BPtest表示使用经校准的血压测量设备所测量的血压。
在本公开的一些实施例中，在第二校准模式中，至少三次校准血压测量设备。
图4示出根据本公开的实施例的执行血压测量设备的校准方法的电子设备400的示意性框图。如图4所示，该电子设备400可包括处理器410和存储有计算机程序的存储器420。当计算机程序由处理器410执行时，使得电子设备400可执行如图1所示的方法100的步骤。在一个示例中，电子设备400可以是被设置在血压测量设备中。电子设备400可获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值。电子设备400可计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差。电子设备400可根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数。电子设备400可根据所获取的校准血压值、第一校准参数和第二时间差来确定第二校准参数。电子设备400可使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备。
在本公开的一些实施例中，电子设备400可将身高值除以第一时间差的商确定为第一系数。电子设备400可根据第一系数来确定第一校准参数。
在本公开的实施例中，处理器410可以是例如中央处理单元(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、基于多核的处理器架构的处理器等。存储器420可以是使用数据存储技术实现的任何类型的存储器，包括但不限于随机存取存储器、只读存储器、基于半导体的存储器、闪存、磁盘存储器等。
此外，在本公开的实施例中，电子设备400也可包括输入设备430，例如PPG信号采集装置、ECG信号采集装置、键盘、鼠标等，用于输入待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值。另外，电子设备400还可包括输出设备440，例如扩音器、显示器等，用于输出校准指示和校准结果。
图5是根据本公开的实施例的血压测量设备500的示意性框图。该血压测量设备500包括：获取模块510、计算模块520、第一校准参数确定模块530、第二校准参数确定模块540、以及校准模块550。获取模块510可被配置为：获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值。计算模块520可被配置为：计算PPG信号的峰值与PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及ECG信号的R波峰值与PPG信号的特征值之间的第二时间差。第一校准参数确定模块530可被配置为：根据身高值和第一时间差来确定第一校准参数。第二校准参数确定模块540可被配置为：根据所获取的校准血压值、第一校准参数和第二时间差来确定第二校准参数。校准模块550可被配置为：使用第一校准参数和第二校准参数来校准血压测量设备。
在本公开的其它实施例中，还提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，计算机程序在由处理器执行时能够实现如图1所示的校准方法的步骤。
综上所述，根据本公开的实施例的血压测量设备的校准方法、血压测量设备、以及电子设备通过加强血压测量设备的参数与待测对象的相关性来更好地拟合参数与校准血压值之间的关系式，从而使得血压测量设备只需要一次校准即可准确测量血压。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。
适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。
以上对本公开的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施例进行各种修改和变型。本公开的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (14)

1.一种血压测量设备的校准方法，其特征在于，包括：
获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值；
计算所述PPG信号的峰值与所述PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及所述ECG信号的R波峰值与所述PPG信号的特征值之间的第二时间差；
根据所述身高值和所述第一时间差来确定第一校准参数；
根据所获取的校准血压值、所述第一校准参数和所述第二时间差来确定第二校准参数；以及
使用所述第一校准参数和所述第二校准参数来校准所述血压测量设备。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，根据所述身高值和所述第一时间差来确定第一校准参数包括：
将所述身高值除以所述第一时间差的商确定为第一系数；以及
根据所述第一系数来确定所述第一校准参数。
3.根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于，所述第一校准参数被计算为：
