CN1672631A - 非侵入式血压测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非侵入式血压测量装置及方法。本发明的装置包括主体部分和可分离单元，其中主体部分包括袖带式血压测量装置，可分离单元包括非袖带式的血压测量装置。可分离单元以可分离的方式安装在所述主体部分上，并与主体部分电连接。可分离单元包括一个控制单元，用于控制主体部分的袖带式测量装置进行血压测量，并根据主体部分的袖带式测量装置的血压测量结果，对可分离单元的非袖带式血压测量装置进行校准。根据校准结果，由所述可分离单元的非袖带式血压测量装置所检测的参数即可确定血压值。本发明的装置和方法，既可以让使用者选择用袖带式方法测量血压，也可以利用快捷、舒适和方便的无袖带式方法随时随地测量血压。

Description

非侵入式血压测量装置及方法

技术领域

本发明一般涉及电子血压测量装置及方法，特别涉及将袖带式血压测量装置与基于脉搏波传输时间或脉搏波传输速度理论的可分离式无袖带血压测量装置相结合的一种非侵入式血压测量装置及方法。

背景技术

目前，市场上有许多不同类型的电子血压计，其中的大部分都使用可充放气的袖带。许多关于袖带式血压计的专利已经公布，例如美国专利4,625,277，5,215,096，和6,602,200。许多袖带式血压计都采用振荡法测量血压。该方法使用时需要把一个可充放气的袖带缠绕在使用者的手臂上，一个电子驱动泵使袖带内的压力升高，置于袖带内的压力传感器可以检测到袖带内的压力振荡。操作时，可充放气的袖带自动充气至高于收缩压的某一个值，然后缓慢放气。当袖带内的压力振荡幅度开始增加时，收缩压被检测到。当袖带内压力振荡达到最大时，平均压被检测到。舒张压可通过收缩压和平均压被估计出来。

传统的袖带式血压测量方法可以作为临床应用的标准血压测量方法。但是，袖带式血压计有几个缺点。第一，袖带会引起使用者的不适。如果频繁地使用袖带，袖带下方的组织和血管可能由于频繁的压迫而受到损伤。另外，袖带式血压测量装置由于使用泵和阀，因此通常体积较大且功耗高。这样的装置不便于随身携带。而且，由于充放气需要一定的时间，袖带式装置需要较长的时间才能完成一次测量，它们也无法实现对血压的连续测量。基于上述原因，此种类型的血压计对于需要频繁测量血压的人士来说并不是最理想的选择，更不适用于在家居外的使用。但是，对于在家中的使用仍不失为一种方便、可靠和精确的方法。

最近的研究结果使得无袖带、非侵入式血压测量成为可能。其中的一种方法是利用脉搏波传输速度来预测血压。脉搏波传输速度是指脉搏波沿动脉传输的速度。许多不同的研究结果表明，脉搏波传输速度与血压相关。一种常用的测量脉搏波传输速度的方法是测量脉搏波传时间，也就是脉搏波从心脏传到动脉上某一点所需的时间。美国专利5,649,543，5,865,755和6,599,251，及欧洲专利0443267等中公开了利用脉搏波传输时间或脉搏波传输速度来测量血压的方法。脉搏波传输时间也可以利用心电信号上的参考点和同一个心动周期内在外周动脉上检测到的脉搏波上的参考点来确定。脉搏波可以通过光学的方法检测到，这种方法就是光电容积描记法。光电容积描记法通过把光打到身体组织上，并测量组织的反射光、透射光或散射光，被光电检测器接收到的光表征了组织下血流量的变化情况。除此以外，还有其他一些检测脉搏波信号的方法，比如利用压力传感器和阻抗容积描记法。

利用脉搏波传输时间测量血压的好处是不需要使用袖带，因此可提供一种快捷和舒适的测量。这种测量可以频繁和连续地进行而不会对袖带下的组织或血管造成任何损伤。此外，通过连续测量还可以反映出短时间内的血压变化。无袖带式血压测量装置无需使用复杂的机械构件，相反它只需要使用几个干电极来检测心电信号，一对红外线发光二级管和光电检测器来检测光电容积描记信号。因为无需使用泵和阀，所以基于该方法的血压计所需的电子元件较少、机械部分也更简单，功耗也较少。无袖带式血压计可以小巧轻便，适合于随身携带。该类型的装置适合于需要经常测量血压的人士，如一天需要测量血压几次的人士。

但是，利用脉搏波传输时间测量血压也有一个缺点，就是要针对每个使用者进行校准，也就是建立脉搏波传输时间与使用者血压之间的关系。无袖带式血压计校准的步骤包括首先利用标准血压计测量血压，然后将测量值手动输入到无袖带装置的控制单元以便建立血压与脉搏波传输时间之间关系的校准方程。例如，美国专利6,603,329公开了一种多功能血压计，它提供了一种基于脉搏波传输时间理论的血压测量方法。该装置包括一个输入单元，用来输入校准所需的血压值。

校准通常每个月需要进行一次，更频繁的校准可提高无袖带式血压计的测量准确性。因此，使用无袖带式血压计的使用者也可能同时需要一个袖带式血压计。这样可能会大大增加使用者的开支。

