CN117100238A - 一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，属于医疗器械技术领域，本发明的装置包括：电连接的数据采集模块、数据处理模块和数据提取模块；采用示波法与光电容积脉搏结合的方法，解决了现有示波法因个体差异较大，导致血压测量精度较低的问题，本发明的装置使用类似柯氏音法的血压测量方法，可以在一定程度提高测量的准确度。

Description

一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体的说是涉及一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置。

背景技术

血压(BP)是人体重要的生理参数，能够反映心血管功能状况。高血压会增加脑卒中、冠状动脉疾病、心力衰竭、房颤和周围血管病等多种心血管疾病的风险。监测不同心血管状态下血压变化趋势有利于更好的理解心血管疾病发病机制并实施有效管控。

目前常用的血压测量装置有以听诊法原理制成的电子血压计，虽然实现了自动检测，但仍未彻底解决听诊法固有缺点，即误差大、重复性差、易受噪音干扰。近年来许多血压监护仪和自动电子血压计大都采用了示波法间接测量血压。示波法测血压通过建立收缩压、舒张压平均压与袖套压力波的关系来判别血压，但是由于示波法测量过程中振荡波被干扰和个体差异的原因，其测量结果误差较大，无法准确反映真实的血压值。

因此，如何提供一种能够准确测量血压的血压测量装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，使血压测量更加准确。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，包括：电连接的数据采集模块、数据处理模块和数据提取模块；

所述数据采集模块用于通过示波法测量用户的袖带压，并基于所述袖带压采集压力脉搏波；通过光电容积法测量用户的光电容积脉搏波；

所述数据处理模块用于对所述数据采集模块采集的光电容积脉搏波进行卷积处理，输出卷积光电容积脉搏波；

所述数据提取模块包括：频率突变确定单元，用于确定所述卷积光电容积脉搏波中发生频率突变的点，并生成反馈信号输出给所述数据采集单元和提取单元；提取单元，用于根据所述频率突变确定单元输出的反馈信号从所述袖带压中提取第一袖带收缩压值、第一袖带舒张压值、第二袖带收缩压值和第二袖带舒张压值，从所述压力脉搏波中提取第一压力脉搏波收缩值、第一压力脉搏波舒张值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值；

血压计算模块，用于根据所述第二袖带收缩压值、所述第二袖带舒张压值、所述第二压力脉搏波收缩值和所述第二压力脉搏波舒张值获取血压值。

所述数据采集模块具体包括：

袖带，穿戴在身体的测量部位上；

压力调节单元，用于改变所述袖带对所述测量部位的压迫压力；

袖带压采集单元，用于输出所述袖带压信号，并采集在所述压迫压力的变化期间内的袖带压；

压力脉搏波采集单元，用于从袖带压信号中检测出压力脉搏波；

光电容积脉搏波采集单元，用于对在所述压迫压力的变化期间内产生的血液容积变化信号，所述血液容积变化信号即为光电容积脉搏波。

优选的，所述压力调节单元通过所述频率突变确定单元输出的反馈信号对所述袖带减压，具体包括：当所述频率突变确定单元检测到所述卷积光电容积脉搏波的第一突变点时，所述频率突变确定单元发送所述反馈信号给所述压力调节单元，所述压力调节单元停止加压，并给所述袖带减压。

优选的，所述压力调节单元还通过所述第一袖带压值控制对所述袖带减压的速度，具体包括：在所述袖带减压过程中，所述袖带压采集单元检测到当前袖带压值等于第一袖带收缩压值时，所述压力调节单元匀速对所述袖带减压。

优选的，对所述光电容积脉搏波进行卷积处理采用离散卷积公式输出卷积光电容积脉搏波：

其中，x为光电容积脉搏波，h为脉冲响应，y为卷积光电容积脉搏波，m为脉冲响应序列的长度，i为卷积光电容积脉搏波序列的索引号，j为脉冲响应序列的索引号。

优选的，所述提取单元根据所述频率突变确定单元输出的反馈信号提取第一袖带收缩压值、第一袖带舒张压值、第二袖带收缩压值、第二袖带舒张压值、第一压力脉搏波收缩值、第一压力脉搏波舒张值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值，包括：所述频率突变确定单元在所述数据采集模块加压过程中，检测到第一突变点时，发送反馈信号给所述提取单元，所述提取单元提取所述第一袖带收缩压值、所述第一袖带舒张压值、所述第一压力脉搏波收缩值和所述第一压力脉搏波舒张值；所述频率突变确定单元在所述数据采集模块匀速减压过程中，检测到第二突变点时，发送反馈信号给所述提取单元，所述提取单元提取所述第二袖带收缩压值、所述第二袖带舒张压值、所述第二压力脉搏波收缩值和所述第二压力脉搏波舒张值。

