TW201818872A - 透過光感測器進行無臂帶血壓測量之系統 - Google Patents
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Abstract
本發明有關於一種無臂帶之血壓測量系統，其主要係透過設置於受測者胸部的一心電圖偵測模組來偵測受測者的心電描繪訊號，再透過配戴於受測者肢體上的一配戴式血壓測量模組上的光感應子模組來測量受測者肢體的光容積描繪訊號，以對兩訊號進行波形比對來找出受測者心搏後的脈波傳遞時間，再進而計算產生受測者的血壓資訊。
Description
本發明有關於一種血壓測量系統，尤為一種擷取受測者的心搏及脈波訊號以進行無臂帶式血壓測量之系統。
為追蹤身體健康，近年來，簡易的身體指數測量儀器已逐漸深入家庭，其中，最為常見的測量儀器非體重計與血壓計莫屬，然而，提供一臂帶以進行充氣之傳統血壓計，有著測量時間長，且容易在充氣過程中引起受測者身體不適之情形，當可見得，利用該種血壓計確實仍有不便之處。
而近年來，無臂帶式的血壓測量之發展，主要是透過比對周邊血管的脈波訊號和心電圖二者之訊號，來找出脈波傳遞時間，進而評估出血壓值，其主要係依據Sharwood-Smith於2006年時所提出的脈波傳遞時間(Pulse Transit Time,PTT)與心血管特性的變化有關之原理，而在更早於此研究之前，Ahlstrom在2005年已提出利用脈波傳遞時間來估計收縮壓值之方法，而其結果顯示出的整體相關程度高達0.8，尤其可以有效的監測血壓發生瞬間降低之狀況，其係因為，脈波傳遞時間(PTT)之定義係代表了心電圖(ECG)中的R波與周邊血壓波之間的延遲時間。
其中，心電圖(Electrocardiogram,ECG)的訊號代 表了心臟搏動的電訊號，故由測量心電圖訊號，即可持續取得受測者的心搏波形。
另外，關於測量脈波訊號，即為身體中的血液流動變化，可以透過多種不同的方法偵測，例如光容積描繪法(Photoplethysmography,PPG)，其原理是，光在穿透人體時將會受不同的組織吸收而衰減，而若測量固定部分的人體組織上應獲得固定光衰減量，然而，人體內的血管中的血液會隨著心臟的跳動產生明顯的體積變化，而此一部分的周期性體積變化將會影響光衰減量的變化，因此，藉由觀察固定部分的人體光強度衰減，將可以得到具有周期性的波形，其即代表了血液流動的脈波訊號。
而本發明之發明人，即發想透過上述理論，對傳統的臂帶式血壓計做出改良，旨在研究出一種不需臂帶亦可快速進行的血壓測量系統。
本發明提出一種透過光感測器進行無臂帶血壓測量之系統，其係一種可設置於受測者身體表面的特定位置，以同時取得受測者心博訊號以及脈波訊號之系統。
本發明主要包含有兩個主要模組，包括一心電圖偵測模組以及一配戴式血壓測量模組，其中，該心電圖偵測模組係用以設置於受測者的胸部表面，以透過心電描繪法(Electrocardiography,ECG)來取得受測者心臟搏動時之心電圖波形，即為取得受測者的一心電描繪訊號資料，並將該心電描繪訊號資料傳送給該配戴式血壓測量模組，以進行下一步處理。
而本發明的另外一模組，即為該配戴式血壓測量模組，其主要可為一種具彎曲性的材質，配戴環繞於該外部的受測者的一肢體上，而該配戴式血壓測量模組更包含了兩個子模組，係為一光感測子模組以及一脈波傳遞時間運算子模組，其中，該光感測子模組係以光容積描繪法(Photoplethysmography,PPG)以特殊波長的光照射受測者的肢體，來測量受測者肢體血流量造成的光衰減量變化，以產生一光容積描繪訊號資料，該光容積描繪訊號資料即代表了受測者在測量部分肢體上的血流量造成的血流脈波訊號。
接著，該配戴式血壓測量模組中的一脈波傳遞時間運算子模組可通過該配戴式血壓測量模組取得該心電圖偵測模組量測之該心電描繪訊號資料，並自該光感測子模組取得該光容積描繪訊號資料，該配戴式血壓測量模組即可比對該心電描繪訊號資料代表的受測者心搏波型，以及該光容積描繪訊號資料代表的受測者肢體上脈波波型，進而自兩者的差距中找出受測者的脈波傳遞時間差(Pulse Transit Time)，即為一脈波傳遞時間，最後，該配戴式血壓測量模組再根據該脈波傳遞時間分別計算出收縮壓與舒張壓，以產生受測者的一血壓值資料。
其中，該血壓值資料係該配戴式血壓測量模組根據該脈波傳遞時間以下列公式計算得出：
其中，PTT係代表該脈波傳遞時間(Pulse Transit Time)，P為該血壓值資料之值，α代表調整常數，L代表脈波傳遞的距離，ρ代表血液密度，d代表微血管內直徑，w代表管壁厚度，而E 0代 表微血管內壓為零毫米水銀汞柱時的楊氏模數值(Young’s modulus)。
接續上述公式，其中，血壓的收縮壓(Psys)其與脈波傳遞時間(PTT)具二次曲線函數之相關性，其相關函數為：Psys=a1×PTT 2+a2×PTT+a3，其中，a1,a2,a3分別代表此相關函數的二次系數、一次系數和偏移量，透過此公式即可由脈波傳遞時間推導出收縮壓。