日本专利2002-172094公开了一种血压测量系统，包括一个直接测量血压的装置(通常是基于袖带式方法的)和一个基于脉搏传输理论的电子腕式手表血压计。该发明的主要特征是，由直接测量血压的装置测量到的血压数值可自动传输给电子腕式手表血压计用于其校准，因此使用者不用手动输入校准数据。一旦校准完成，电子腕式手表血压计可以利用由检测到的心电信号和检测到的脉搏波信号计算脉搏波传输时间，来估计使用者的血压值。但是该方法需要两个分离的测量装置都必须具有数据传输功能。因此，与只具有单一微处理器单元的血压计相比，增加了许多开发成本。

中国专利CN 1440722A提出了把两个血压测量单元集成在一起的设计思想。该电子血压计包括一个利用振荡法测量血压的单元和一个利用SPD法测量血压的单元。SPD法依赖于动脉脉搏波波形与袖带压力的关系来估计血压。与振荡法不同，SPD法无需袖带内的压力在一个动态范围内变化。它只需利用在袖带压力为某一个特定值时检测到的脉搏波来估计血压。因此，其测量所需时间与传统的振荡法相比大大缩短。但同时，测量的精确性可能会降低。使用该装置的好处是，它可以让使用者根据不同情形选择血压测量方式。例如，当使用者工作时，其可选择用SPD法快速地测量血压。把这两种测量方式集成到一个装置中，只使用一个微处理器，可以节约开发成本。但是，该装置的两种血压测量方法都需要使用一条袖带缠绕在使用者的上臂，因此它并不适用于频繁的血压测量。

在美国专利5,752,920和欧洲专利0875200、0821910和1312301中公开了把袖带式血压测量与非袖带式血压测量集成到一个单元上的思想。但是，袖带式装置因为包括袖带、泵和阀而通常体积较大，不便于携带。

因此，为了实现方便舒适的无袖带式血压测量，需要提供一种新型的血压计，除了进行袖带式血压测量外，还可在同一个单元上提供无袖带血压测量、并且该无袖带式测量装置可以从笨重的袖带式装置中分立出来，以便于携带。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的血压计及应用该血压计测量血压的方法，该血压计不但能够克服传统电子血压计的因为包括袖带、泵和阀而通常体积较大、不便于携带的缺点，而且适用于频繁的血压测量，同时不会过多地增加成本。

为达到上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种非侵入式血压计，包括主体部分和可分离单元，其中所述主体部分包括袖带式血压测量装置，所述可分离单元包括非袖带式血压测量装置，所述的可分离单元以可分离的方式安装在所述主体部分上，并与所述主体部分电连接，其特征在于，所述的可分离单元包括一个控制单元，用于控制所述主体部分的袖带式测量装置进行血压测量，并根据所述主体部分的袖带式测量装置的血压测量结果，对所述可分离单元的非袖带式血压测量装置进行校准。根据所述校准结果，由所述可分离单元的非袖带式血压测量装置所检测的参数即可确定被测试者的血压值。

根据本发明的一种实施方案，上述非侵入式血压计可进一步包括：设置在所述主体部分上的控制单元，用于自动控制所述主体部分的操作，和在以袖带方式测量血压时进行血压值的计算。

根据本发明的一种实施方案，在上述非侵入式血压计中，所述主体部分的袖带式血压测量装置包括：袖带，可置于被测量者的臂部，通过充放气对该部位进行加压和减压；泵，对所述袖带充气至初始压力；阀门，用于释放所述袖带内压力；信号检测装置，检测袖带压力改变时的信号，并转换为相应的电信号，以确定舒张压、收缩压和平均压中的一个或多个参数；第一信号预处理电路，用于对信号检测装置输入的信号进行预处理；和第一输入/输出电路，用于与所述可分离单元进行信号交换。

所述可分离单元的非袖带式血压测量装置包括：生理信号采集单元，用于检测被测者的生理信号，并将其转换为相应的电信号；第二信号预处理电路，用于对由生理信号采集单元输入的电信号进行预处理；第二输入/输出装置，用于与所述的主体部分的第一输入/输出装置连接和进行信号交换。

此外，根据本发明的优选方案，上述非侵入式血压计可进一步包括：主体操作单元，设置在所述可分离单元和/或所述主体部分上，用于供使用者启动血压测量操作和校准操作；显示单元，设置在所述可分离单元和/或所述主体部分上，用于显示测量的最终结果或其它信息。

上述的生理信号采集单元可包括用于检测外周血流(peripheral bloodflow)信号和生物电信号的传感器单元。

在本发明的带有主体部分和可分离单元的血压计中，所述的可分离单元可以放回主体中以便提供基于袖带式的血压测量，或从主体中分离出来提供无袖带式的血压测量。

根据本发明的另一方面，提供一种利用如本发明第一方面所述的血压计进行无袖带式的血压测量的方法，包括以下步骤：

当所述可分离单元安装在所述主体部分上时，

所述主体部分的袖带式血压检测装置检测被测者的血压；

所述可分离单元的控制单元根据所述主体部分检测到的血压值和所述可分离单元的非袖带式血压测量装置检测到的参考数值，建立所述非袖带式血压测量装置的测量参数与实际血压值的关系；和

当采用所述可分离单元进行血压测量时，

所述可分离单元的控制单元利用所述建立的关系，根据所述非袖带式血压测量装置所测量的参数值，确定与所述参数值相应的实际血压值。

此外，根据本发明的优选方案，在建立所述非袖带式血压测量装置的测量参数与实际血压值的关系以对所述可分离单元进行校准时，利用可分离单元记录估计的血压值、每一次校准和每一次测量的时间和日期，以及从生理信号(心电信号和光电容积描记信号)中提取的其他参数，如脉搏波传输时间和脉搏波的面积。当下列情况发生时：1)可分离单元已超过一定时间范围(如一个月)没有校准；2)估计的血压值以及至少一个从生理信号中提取的其它参数值与校准时所记录数值的相比较，其变化超过参考值或参考比例时，可分离单元可以在其显示单元上给出警报信息以提醒使用者应通过袖带式血压测量进行重新校准。警报信息也可根据与前一次测量结果的比较，当比较结果大于预设的值时发出。