优选的，所述血压计算模块根据所述第二袖带收缩压值、所述第二袖带舒张压值、所述第二压力脉搏波收缩值和所述第二压力脉搏波舒张值获取血压值，包括：所述血压计算模块包括收缩压计算单元和舒张压计算单元；

所述收缩压计算单元用于计算所述血压值中的收缩压，所述收缩压为所述第二袖带收缩压值和所述第二压力脉搏波收缩压值的平均值；

所述舒张压计算单元用于计算所述血压值中的舒张压，所述舒张压为所述第二袖带收缩压值或平均动脉压值；其中，所述舒张压根据所述压力脉搏波的波形确定。

优选的，所述平均动脉压值计算公式为：

其中，MAP为平均动脉压值，SBP为第二压力脉搏波收缩压值，DP第二压力脉搏波舒张压值。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，采用示波法与光电容积脉搏结合的方法，解决了现有示波法因个体差异较大，导致血压测量精度较低的问题，本发明的装置使用类似柯氏音法的血压测量方法，可以在一定程度提高测量的准确度。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为原始光电容积脉搏波与卷积光电脉搏波的对比图。

图3为数据提取模块的原理图。

图4为卷积原理图。

图5为9个采样点卷积处理过程及输出结果。

图6(a)为采集到的脉搏波幅值形成较好的包络线的示意图，图6(b)为采集到的脉搏波幅值可以形成较差的包络线的示意图。

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。

实施例1

如图1所示，本发明实施例公开了一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，包括：电连接的数据采集模块、数据处理模块和数据提取模块；

数据采集模块用于通过示波法测量用户的袖带压，并基于袖带压采集压力脉搏波；通过光电容积法测量用户的光电容积脉搏波；

数据处理模块用于对数据采集模块采集的光电容积脉搏波进行卷积处理，输出卷积光电容积脉搏波；原始光电容积脉搏波与卷积光电脉搏波的对比图，如图2所示。

数据提取模块包括：频率突变确定单元，用于确定卷积光电容积脉搏波中发生频率突变的点，并生成反馈信号输出给数据采集单元和提取单元；提取单元，用于根据频率突变确定单元输出的反馈信号从袖带压中提取第一袖带收缩压值、第一袖带舒张压值、第二袖带收缩压值和第二袖带舒张压值，从压力脉搏波中提取第一压力脉搏波收缩值、第一压力脉搏波舒张值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值；

血压计算模块，用于根据第二袖带收缩压值、第二袖带舒张压值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值获取血压值。

优选的，数据采集模块具体包括：

袖带，穿戴在身体的测量部位上；

压力调节单元，用于改变袖带对测量部位的压迫压力；

袖带压采集单元，用于输出袖带压信号，并在压迫压力的变化期间内的袖带压；

压力脉搏波采集单元，用于从袖带压信号中检测出压力脉搏波；

光电容积脉搏波采集单元，用于对在压迫压力的变化期间内产生的血液容积变化信号，血液容积变化信号即为光电容积脉搏波。光电容积脉搏波采集单元可以采用血氧探头进行测量。

优选的，压力调节单元通过频率突变确定单元输出的反馈信号对袖带减压，具体包括：当频率突变确定单元检测到卷积光电容积脉搏波的第一突变点时，频率突变确定单元发送反馈信号给压力调节单元，压力调节单元停止加压，并给袖带减压。

优选的，压力调节单元还通过第一袖带压值控制对袖带减压的速度，具体包括：在袖带减压过程中，袖带压采集单元检测到当前袖带压值等于第一袖带收缩压值时，压力调节单元匀速对袖带减压。