aSI＝k1/SI+k2，
其中，aSI表示所述第一校准参数，SI表示所述第一系数，k1表示第一常数，k2表示第二常数，k1和k2的值根据SI来确定。
4.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，所述第一常数和所述第二常数的值根据所述第一系数的值来确定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的校准方法，其特征在于，所述第二校准参数根据下式中的一个来计算：
bSI＝BP-aSI/PAT；
bSI＝BP-aSI/PAT2；以及
bSI＝BP-aSI×ln(PAT)；
其中，bSI表示所述第二校准参数，BP表示所述校准血压值，aSI表示所述第一校准参数，PAT表示所述第二时间差。
6.根据权利要求5所述的校准方法，其特征在于，BP是包括在不同时间点获取的多个校准血压值的矩阵，PAT是包括对应所述时间点的多个第二时间差的矩阵。
7.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，计算所述PPG信号的峰值与所述PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差包括：
确定所述PPG信号中相邻的第一峰值和第二峰值；
确定在所述PPG信号的所述第一峰值与所述第二峰值之间的时间段内的所述PPG信号的一阶导数的第二大峰值；以及
将所述PPG信号的所述第一峰值与所述PPG信号的所述一阶导数的所述第二大峰值之间的时间差确定为所述第一时间差。
8.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，计算所述ECG信号的R波峰值与所述PPG信号的特征值之间的第二时间差包括：
确定所述ECG信号的R波峰值所在的第一时间；
从所述第一时间开始在所述PPG信号中获取所述PPG信号的峰值；
在所述第一时间与首次获取所述PPG信号的峰值的第二时间之间的时间段内确定所述PPG信号的特征值；
将所述第一时间与所述PPG信号的所述特征值所在的第三时间之间的时间差确定为所述第二时间差。
9.根据权利要求1至4和6至8中任一项所述的校准方法，其特征在于，所述PPG信号的特征值包括以下中的一个：
所述PPG信号的峰值；
所述PPG信号的谷值；
所述PPG信号的一阶导数的峰值；
所述PPG信号的二阶导数的峰值；以及
所述PPG信号的切点。
10.根据权利要求1至4和6至8中任一项所述的校准方法，其特征在于，还包括：对所述PPG信号和所述ECG信号进行预处理以去除所述PPG信号和所述ECG信号中的直流分量；
其中，对所述PPG信号进行预处理包括：
采用中值滤波器对所述PPG信号进行滤波以平滑化所述PPG信号；
采用第一预设频率范围的带通滤波器对所述PPG信号进行第一阶段滤波；
根据经过所述第一阶段滤波的所述PPG信号或者所述ECG信号计算所述待测对象的心率值；
根据所述心率值确定第二预设频率范围；以及
采用所述第二预设频率范围的带通滤波器对所述PPG信号进行第二阶段滤波；
其中，对所述ECG信号进行预处理包括：
采用第三预设频率范围的带通滤波器对所述ECG信号进行滤波。
11.根据权利要求1至4和6至8中任一项所述的校准方法，其特征在于，还包括：
响应于使用所述第一校准参数和所述第二校准参数来校准所述血压测量设备的结果未达到预设精度，或者响应于用户对第二校准模式的选择，根据下式中的一个来确定第三校准参数和第四校准参数，并使用所述第三校准参数和所述第四校准参数来校准所述血压测量设备：
Figure FDA0003818235760000031
Figure FDA0003818235760000032
以及
Figure FDA0003818235760000033
其中，a表示所述第三校准参数，b表示所述第四校准参数，BP表示所述校准血压值，PAT表示所述第二时间差。
12.一种血压测量设备，其特征在于，包括：
获取模块，其被配置为：获取待测对象的光电容积脉搏波PPG信号、心电图ECG信号、身高值和校准血压值；
计算模块，其被配置为：计算所述PPG信号的峰值与所述PPG信号的一阶导数的第二大峰值之间的第一时间差，以及所述ECG信号的R波峰值与所述PPG信号的特征值之间的第二时间差；
第一校准参数确定模块，其被配置为：根据所述身高值和所述第一时间差来确定第一校准参数；
第二校准参数确定模块，其被配置为：根据所获取的校准血压值、所述第一校准参数和所述第二时间差来确定第二校准参数；以及
校准模块，其被配置为：使用所述第一校准参数和所述第二校准参数来校准所述血压测量设备。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储有计算机程序的至少一个存储器；
其中，当所述计算机程序由所述至少一个处理器执行时，使得所述电子设备执行根据权利要求1至11中任一项所述的校准方法的步骤。
14.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序在由处理器执行时实现根据权利要求1至11中任一项所述的校准方法的步骤。
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