此外，本发明还提供了在可分离单元检测到使用者的一定的生理变化时，自动启动袖带式血压测量的方法。该功能可用于袖带需要连续缠绕在使用者的手腕上进行血压长期监测的情形，让使用者在需要时进行临床标准的袖带式血压测量。

此外，本发明还提供了一种利用本发明所述的血压计测量心率的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用所述主体部分或可分离单元检测被测试者的生理信号；由可分离单元的控制单元或主体部分的控制单元根据所述检测到的生理信号计算所述被测试者的心率；所述可分离单元的控制单元控制输出所计算的心率值。

本发明所提供的装置，既可以让使用者选择用袖带式方法测量血压，也可以利用快捷、舒适和方便的无袖带式方法随时随地测量血压。本装置的无袖带式血压测量单元小巧且可以从该装置的主体中分离出来，作为一个独立的血压测量装置工作，可随时随地提供快捷、舒适和方便的血压测量。使使用者可以定期频繁地测量血压，尤其适用于使用者不在家里的时候。同时，本发明的装置与现有的血压测量装置相比也降低了成本。

附图说明

图1为传统的袖带式电子血压计的结构方框图；

图2为本发明第一个实施例中的血压计的示意图；

图3为本发明第一个实施例中的主体的示意图；

图4为本发明第一个实施例中的主体的方框图；

图5a为本发明第一个实施例中的可分离单元的前视图；

图5b为本发明第一个实施例中的可分离单元的后视图；

图6为本发明第一个实施例中的可分离单元的结构方框图；

图7为对本发明第一个实施例中的可分离单元进行校准的流程图；

图8以振荡法为例说明了校准时间窗的起始和结束，这两个时间点的选择是由检测到特征血压值的时间决定的；

图9为利用本发明第一个实施例中的可分离单元进行血压测量的流程图；

图10为检测是否需要重新启动袖带式血压测量的流程图；

图11为本发明第二个实施例中的血压计的示意图；

图12为本发明第二个实施例中的主体的方框图。

具体实施方式

图1为传统的采用振荡法的袖带式血压计的结构方框图。在此装置中，包括一可充放气的袖带101，使用时可缠绕在被测者的上臂或手腕处。泵104用于使袖带101充气至初始压力。阀门103用于释放袖带内的空气以降低压力。压力传感器102检测袖带内的压力和由被测者动脉搏动所产生的袖带内的压力振荡。预处理电路108对从传感器102得到的信号进行处理，并将处理结果传送至控制单元105。控制单元105(通常为微处理器)对泵104和阀门103进行自动控制并计算血压值。操作单元106包括供使用者操作血压计的按钮，以供使用者操作血压计。显示单元107用于显示控制单元105计算和输出的血压值。

上述基于袖带式的血压测量装置通过下述方法测量血压。首先把可充放气的袖带101缠绕到使用者的上臂上，按下操作单元106上的开始按钮，控制单元105提供信号，驱动泵104使袖带101中的压力升高，袖带101内的压力传感器102检测袖带内的压力振荡。当袖带101中的压力升高过收缩压时，控制单元105提供信号给阀门103，使空气从袖带101中释放，袖带101逐步地缓慢放气。在采用振荡法的情况下，当袖带内的压力振荡幅度开始增加时，收缩压被检测到；当袖带内压力振荡达到最大时，平均压被检测到。舒张压可通过收缩压和平均压估计出来。信号处理和血压值计算所需的算法可存储在控制单元105中。控制单元105可计算血压值，例如收缩压和舒张压，并且把它们显示在显示单元107上。

图2为本发明第一个实施例中的血压计1的示意图。该血压计1包括主体部分2和一个可分离单元3。可分离单元3可以置入主体部分2中。该血压计可通过把袖带201缠绕在使用者的上臂上，利用如前面解释过的振荡法测量血压。此外，在可分离单元3置于主体部分2中的情况下，当用袖带式方法测量血压时，使用者还可以选择对可分离单元3进行校准。在校准时，使用者需要把手指放在传感器单元301，302，303，304和305上以获得生理信号，包括心电信号和光电容积描记信号。一旦校准完成，可分离单元3就可以作为一个单独的血压测量装置而独立工作。

图3显示了第一个实施例中的主体部分2的外观示意图。图4显示了主体部分2的组成单元的结构框图。主体部分2包括常规的袖带式血压测量装置的部件，例如可充放气的袖带201，压力传感器202，预处理电路205，阀门203和泵204。可充放气的袖带201内设置有压力传感器202，可检测到袖带内的压力及其变化(例如振荡)情况。泵204和阀门23位于外壳21之内。在血压计1的该实施例中，主体部分2并不包括微处理器单元，因此它将依赖于可分离单元3中的控制单元来提供控制信号以驱动泵204和阀门203，以及根据由压力传感器202得到的信号计算血压值。