优选的，对光电容积脉搏波进行卷积处理采用离散卷积公式输出卷积光电容积脉搏波：

其中，x为光电容积脉搏波，h为脉冲响应，y为卷积光电容积脉搏波，m为脉冲响应序列的长度，i为卷积光电容积脉搏波序列的索引号，j为脉冲响应序列的索引号。

如图4所示一个9个输入点的信号通过有4个采样点脉冲响应的系统，其框图如下。

从每一个输入信号采样点的角度来看，其输出即为单位脉冲响应乘以一个系数并移位的结果，如图5所示，显示了所有9个采样点经过卷积的结果。因此可以由此得到9个采样点经过系统之后的输出。

优选的，提取单元根据频率突变确定单元输出的反馈信号提取第一袖带收缩压值、第一袖带舒张压值、第二袖带收缩压值、第二袖带舒张压值、第一压力脉搏波收缩值、第一压力脉搏波舒张值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值，包括：频率突变确定单元在数据采集模块加压过程中，检测到第一突变点时，发送反馈信号给提取单元，提取单元提取第一袖带收缩压值、第一袖带舒张压值、第一压力脉搏波收缩值和第一压力脉搏波舒张值；频率突变确定单元在数据采集模块匀速减压过程中，检测到第二突变点时，发送反馈信号给提取单元，提取单元提取第二袖带收缩压值、第二袖带舒张压值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值。

优选的，血压计算模块根据第二袖带收缩压值、第二袖带舒张压值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值获取血压值，包括：血压计算模块包括收缩压计算单元和舒张压计算单元；

收缩压计算单元用于计算血压值中的收缩压，收缩压为第二袖带收缩压值和第二压力脉搏波收缩压值的平均值；

舒张压计算单元用于计算血压值中的舒张压，舒张压为第二袖带收缩压值或平均动脉压值；其中，舒张压根据压力脉搏波的波形确定。

优选的，平均动脉压值计算公式为：

其中，MAP为平均动脉压值，SBP为第二压力脉搏波收缩压值，DP第二压力脉搏波舒张压值。

实施例2

采用实施例1中的血压检测装置的方法为：

步骤1：袖带绑到人体上臂，血氧探头戴到与绑袖带手臂同侧手指上。还有一种做法是血氧探头集成到袖带上，那样使用上更便捷。

步骤2：给袖带匀速加压，检测血压袖带内的气体压力变化并提取的压力脉搏波，同时通过血氧探头采集手指血液容积变化信号(即光电容积脉搏波)。在波形采样过程中对光电容积脉搏波进行卷积处理，这样可以增强波形的对比度，更容易找波形的突变点。

步骤3：当袖带压力远高于收缩压时，人体动脉血流被阻断，压力脉搏波和光电容积脉搏波幅值变得很微弱甚至消失。此时停止给袖带加压。

步骤4：结合以上两种脉搏波形，可以从图3所示测量过程中分析，当人体动脉血流被阻断时光电容积脉搏波会出现频率突变点A1，此时对应的袖带压即为人体大致的收缩压。

步骤5：接着使用平台放气法，给袖带减压，当压力靠近步骤4中的收缩压时改用匀速放气法减压(3mmHg/秒左右)，当检测到光电容积脉搏波或幅值变化明显时(如图3中B1点)记录此时的袖带压力(如图3中B2点)，此压力即为人体准确的收缩压。

步骤6：继续完成传统的示波法血压的测量并得到收缩压和舒张值，然后与步骤5中的收缩压值进行处理得到新的血压值。

处理方法1.在平台放气过程中采集到的脉搏波幅值可以形成较好的包络线时(如图6(a))，采用脉搏波法收缩压与示波法收缩压的平均值，示波法舒张压保持不变。

处理方法2.在平台放气过程中采集到的脉搏波幅值可以形成较差的包络线时(如图6(b))，采用脉搏波法舒张压，由最高幅值得到平均压，根据平均动脉压由公式：平均压＝1/3收缩压+2/3舒张压得到舒张压。

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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，包括：电连接的数据采集模块、数据处理模块和数据提取模块；

