CN201150533Y - 一种血压测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种血压测量装置，具有压力信号检测器、血压及脉搏信号处理器及显示器，所述血压及脉搏信号处理器包括：压力和脉搏信号检测器，将扫描到的血压检测器的输入信号进行预处理，并去掉杂波，形成脉搏幅度包络线和压力曲线；血压及脉率计算器，根据脉搏幅度包络线和压力曲线计算确定收缩压及舒张压。本实用新型的脉搏幅度包络线绘制平滑，避免了心律失常脉搏参与脉搏幅度包络线的绘制而影响血压计算的准确性，测量精度高，适合于由单片机组成的嵌入式系统，并应用于多参数监护仪中。

Description

一种血压测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种医用人体生理参数测量装置，具体地说是一种血压测量装置。

背景技术

血压是反映心血管系统状态的重要的生理参数，是血液在血管内流动时对血管壁产生的压力。血压能反应出人体心脏和血管的功能状况，因而成为临床上诊断疾病、观察治疗效果、进行预后判断等的重要依据。现有的血压测量一般都采用基于示波法的测量原理，示波法(也称振荡法)是基于血管卸载原理实现血压测量的，具体是采用充气袖带来阻断被测人动脉血流，随着缓慢放气的过程，闭合的动脉血管逐渐被打开，脉搏搏动产生的压力变化被与袖带相联的压力传感器检测，压力信号经放大电路放大后被分离为直流分量(静压力信号)和交流分量(脉搏信号)，两路信号由AD转换器转换为数字量，供血压分析程序使用。随着放气的进行，脉搏信号的幅度由小逐渐变大，又由大逐渐变小，其中最大脉搏幅度值对应的静压力为平均压，此时动脉血管处于卸载状态，血管壁所受阻力最小，因此脉搏幅度最大。在高压区，脉搏幅度为平均压脉搏幅度的Fs倍处对应的静压力信号为收缩压。在低压区，脉搏幅度为平均压脉搏幅度的Fd倍处对应的静压力信号为舒张压。当检测到舒张压脉搏幅度后，整个血压测量过程结束，这时可快速地将血压袖带放气卸载。

由示波法血压测量过程可以看出，要想获得准确的血压值，放气速度必须很慢，既每次放气的压力差必须很小，以便在每个微小的压力阶梯下能够至少检测到一个脉搏波，使得画出的脉搏幅度包络线尽量平滑。由于放气速度缓慢，被测人就要承受较大的痛苦，甚至引起上肢缺血，增加了对被测人身体的损害。为了提高示波法的测量速度，每步放气的压力阶梯必须加大，因此导致压力曲线和脉搏幅度包络线呈现出不连续的阶梯状，脉搏幅度最大值对应的压力不再是真正的平均压，由这个压力推算出的收缩压和舒张压都会产生很大的误差。另外，心律失常脉搏如果参与到脉搏幅度包络线的绘制，会严重影响血压计算的准确性，增大了血压测量的误差。

实用新型内容

针对以上示波法血压测量中存在的问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种血压测量速度快、测量结果准确的血压测量装置。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

具有压力信号检测器、血压及脉搏信号处理器及显示器，其特征在于所述血压及脉搏信号处理器包括：

压力和脉搏信号检测器，将扫描到的血压检测器的输入信号进行预处理，并去掉杂波，形成脉搏幅度包络线和压力曲线；

血压及脉率计算器，根据脉搏幅度包络线和压力曲线计算确定收缩压及舒张压。

所述压力和脉搏信号检测器包括：

压力和脉搏信号转换，将压力信号检测器输出的压力和脉搏的模拟信号转换成压力和脉搏的数字信号；

压力和脉搏信号预处理器，由两路数字低通滤波器组成，分别滤除压力和脉搏信号中的高频噪声，将滤波结果压入各自的已滤波数据队列，为正确提取脉搏信号和正确计算脉搏幅度做准备；

脉搏信号提取器，扫描滤波后的脉搏数据队列即交流数据队列，通过寻找局部极值来检测脉搏波，自适应调整脉搏幅度阈值，滤除不合理的杂波；

脉搏幅度及间期测量器，通过计算脉搏幅度及脉搏间期判断该脉搏是否是合理的脉搏，如果判断为合理的脉搏，则将脉搏幅度和间期分别压入脉搏幅度队列和脉搏间期队列，形成脉搏幅度包络线和压力曲线。

所述血压及脉率计算器包括：

平均压计算器，扫描脉搏幅度包络线，找到脉搏幅度包络线的顶点对应的脉搏，以该脉搏的幅度和其左右两个脉搏的幅度三点拟合一条脉搏幅度二次曲线，计算该二次曲线的顶点坐标得到脉搏幅度包络线的真实顶点，在压力曲线上以该真实顶点坐标对应出压力值得到平均压；