如图3和图4所示，主体部分2的外壳21内有一个插槽208用来放置可分离单元3。插槽208有导电触点209以便在主体部分2和可分离单元3之间传输信号。插槽208还可设置另外的导电触点210，以用于使电池充电单元211为可分离单元3的电池进行充电。主体部分2还包含有一个操作单元206，它包括供使用者操作血压计的按钮，例如可以有电源开关按钮、血压计启动按钮和校准按钮等。显然，也可以不在主体部分2上设置操作单元206，而用可分离单元3上的操作单元308来代替操作单元206的功能，例如启动袖带式血压测量等。

图5a和5b是从主体单元2中分离出的可分离单元3的前视图和后视图。图6为相应的可分离单元的结构方框图。可分离单元3可以是跑表、电子手表、电子玩具或是其它可以由使用者随身佩戴的装置，其结构包括从手指上获取生物电信号的电极301，302和303，从手指上获取光电容积描记信号的光学传感器304和305。电极301，302和303可以采用金属干电极，如不锈钢或钢片。获取手指的光电容积描记信号的光学传感器可包括一个近红外发光二极管304和一个光电检测器305。近红外发光二极管的波长通常为880或940纳米。为了减小外界环境光线的影响，光学传感器可以内置于由屏蔽光的材料制成的指套中。

预处理电路306、控制单元307、内存单元312和可充电的电池311置于可分离单元3的外壳31内。控制单元307可以采用常规的微处理器或微控制器，它可以执行应用程序以计算袖带式或非袖带式血压测量时的血压值，以及为袖带式血压测量的泵203和阀门204提供控制信号。由于控制单元307可能需要同时对两种测量方式进行控制，需要采用较高运行速度的振荡电路。同时内存312需要有足够的RAM和ROM来存储不同的应用程序和实现多种控制功能。在可分离单元3的前端设置有操作单元308和液晶显示单元309，液晶显示单元309显示由控制单元307计算出的血压和心率值。在可分离单元3的后端设置有用于信号输入/输出单元315的导电触点313，它使得信号可以在可分离单元3和主体单元2之间传输。因为可分离单元3靠可充电电池311操作，在可分离单元3中还设置有用于电源输入以对可充电电池311充电的导电触点314。

可分离单元3在使用前需要校准。校准过程包括用袖带式方法测量血压和用非袖带式方法获取生理信号(心电信号和光电容积描记信号)，这两个步骤可以同时进行或顺序进行。同步校准过程可参见图7的流程图。在校准过程中，需要把可分离单元3插入到主体部分2的插槽208中，如图2所示。校准前，使用者需要通过按操作单元308上的按钮选择校准模式。在校准的第一步(步骤SA1)，使用者需要将可充放气的袖带201缠绕到上臂进行袖带式血压测量(例如，用振荡法)。步骤SA2与步骤SA1同步，使用者要把手指放在可分离单元3的传感器单元上。左手的一个手指放在电极301上，右手的一个手指放在电极303上，再将任意一只手的一个手指放在电极302上，这样就可得到心电信号。放在中间电极上的手指也要同时接触到发光二极管305和光电检测器304，这样就会得到反射光电容积描记信号。

在步骤SA3，得到的两个信号首先通过预处理电路306进行滤波、放大以及用顶点检测电路检测参考点。心电信号的参考点可为R型波的顶点，光电容积描记信号的参考点可为脉搏信号的顶点或底点。这些参考点也可以通过信号的一阶导数或二阶导数检测到。控制单元307会根据步骤SA3来确定检测参考点的时间。

同时，在步骤SA4中，控制单元307会根据由压力传感器202得到的压力信号检测第一个特征血压。如果用振荡法测量血压，第一个特征血压值可能是收缩压，如图8中的801所示。当控制单元307检测到第一个特征血压后，它会在步骤SA5中初始化校准时间窗，在该校准时间窗中记录的脉搏波传输时间会用来进行校准。

根据本发明的一个实施例，可以利用袖带式血压测量来检测每个心动周期的血压值，并同步用无袖带方法测量脉搏波传输时间。例如，可以采用现有的以袖带方式测量每个心动周期血压值的仪器(例如荷兰Finapres MedicalSystems生产的Finapres)来实现该实施例。只要把袖带缠在使用者的手指上，便可以得到每个心动周期的血压值，控制单元307通过使用该仪器所测量到的每个心动周期的血压值，实现对可分离单元3的相应于每个心动周期的更可靠的校准。

然后，在步骤SA6，根据心电信号上的参考点和同一个心动周期内的光电容积描记信号上的参考点之间的时间差来计算脉搏波传输时间。根据步骤SA8，当在步骤SA7中由压力传感器202得到的压力信号检测到第二个特征血压时，或在一个给定的时间范围(如10秒)后，校准时间窗结束。如果用振荡法测量血压，第二个特征血压值可能是平均压或舒张压，如图8中的802和803所示。如果由于噪声(如运动噪声)的干扰而使校准时间窗内的有效的脉搏波传输时间个数低于控制单元307中的预设值，根据步骤SA9，整个校准过程会重新进行。在计算脉搏波传输时间的同时，在步骤SA10中，控制单元307会根据袖带式血压测量，如振荡法，同步计算收缩压、舒张压和/或平均压。最后，将血压值显示在可分离单元3的液晶显示单元309上。

由袖带式方法测量到的血压值和在校准时间窗中得到的相应脉搏波传输时间可以作为校准数据。为了确定血压和计算出的参数之间的关系，通常需要两组校准数据。控制单元307会执行步骤SA11，判断校准数据是否足够，例如判断是否同时得到两组脉搏波传输时间和相应的血压值。如果数据不够，在一段时间后，步骤SA1到SA10会再一次被调用。当得到足够的校准数据后，控制单元307就会执行步骤SA12来建立描述血压与所计算的参数值之间关系的校准方程。校准方程可用常规的回归分析方法(regression)或其他类似的方法得到。之后，步骤SA13中会把得到的校准常数存储在控制单元307中或其他内存单元312中。之后，用可分离单元3测量血压时就可调用该校准常数。