所述数据采集模块用于通过示波法测量用户的袖带压，并基于所述袖带压采集压力脉搏波；通过光电容积法测量用户的光电容积脉搏波；

所述数据处理模块用于对所述数据采集模块采集的光电容积脉搏波进行卷积处理，输出卷积光电容积脉搏波；

所述数据提取模块包括：频率突变确定单元，用于确定所述卷积光电容积脉搏波中发生频率突变的点，并生成反馈信号输出给所述数据采集单元；提取单元，用于根据所述频率突变确定单元输出的反馈信号从所述袖带压中提取第一袖带收缩压值、第一袖带舒张压值、第二袖带收缩压值和第二袖带舒张压值，从所述压力脉搏波中提取第一压力脉搏波收缩值、第一压力脉搏波舒张值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值；

血压计算模块，用于根据所述第二袖带收缩压值、所述第二袖带舒张压值、所述第二压力脉搏波收缩值和所述第二压力脉搏波舒张值获取血压值。

2.根据权利要求1所述的一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，所述数据采集模块具体包括：

袖带，穿戴在身体的测量部位上；

压力调节单元，用于改变所述袖带对所述测量部位的压迫压力；

袖带压采集单元，用于输出所述袖带压信号，并采集在所述压迫压力的变化期间内的袖带压；

压力脉搏波采集单元，用于从袖带压信号中检测出压力脉搏波；

光电容积脉搏波采集单元，用于对在所述压迫压力的变化期间内产生的血液容积变化信号，所述血液容积变化信号即为光电容积脉搏波。

3.根据权利要求2所述的一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，所述压力调节单元通过所述频率突变确定单元输出的反馈信号对所述袖带减压，具体包括：当所述频率突变确定单元检测到所述卷积光电容积脉搏波的第一突变点时，所述频率突变确定单元发送所述反馈信号给所述压力调节单元，所述压力调节单元停止加压，并给所述袖带减压。

4.根据权利要求3所述的一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，所述压力调节单元还通过所述第一袖带压值控制对所述袖带减压的速度，具体包括：在所述袖带减压过程中，所述袖带压采集单元检测到当前袖带压值等于第一袖带收缩压值时，所述压力调节单元匀速对所述袖带减压。

5.根据权利要求1所述的一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，对所述光电容积脉搏波进行卷积处理采用离散卷积公式输出卷积光电容积脉搏波：

其中，x为光电容积脉搏波，h为脉冲响应，y为卷积光电容积脉搏波，m为脉冲响应序列的长度，i为卷积光电容积脉搏波序列的索引号，j为脉冲响应序列的索引号。

6.根据权利要求1所述的一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，所述提取单元根据所述频率突变确定单元输出的反馈信号提取第一袖带收缩压值、第一袖带舒张压值、第二袖带收缩压值、第二袖带舒张压值、第一压力脉搏波收缩值、第一压力脉搏波舒张值、第二压力脉搏波收缩值和第二压力脉搏波舒张值，包括：

所述频率突变确定单元在所述数据采集模块加压过程中，检测到第一突变点时，发送反馈信号给所述提取单元，所述提取单元提取所述第一袖带收缩压值、所述第一袖带舒张压值、所述第一压力脉搏波收缩值和所述第一压力脉搏波舒张值；所述频率突变确定单元在所述数据采集模块匀速减压过程中，检测到第二突变点时，发送反馈信号给所述提取单元，所述提取单元提取所述第二袖带收缩压值、所述第二袖带舒张压值、所述第二压力脉搏波收缩值和所述第二压力脉搏波舒张值。

7.根据权利要求1所述的一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，所述血压计算模块根据所述第二袖带收缩压值、所述第二袖带舒张压值、所述第二压力脉搏波收缩值和所述第二压力脉搏波舒张值获取血压值，包括：所述血压计算模块包括收缩压计算单元和舒张压计算单元；

所述收缩压计算单元用于计算所述血压值中的收缩压，所述收缩压为所述第二袖带收缩压值和所述第二压力脉搏波收缩压值的平均值；

所述舒张压计算单元用于计算所述血压值中的舒张压，所述舒张压为所述第二袖带收缩压值或平均动脉压值；其中，所述舒张压根据所述压力脉搏波的波形确定。

8.根据权利要求7所述的一种示波法与光电容积脉搏波结合的血压测量装置，其特征在于，所述平均动脉压值计算公式为：

其中，MAP为平均动脉压值，SBP为第二压力脉搏波收缩压值，DP第二压力脉搏波舒张压值。