收缩压计算器，以上述二次曲线的真实顶点坐标得到平均压对应的脉搏幅度Am，从该真实顶点开始向脉搏幅度包络线的高压区搜索脉搏幅度小于等于Am*Fs的脉搏点，在低压区与该脉搏点相临的点的脉搏幅度大于等于Am*Fs，用线性插值法计算这两点之间幅度等于Am*Fs的点对应的压力值得到收缩压，其中Fs为收缩压幅度系数；

舒张压计算器，以上述二次曲线的真实顶点坐标得到平均压对应的脉搏幅度Am，从该真实顶点开始向脉搏幅度包络线的低压区搜索脉搏幅度小于等于Am*Fd的脉搏点，在高压区与该脉搏点相临的点的脉搏幅度大于等于Am*Fd，用线性插值法计算这两点之间幅度等于Am*Fd的点对应的压力值得到舒张压，其中Fd为舒张压幅度系数。

所述血压及脉率计算器还具有脉率计算器，根据脉搏间期数组计算平均脉搏间期，平均脉搏间期的倒数即为脉率；所述Fs的取值范围在0.45～0.57之间；所述Fd的取值范围在0.69～0.89之间。

还包括心律失常脉搏抑制处理器，根据比较相邻两脉搏幅度判断出心律失常脉搏进行放弃处理，不参与脉搏幅度包络线的绘制；所述心律失常脉搏处理器包括：

脉搏检测器，根据脉搏信号提取器提取的脉搏波检测被测人的脉搏波形态是否正常；

脉搏比较器，对检测到的任意两个连续的脉搏波的幅度进行比较；

心律失常脉搏筛除器，当上述参与比较的脉搏幅度差超出正常范围时，废弃这两个脉搏波，脉搏信号提取器重新采集新脉搏；当上述参与比较的脉搏较幅度差未超出正常范围时，通知脉搏信号提取器当前所提取的脉搏是有效脉搏，参与脉搏幅度包络线的绘制；所述脉搏幅度差正常范围为两个幅度的比值大于0.8且小于1.25。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.脉搏幅度包络线绘制平滑。由于本实用新型设有压力和脉搏信号检测器，可将扫描到的血压检测器的输入信号进行预处理，并去掉杂波，形成平滑的脉搏幅度包络线，在血压测量中加大每步放气的压力阶梯时，脉搏幅度包络线也不会呈现断续的折线状，本实用新型还设置了心律失常脉搏抑制处理器，可将心律失常脉搏排除，不仅程序设计简单，而且效果良好，避免了心律失常脉搏参与脉搏幅度包络线的绘制而影响血压计算的准确性，脉搏幅度包络线的绘制非常平滑；

2.测量精度高。由于本实用新型绘制的包络线非常平滑，血压及脉率计算器采用二次曲线拟合法求平均压及线性插值法求收缩压及舒张压来测量血压，不仅速度快，而且测量结果的准确性高，平均压、收缩压和舒张压的计算误差都在5mmHg之内，满足血压测量标准的要求；

3.应用范围广。由于本实用新型有效地克服了标准示波法血压测量的固有缺点，采用加大每放气阶梯的压力差，减少血压测量周期的总放气次数，提高了血压测量速度，减少了被测人在血压测量过程中承受的痛苦，同时设置消除心律失常脉搏对脉搏幅度包络线质量的影响的心律失常脉搏抑制处理器，得到了更加准确的血压测量结果，非常适合于由单片机组成的嵌入式系统，并应用于多参数监护仪中。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中血压及脉搏信号处理器结构示意图；

图3为本实用新型中血压和脉率计算器的结构示意图；

图4为本实用新型中心律失常脉搏处理器结构示意图；

图5为本实用新型产生的脉搏包络线及压力曲线示意图；

图6为本实用新型根据脉搏包络线拟合的二次曲线示意图。

具体实施方式

本实施例以放气式测量为例对本实用新型的结构及工作过程进行详细说明。

如图1所示，本实用新型包括压力信号检测器、血压及脉搏信号处理器及显示器三个主要组成部分，其中压力信号检测器的组成如下：压力传感器设于与袖带连接的气路中，用于检测缠绕在被测人上臂的血压袖带的压力信号，压力传感器产生的压力信号经测量放大器放大后分离为直流分量(静压力信号)和交流分量(脉搏信号)，再分别经低通滤波器和直流放大器以及高通滤波器和交流放大器进行滤波、放大处理，产生压力信号和脉搏信号送至血压及脉搏信号处理器进行计算处理后由显示器显示。在测量过程中，由血压及脉搏信号处理器中的阀泵控制器对袖带气路中的气泵及电磁阀进行充放气控制。