当校准所需的生理信号采集与袖带式血压测量顺序进行时，其步骤与上述说明相似，其不同在于校准时间窗的初始化。当由压力传感器202得到的压力信号表明袖带式血压测量已经完成后，控制单元307初始化校准时间窗。校准时间窗可以为10秒，在校准时间窗内纪录的脉搏波传输时间可用在控制单元307中进行校准。

一旦校准完成后，可分离单元3就可以从主体单元2中分离出来，并作为一个独立的单元工作。无袖带式血压测量过程可以通过图9的流程图来描述。第一个步骤是SB1，使用者把手指放在电极301，302和303以及光学传感器304和305上就可以得到心电信号和光电容积描记信号。在步骤SB2中，得到的两个信号首先通过预处理电路306进行滤波、放大，并用顶点检测电路检测参考点。参考点检测也可以在控制单元307中通过预先编制的程序完成。

一旦得到所需要的信号，可分离单元3中的控制单元307就会执行步骤SB3。在步骤SB3中，控制单元307执行程序计算心电信号上的参考点和同一个心动周期内光电容积描记信号上的参考点之间的时间差，作为脉搏波传输时间。如果由于噪声(如运动噪声)的干扰而使校准时间窗内的有效的脉搏波传输时间个数低于控制单元307中的预设值，心电信号和光电容积描记信号的检测会在步骤SB4中重新进行。当得到足够的脉搏波传输时间后，控制单元307就会执行步骤SB5，根据脉搏波传输时间以及之前保存的校准方程来计算舒张压和收缩压。同时，利用心电信号R型波顶点之间的时间间隔或光电容积描记信号顶点之间的时间间隔可以计算心率。在步骤SB6中计算出来的血压值和心率值可以显示在液晶显示单元309上。

使用者可以随身携带可分离单元3在户外随时测量血压。由于可分离单元3是每天使用的，本发明中的可分离单元3备有一个可充电电池311，因此无需频繁地更换电池。主体单元2设置有充电单元，其包括有充电电路，该充电电路可以采用任何现有的电路设计。当使用者回到家中时，可把可分离单元3放回主体单元2的插槽208中对电池311进行充电。如果需要，使用者也可以选择对可分离单元3进行重新校准。

可分离单元3通过记录每一次校准的时间、校准后每一次无袖带式测量的时间和检测估计的血压值或其它身体参数的较大变化，来提醒使用者何时要对可分离单元3进行重新校准，以保证无袖带式血压测量的精确性。校准时，无袖带式血压测量装置3可以在内存312中记录估计的血压值、校准时间和数据，以及其它从心电信号和光电容积描记信号中提取出的参数(如脉搏波传输时间、光电容积描记信号的脉搏波面积等)。这样的参数至少是脉搏波传输速度相关信息、搏动血容积变化相关信息或心率相关信息中的一项。通常，在估计血压时，控制单元307会对这些参数值在一个时间窗内作平均。控制单元307可通过比较测量的时间和存储在内存单元312中的校准时间以确定可分离单元3是否已超过一定时间范围(如一个月)没有校准；控制单元307还可对估计的血压值、从心电信号和光电容积描记信号中提取的其它参数值与存储在内存单元312中的校准时所记录的数值相比较，确定估计血压值的变化或至少一个其它参数的变化是否超过参考值(如20mmHg的血压值)或参考比例(如20％)。当发生上述情况时，可分离单元3可以在液晶显示单元309上给出警报信息，以提醒使用者通过袖带式血压测量对可分离单元3进行重新校准。

另一种给出警报信息的方式是：每次利用可分离单元3进行无袖带式血压测量时，可分离单元3可以在内存单元312中记录估计的血压值以及其它从心电信号和光电容积描记信号中提取出的参数。测量时，控制单元307对目前估计的血压值和其它参数值与存储在内存单元312中的前一次测量的结果相比较，当估计的血压值的变化或至少一个其它参数的变化超过参考值或参考比例时，警报信息就会在液晶显示单元309上给出，以提醒使用者通过袖带式血压测量对可分离单元3进行重新校准。

本发明血压计的另一个功能是：当可分离单元3检测到使用者生理情况的一定的改变时，袖带式血压测量便会启动。该功能可用于袖带需要连续缠绕在使用者的手腕上进行血压长期监测的情形。校准时，可分离单元3可以在内存312中保存估计的血压值以及其它从心电信号和光电容积描记信号中提取出的参数。这样的参数至少是脉搏波传输速度相关信息、搏动血容积变化相关信息或心率相关信息中的一项。通常，估计血压时，控制单元307会对这些参数值在一个时间窗内作平均。测量时，检测过程可以通过图10来说明。首先，控制单元307在步骤SC1中得到目前的估计血压值，然后将目前的值与存储在内存单元312中在校准时得到的值相比较。在步骤SC2中，控制单元307检查估计血压值的变化是否超过预先设定的阈值，可以是一个数值(如15mmHg)或一个比例(如15％)。如果没有，检查过程结束，否则，控制单元307会执行步骤SC3、SC4和SC5。这时，控制单元307得到三种类型参数的变化：步骤SC3中是得到脉搏波传输速度变化相关信息、步骤SC4中是得到搏动血容积变化相关信息，步骤SC5中是得到心率变化的相关信息。然后在步骤SC6中控制单元307对三种参数中的每一个与校准时得到的上述参数的相应数值相比较，并检测至少一个参数的变化是否超过预先设定的阈值，阈值可以是一个数值或一个比例。如果没有，检查过程结束，否则，控制单元307在步骤SC7中会发出一个控制信号给主体部分2以启动袖带式血压测量。

启动袖带式血压测量或给出重新校准信息的参数至少是脉搏波传输速度相关信息、搏动血容积变化相关信息或心率相关信息中的一项。脉搏波传输速度相关信息包括脉搏波传输时间，它是心电信号上的参考点和同一个心动周期内光电容积描记信号上的参考点之间的时间差。搏动血容积变化相关信息包括从光电容积描记信号波形中得到的各种信息，包括脉搏波的上升沿时间、下降沿时间，归一化脉搏波面积、归一化脉搏波的高阶矩，信号的一阶导数、二阶导数。与心率相关的信息包括两个脉搏波之间的时间间隔和所述的生物电信号的两个R型波之间的时间间隔。

如图6所示，可分离单元3也可以包括数据传输口310，把记录的血压数据传输给外围设备，如台式计算机、掌上电脑(PDA)、移动电话或其他备有显示器的电子产品。传输可以通过有线连接或无线连接(如红外线或无线电)。该功能可以使使用者在外围设备中保存长期的血压变化数据，同时也可以辅助远程医疗中的血压监测。

图11是本发明血压计的第二个实施例示意图。图12为本发明第二个实施例中主体部分2的方框图。该血压计包括主体部分2和可分离单元3。与第一个实施例不同的是，主体部分2有自己独立的控制单元214，当可分离单元3从主体部分2中分离出来后，主体部分2仍然可以作为一个独立的袖带式血压计。控制单元214通常是一个微控制器或微处理器，它可以执行程序，进行袖带式血压测量(例如：用前面解释过的振荡法)，并且为袖带式血压测量过程中泵203和阀204提供控制信号。主体部分2通过它的液晶显示单元207显示计算出的血压值，包括收缩压、舒张压。实施例二中的血压计1的其他部分与实施例一中一样。

实施例二中可分离单元3的校准过程可参见图7的流程图，袖带式血压测量与生理信号的获取是同步的。在校准过程中，需要把可分离单元3插入到主体部分2的插槽208中，如图2所示。校准前，使用者需要通过按操作单元308上的按钮选择校准模式。校准的第一步是SA1，使用者需要将可充放气的袖带201缠绕到上臂上进行袖带式血压测量(例如，用振荡法)。步骤SA2与SA1同步，使用者要把手指放在可分离单元3的传感器单元上。左手的一个手指放在电极301上，右手的一个手指放在电极303上，再将任意一只手的一个手指放在电极302上，这样就可得到心电信号。放在中间一个电极上的手指也要同时接触到发光二极管305和光电检测器304，这样就会得到反射光电容积描记信号。

在步骤SA2之后执行步骤SA3，得到的两个信号首先通过预处理电路306进行滤波、放大以及用顶点检测电路检测参考点。心电信号的参考点通常为R型波的顶点，光电容积描记信号的参考点通常为脉搏信号的顶点或底点。这些参考点也可以由信号的一阶导数或二阶导数检测到。可分离单元3上的控制单元307在步骤SA3中选择检测参考点的时间。

同时，在步骤SA4中，主体部分2上的控制单元214会根据由压力传感器202得到的压力信号检测第一个特征血压。如果用振荡法测量血压，第一个特征血压值可能是收缩压，如图8中的801所示。当控制单元214检测到第一个特征血压后，它会发出一个同步化信息给控制单元307，通知控制单元307在步骤SA5中初始化校准时间窗，在该校准时间窗中记录的脉搏波传输时间可用来进行校准。后续的校准过程与上面的实施例一样，并且是由控制单元307独立完成。此步骤也可以是由控制单元307来检测第一个特征血压值，后续的校准过程如上面第一实施例中的一样，而控制单元214只负责在分离单元不存在时独立地控制主体部分2对血压进行测量。

如果袖带式血压测量可以测量到每个心动周期的血压值，并使每一个由袖带式方法测量到的血压值和无袖带方法测量到的脉搏波传输时间同步。同样可以采用上文所述的Finapres来实现。只要把袖带缠在使用者的手指上，便可以得到每个心动周期的血压值，控制单元214利用所测得的血压值，对可分离单元3实现对应于每个心动周期的更可靠的校准。

然后，步骤SA6根据心电信号上的参考点和同一个心动周期内光电容积描记信号上的参考点之间的时间差来计算脉搏波传输时间。根据步骤SA8，当在步骤SA7中由压力传感器202得到的压力信号检测到第二个特征血压时或在一个给定的时间范围(如10秒)后，校准时间窗结束。如果用振荡法测量血压，第二个特征血压值可能是平均压或舒张压，如图8中的802和803所示。当控制单元214在步骤SA7中检测到第二个特征血压值时，控制单元214会向控制单元307发出另一个同步化信息，使控制单元307在步骤SA8中结束校准时间窗。此步骤也可以是由控制单元307来检测第二个特征血压值并结束校准时间窗，控制单元214只负责在分离单元不存在时独立地控制主体部分2对血压进行测量。如果由于噪声(如运动噪声)的干扰而使校准时间窗内的有效的脉搏波传输时间个数低于控制单元307中的预设值，根据步骤SA9，整个校准过程会重新进行。当可分离单元3中的控制单元307计算脉搏波传输时间时，如用振荡法，主体部分2上的控制单元214在步骤SA10中同步计算收缩压、舒张压和/或平均压。最后，将血压值显示在可分离单元2的液晶显示单元207上。