如图2所示，血压及脉搏信号处理器包括：压力和脉搏信号检测器，将采集到的压力信号检测器的输入信号进行预处理，并去掉杂波，形成脉搏幅度包络线和压力曲线；血压及脉率计算器，根据脉搏幅度包络线和压力曲线计算确定收缩压及舒张压。

其中压力和脉搏信号检测器具有如下构成：

压力和脉搏信号转换器，将压力信号检测器输出的压力和脉搏的模拟信号转换成压力和脉搏的数字信号；

压力和脉搏信号预处理器，由两路截止频率为17Hz的Butterworth数字低通滤波器组成，分别滤除压力信号和脉搏信号中的高频噪声，将滤波结果压入各自的已滤波数据队列，为正确提取脉搏信号和正确计算脉搏幅度做准备；

脉搏信号提取器，扫描滤波后的脉搏数据队列(交流数据队列)，通过寻找局部极值来检测脉搏波，自适应调整脉搏幅度阈值，滤除不合理的杂波；

脉搏幅度及间期测量器，通过计算脉搏幅度及脉搏间期判断该脉搏是否是合理的脉搏，如果判断为合理的脉搏，则将脉搏幅度和间期分别压入脉搏幅度队列和脉搏间期队列，形成脉搏幅度包络线和压力曲线(该压力曲线是由信号预处理器输出的直流压力信号经过脉搏幅度及间期测量器在脉搏顶点处采样形成的)，以供血压和脉率计算器计算血压和脉率。

如图3、图5及图6所示，所述血压及脉率计算器包括：

平均压计算器，扫描脉搏幅度及间期测量器产生的脉搏幅度包络线，找到脉搏幅度包络线的顶点对应的脉搏，以压力值为横坐标，以脉搏幅度为纵坐标，建立直角坐标系，用包络线顶点对应的脉搏幅度和其左右两个脉搏的幅度三点拟合一条脉搏幅度二次曲线，计算该二次曲线的顶点坐标得到脉搏幅度包络线的真实顶点，在压力曲线上以该真实顶点坐标对应出压力值得到平均压；B点是脉搏幅度包络线的顶点，A点是B点的高压区相邻点，C点是B点低压区相邻点，A、B、C三点水平方向相隔约10mmHg(取决于袖带的放气速度)，以A点为原点，以A点的压力与这三点的压力差为横坐标，以这三点的脉搏幅度与A点的脉搏幅度差为纵坐标，建立直角坐标系，通过这三点建立二次曲线方程，求出二次曲线方程的顶点坐标的横坐标值，A点的压力减去该横坐标值就是真实平均压。

收缩压计算器，以上述二次曲线的真实顶点坐标得到平均压对应的脉搏幅度Am，从该真实顶点开始向脉搏幅度包络线的高压区(本实施例中真实顶点的左侧)搜索脉搏幅度小于等于Am*Fs的脉搏点，在低压区与该脉搏点相临的点(即该脉搏点右边的一点)的脉搏幅度大于等于Am*Fs，用线性插值法计算这两点之间计算幅度等于Am*Fs的点对应的压力值得到收缩压，其中Fs为收缩压幅度系数，Fs的取值范围在0.45～0.57之间；舒张压计算器，以上述二次曲线的真实顶点坐标得到平均压对应的脉搏幅度Am，从该真实顶点开始向脉搏幅度包络线的低压区(本实施例中真实顶点的右侧)搜索脉搏幅度小于等于Am*Fd的脉搏点，在高压区与该脉搏点相临的点(即该脉搏点左边的一点)的脉搏幅度大于等于Am*Fd，用线性插值法计算这两点之间计算幅度等于Am*Fd的点对应的压力值得到舒张压，其中Fd为舒张压幅度系数；Fd的取值范围在0.69～0.89之间。脉率计算器，根据脉搏间期数组计算平均脉搏间期，再通过以下公式计算脉率：

脉率＝60×采样频率/平均脉搏间期。

如图4所示，本实用新型还包括心律失常脉搏抑制处理器，其可根据脉搏信号提取器的输出结果，比较相邻两脉搏幅度判断出心律失常脉搏进行放弃处理，使心律失常脉搏不参与脉搏幅度包络线的绘制。所述心律失常脉搏处理器包括：

脉搏检测器，根据脉搏信号提取器提取的脉搏波检测被测人的脉搏波是否正常；脉搏比较器，对检测到的任意两个连续的脉搏波的幅度进行比较；心律失常脉搏筛除器，当上述参与比较的脉搏幅度差超出正常范围时，则认为其中有心律失常波，废弃这两个脉搏波，通知脉搏信号提取器重新采集新脉搏；当上述参与比较的脉搏较幅度差未超出正常范围时，则认为是正常脉搏，通知脉搏信号提取器当前所提取的脉搏是有效脉搏，参与脉搏幅度包络线的绘制；上述正常范围为两个脉搏幅度的比值大于0.8且小于1.25。