由袖带式方法测量到的血压值会由主体部分2上的控制单元214传给可分离单元3上的控制单元307。这些血压值和在校准时间窗中得到的相应的脉搏波传输时间可以作为校准数据。为了确定血压和计算出的参数之间的关系，通常需要两组校准数据。控制单元307中会执行步骤SA11，判断校准数据是否足够。如果数据不够，在一段时间后，步骤SA1到SA10会再一次被调用。当得到足够的校准数据后，控制单元307就会执行步骤SA12来建立描述血压与所计算的参数值，包括脉搏波传输时间，之间关系的校准方程。之后，步骤SA13中会把得到的校准常数存储在控制单元307中或其他内存单元312中。之后，用可分离单元3测量血压时该校准常数可被调用。一旦校准完成，可分离单元3可以从主体部分2中取出，作为一个独立的单元工作。

当校准所需的生理信号采集与袖带式血压测量顺序进行时，其步骤与上述说明相似。其不同在于，控制单元214会向控制单元307发出一个信息：当由压力传感器202得到的压力信号表明袖带式血压测量完成后，控制单元307初始化校准时间窗。校准时间窗可以为10秒，在校准时间窗内纪录的脉搏波传输时间可用来在控制单元307中进行校准。

以上结合一些特定的优选实施例详细地阐述了本发明。然而，应该理解，这些详细的描述和具体的例子仅是一种说明而非对本发明的限定，因为对于本领域技术人员而言，根据这些详细的说明显然可以做出各种在本发明精神和范围内的各种修改和变型。

Claims (26)

1.一种非侵入式血压计，包括主体部分和可分离单元，其中所述主体部分包括袖带式血压测量装置，所述可分离单元包括非袖带式的血压测量装置，所述可分离单元以可分离的方式安装在所述主体部分上，并与所述主体部分电连接，其特征在于，

所述可分离单元包括一个控制单元，用于控制所述主体部分的袖带式测量装置进行血压测量，并根据所述主体部分的袖带式测量装置的血压测量结果，对所述可分离单元的非袖带式血压测量装置进行校准，并利用所述校准结果，根据所述可分离单元的非袖带式血压测量装置所检测的参数确定血压值。

2.根据权利要求1所述非侵入式血压计，其特征在于，进一步包括：设置在所述主体部分上的控制单元，用于自动控制所述主体部分的操作和在以袖带方式测量血压时进行血压值的计算。

3.根据权利要求1或2所述的非侵入式血压计，其特征在于，

所述主体部分的袖带式血压测量装置包括：

袖带，可置于被测量者的臂部，通过充放气对该部位进行加压和减压；

泵，对所述袖带充气至初始压力；

阀门，用于释放所述袖带内的压力；

信号检测装置，检测袖带压力改变时的信号，并转换为相应的电信号，以确定舒张压、收缩压和平均压中的一个或多个参数；

第一信号预处理电路，用于对信号检测装置输入的信号进行预处理；和

第一输入/输出电路，用于与所述可分离单元进行信号交换；

所述可分离单元的非袖带式血压测量装置包括：

生理信号采集单元，用于检测被测量者的生理信号，并转换为相应的电信号；

第二信号预处理电路，用于对生理信号采集单元输入的电信号进行预处理；

第二输入/输出装置，用于与所述的主体部分的第一输入/输出装置连接和进行信号交换。

4.根据权利要求3所述的非侵入式血压计，其特征在于，进一步包括：

主体操作单元，设置在所述可分离单元和/或所述主体部分上，用于供使用者启动血压测量操作和校准操作；

显示单元，设置在所述可分离单元和/或所述主体部分上，用于显示测量的最终结果或其它信息。

5.根据权利要求4所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述的信号检测装置包括压力传感器；所述生理信号采集单元包括用于检测外周血流信号和生物电信号的传感器单元。

6.根据权利要求5所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述的传感器单元选自以下的器件：

一个或多个发光二极管和一个或多个光电检测器，用来得到表征外周血流的信号，所得到的信号是光电容积描记信号；或/和

压力传感器，用来得到表征外周血流的信号，所述的表征外周血流的信号是压力脉搏信号；或/和

干电极，用来得到表征外周血流的信号，所述的表征外周血流的信号是阻抗容积描记信号；或/和

干电极，用来得到生物电信号，所述的生物电信号是心电信号。

7.根据权利要求6所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述的一个或多个发光二极管和一个或多个光电检测器置于由屏蔽光的材料所制成的手指指套中。

8.根据权利要求1或2所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述主体部分进一步包括一个插槽，用于放置所述的可分离单元，所述的插槽和所述的可分离单元均包含有导电触点，所述的主体部分和所述的可分离单元通过所述导电触点输入/输出信号。

9.根据权利要求8所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述可分离单元包括可充电电池，所述主体包括为所述可分离单元的可充电电池充电的充电单元，并且所述插槽和所述可分离单元均包含有相应的导电触点，以用于对所述可分离单元的电池进行充电，所述充电单元中设置有充电电路。

10.根据权利要求1或2所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述的可分离单元包括把数据传输给外围设备的数据传输口，所述数据传输口是无线连接口或有线连接口。