设置心律失常脉搏抑制处理器的目的是避免心律失常脉搏参与脉搏幅度包络线的绘制而影响血压计算的准确性。

Claims (7)

1.一种血压测量装置，具有压力信号检测器、血压及脉搏信号处理器及显示器，其特征在于：所述血压及脉搏信号处理器包括：

压力和脉搏信号检测器，将扫描到的血压检测器的输入信号进行预处理，并去掉杂波，形成脉搏幅度包络线和压力曲线；

血压及脉率计算器，根据脉搏幅度包络线和压力曲线计算确定收缩压及舒张压。

2.按权利要求1所述的血压测量装置，其特征在于：所述压力和脉搏信号检测器包括：

压力和脉搏信号转换，将压力信号检测器输出的压力和脉搏的模拟信号转换成压力和脉搏的数字信号；

压力和脉搏信号预处理器，由两路数字低通滤波器组成，分别滤除压力和脉搏信号中的高频噪声，将滤波结果压入各自的已滤波数据队列，为正确提取脉搏信号和正确计算脉搏幅度做准备；

脉搏信号提取器，扫描滤波后的脉搏数据队列即交流数据队列，通过寻找局部极值来检测脉搏波，自适应调整脉搏幅度阈值，滤除不合理的杂波；

脉搏幅度及间期测量器，通过计算脉搏幅度及脉搏间期判断该脉搏是否是合理的脉搏，如果判断为合理的脉搏，则将脉搏幅度和间期分别压入脉搏幅度队列和脉搏间期队列，形成脉搏幅度包络线和压力曲线。

3.按权利要求1所述的血压测量装置，其特征在于：所述血压及脉率计算器包括：

平均压计算器，扫描脉搏幅度包络线，找到脉搏幅度包络线的顶点对应的脉搏，以该脉搏的幅度和其左右两个脉搏的幅度三点拟合一条脉搏幅度二次曲线，计算该二次曲线的顶点坐标得到脉搏幅度包络线的真实顶点，在压力曲线上以该真实顶点坐标对应出压力值得到平均压；

收缩压计算器，以上述二次曲线的真实顶点坐标得到平均压对应的脉搏幅度Am，从该真实顶点开始向脉搏幅度包络线的高压区搜索脉搏幅度小于等于Am*Fs的脉搏点，在低压区与该脉搏点相临的点的脉搏幅度大于等于Am*Fs，用线性插值法计算这两点之间幅度等于Am*Fs的点对应的压力值得到收缩压，其中Fs为收缩压幅度系数；

舒张压计算器，以上述二次曲线的真实顶点坐标得到平均压对应的脉搏幅度Am，从该真实顶点开始向脉搏幅度包络线的低压区搜索脉搏幅度小于等于Am*Fd的脉搏点，在高压区与该脉搏点相临的点的脉搏幅度大于等于Am*Fd，用线性插值法计算这两点之间幅度等于Am*Fd的点对应的压力值得到舒张压，其中Fd为舒张压幅度系数。

4.按权利要求3所述的血压测量装置，其特征在于：所述血压及脉率计算器还具有脉率计算器，根据脉搏间期数组计算平均脉搏间期，平均脉搏间期的倒数即为脉率。

5.按权利要求3所述的血压测量装置，其特征在于：所述Fs的取值范围在0.45～0.57之间；所述Fd的取值范围在0.69～0.89之间。

6.按权利要求1所述的血压测量装置，其特征在于：还包括心律失常脉搏抑制处理器，根据比较相邻两脉搏幅度判断出心律失常脉搏进行放弃处理，不参与脉搏幅度包络线的绘制。

7按权利要求6所述的血压测量装置，其特征在于：所述心律失常脉搏处理器包括：

脉搏检测器，根据脉搏信号提取器提取的脉搏波检测被测人的脉搏波形态是否正常；

脉搏比较器，对检测到的任意两个连续的脉搏波的幅度进行比较；

心律失常脉搏筛除器，当上述参与比较的脉搏幅度差超出正常范围时，废弃这两个脉搏波，脉搏信号提取器重新采集新脉搏；当上述参与比较的脉搏较幅度差未超出正常范围时，通知脉搏信号提取器当前所提取的脉搏是有效脉搏，参与脉搏幅度包络线的绘制。

8.按权利要求7所述的血压测量装置，其特征在于：所述脉搏幅度差正常范围为两个幅度的比值大于0.8且小于1.25。

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