11.根据权利要求10所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述的外围设备是计算机、掌上电脑、移动电话或其它备有显示功能的电子产品。

12.根据权利要求1或2所述的非侵入式血压计，其特征在于，所述可分离单元是跑表、电子手表、电子玩具或其它可由使用者随身佩戴的装置。

13.一种利用权利要求1或2所述的血压计进行无袖带式的血压测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

当所述可分离单元安装在所述主体部分上时，

所述主体部分的袖带式血压检测装置检测被测试者的血压；

所述可分离单元的控制单元根据所述主体部分检测到的血压值和所述可分离单元的非袖带式血压测量装置检测到的参考值，建立所述非袖带式血压测量装置的测量参数与实际血压值的关系；和

当采用所述可分离单元进行血压测量时，

所述可分离单元的控制单元利用所述建立的关系，根据所述非袖带式血压测量装置所测量的参数值，确定与所述参数值相应的实际血压值。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述袖带式血压测量方法利用振荡法，通过压力传感器来检测使用者的动脉搏动所产生的袖带压力的振荡。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

在建立所述非袖带式血压测量装置的测量参数与实际血压值的关系时：

所述的用袖带式方法测量血压和用所述可分离单元的非袖带式测量装置测量生理参数是同步进行的，并且在用袖带式方法测量到第一特征血压值时，校准时间窗开始，在用袖带式方法测量到第二特征血压值时或在一段给定的时间后校准时间窗结束；

或者

所述可分离单元的非袖带式测量装置测量生理参数的步骤在所述用袖带式方法测量血压步骤完成之后进行，并且在用袖带式方法测量血压的步骤完成后校准时间窗开始，在一段给定的时间后校准时间窗结束；

其中，在所述校准时间窗中，所述可分离单元利用传感器单元获取生理信号，并从该信号中提取被测者的生理参数。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述的第一特征血压值是收缩压，所述的第二特征血压值是平均压或舒张压。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，从利用所述的传感器单元中得到的生理信号中提取的生理参数包括但不限于脉搏波传输时间，所述脉搏波传输时间是所述生理信号中的生物电信号上的参考点和同一个心动周期内的所述表征外周血流信号的参考点之间的时间差。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述的生物电信号上的参考点和所述的表征外周血流信号的参考点是由所述生理信号的一阶导数或二阶导数得到的。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括：

利用所述的袖带式血压测量方法进一步确定对应于每一个心动周期的血压值；和

通过由所述的传感器单元得到的信号和由所述的信号检测装置在所述每一个心动周期内测得的信号，来确定所述的预先确定的血压值与参数之间的关系。

20.根据权利要求13-19任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

所述可分离单元记录每一次校准的时间和在所述的校准后每一次无袖带式测量的时间，检测估计的血压值的变化和/或至少一个从所述的可分离单元传感器单元得到的信号中所提取的其它生理参数的变化，并与校准时存储的值相比较；和

当所述的可分离单元在一定时间内没有校准和/或至少一个所述的变化超过参考值或参考比例时，所述可分离单元的控制单元自动启动袖带式血压测量，或发出警报信息以提醒使用者进行袖带式血压测量以重新校准；

或者/和，

所述可分离单元检测估计的血压值的变化和/或至少一个从所述的可分离单元的传感器单元得到的信号中所提取的其它参数的变化，并与前一次无袖带式血压测量得到的值相比较；和

当至少一个所述的变化超过预先设定的参考值或参考比例时，所述可分离单元的控制单元自动启动袖带式血压测量，或发出警报信息以提醒使用者进行袖带式血压测量以重新校准。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述的从可分离单元的传感器单元得到的信号中所提取的其它参数至少是脉搏波传输速度相关信息、搏动血容积变化相关信息或心率相关信息中的一项。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，

所述的脉搏波传输速度相关信息包括所述脉搏波传输时间；

所述的搏动血容积变化相关信息包括：

所述的生理信号中的表征外周血流信号的脉搏波的上升沿时间和下降沿时间中的至少一项，或者

所述的生理信号中的表征外周血流信号的归一化脉搏波面积、归一化脉搏波的二阶矩和归一化脉搏波的高阶矩中的至少一项，或者

由所述的生理信号中的表征外周血流信号的一阶导数或二阶导数得到的信息；

所述与心率相关的信息包括所述的生理信号中的表征外周血流的两个脉搏之间的时间间隔或所述的生理信号中的生物电信号的两个R型波之间的时间间隔中的至少一项。

23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，进一步包括，所述控制单元控制向外围设备以无线或有线方式传输所检测到的被测者的生理数据，所述外围设备包括但不限于：计算机、掌上电脑、或移动电话。

24.一种利用根据权利要求1所述的血压计测量心率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用所述主体部分或可分离单元检测被测试者的生理信号；

2)由可分离单元的控制单元根据所述检测到的生理信号计算所述被测者的心率；

3)所述可分离单元的控制单元控制输出所述计算出的心率值。

25.一种利用根据权利要求2所述的血压计测量心率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用所述主体部分或可分离单元检测被测试者的生理信号；

2)由所述主体部分的控制单元或可分离单元的控制单元根据所述检测到的生理信号计算所述被测者的心率；

3)所述主体部分的控制单元或所述可分离单元的控制单元控制输出所述计算出的心率值。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述的心率通过所述的表征外周血流的两个脉搏之间的时间间隔或所述的生物电信号的两个R型波之间的时间间隔来计算。

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