而關於血壓的舒張壓(Pdia)之計算方式，首先，需先計算與與脈波傳遞時間(PTT)呈線性相關的脈波壓(PBP)，其中，脈波壓(PBP)與脈波傳遞時間(PTT)的相關函數為：PBP=b1×PTT+b2，其中，b1,b2分別代表此相關函數的一次系數和偏移量；另外，脈波壓(PBP)和收縮壓(Psys)、舒張壓(Pdia)之間的關係則可由下列公式所表示：PBP=Psys-Pdia，顯然，透過上述的公式，在得到脈波傳遞時間後，即可快速套入模型得出血壓值(舒張壓、收縮壓)。
本發明之透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統，係通過以上模組架構所組成，同時測量受測者的心電圖以及光容積訊號等資訊，提供一種無須血壓測量臂帶即可快速估算血壓的測量技術，係一種簡便且高效率的血壓測量系統。
A‧‧‧受測者
1‧‧‧心電圖偵測模組
2‧‧‧配戴式血壓測量模組
20‧‧‧光感應子模組
22‧‧‧脈波傳遞時間運算子模組
圖1為本發明透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統的架構示意圖。
圖2為本發明透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統之模組示意圖。
圖3為本發明比對心搏和脈波訊號的波形時間差方法之示意圖。
以下將以實施例結合圖式對本發明進行進一步說明，首先請參照圖1，係為本發明之透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統之設置示意圖，受測者A係為利用本發明之系統進行血壓值測量的使用者，而本發明之系統配戴方式如下：其中，本發明具有一心電圖偵測模組1，實施時可為一種貼片或薄型裝置，係用以設於靠近受測者A胸部表面靠近心臟的相對位置上，使心電圖偵測模組1可以較佳地偵測受測者A的心搏變化，以產生出受測者A的一心電描繪訊號資料。
另外，本發明具有一配戴式血壓測量模組2，其實施時可為一種軟質或手環狀的裝置，係用以配戴環繞於受測者A的一肢體上，在本實施例中，配戴式血壓測量模組2係為配戴於受測者A的左手腕上的一手環狀裝置，而其係用以接收來自該心電圖偵測模組1的心電描繪訊號資料，以及透過其自身的光感應子模組偵測受測者A的脈波資料，進而計算出受測者A的血壓值，以實施本發明之功效。
請參照圖2，其為本發明透過光感測器配置進行 無臂帶血壓測量之系統的模組示意圖，本發明的心電圖偵測模組1可透過藍芽等傳輸方式向配戴式血壓測量模組2傳遞心電描繪訊號資料，而本發明的配戴式血壓測量模組2包含有一光感應子模組20，而光感應子模組20具有光發射器，係用以特殊波長的光發射至受測者A的手腕上，並收取回饋以量測受測者A之受測者肢體血流量造成的光衰減量變化，來產生一光容積描繪訊號資料，該光容積描繪訊號資料即係代表了受測者A手腕的血流脈波資料。
而本發明的配戴式血壓測量模組2更包含有一脈波傳遞時間運算子模組22，其係用以自光感應子模組20接收該光容積描繪訊號資料以獲取受測者的上肢血流脈波，和來自心電圖偵測模組1的心電描繪訊號資料，以對受測者A的心電描繪訊號及上肢的血流脈波進行波形擷取，並交叉比對波形以估算出時間差，即為受測者A的一脈波傳遞時間。
最後，該配戴式血壓測量模組2更根據脈波傳遞時間運算子模組22算出的該脈波傳遞時間，來分別估計出收縮壓與舒張壓，以產生受測者A在測試時的血壓值資料。
其中，關於脈波傳遞時間運算子模組22所計算出的該脈波傳遞時間，該配戴式血壓測量模組2係利用血壓中的收縮壓與該脈波傳遞時間所具有的二次函數相關性，以及血流的脈波壓與該脈波傳遞時間所具有的線性相關性，含有脈波壓與收縮壓和舒張壓間存在的差值關係，來自該脈波傳遞時間中推算出受測者A的收縮壓與舒張壓，進而推算出血壓的。
其中，關於如何比對受測者心搏和脈波訊號波形的原理，可以參照圖3，係為本發明應用之方法，透過比對心 電圖訊號(ECG)以及肢體端光容積訊號(PPG)的脈波波形，來尋找出脈波傳遞時間(PTT)的時間差，而當找出脈波傳遞時間後，即可快速的套入模型以得出血壓值。
本發明之透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統，依據上述模組間的運作，可以令受測者在不需經歷傳統以充氣臂帶壓迫四肢所帶來的不適，而是透過本發明輕量且簡便的量測模組，快速地進行血壓之測量，係為一種有效且簡便的血壓測量系統。
應當瞭解，舉上述實施例僅係用以解釋本發明，並不用以限制本發明，凡是於本發明之意旨、精神和原則之內，所作出的任何修改、等效替換或改良等等，均應包含於本發明之保護範圍內。
綜上所述，本發明於技術思想上實屬創新，也具備先前技術不及的多種功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案以勵發明，至感德便。
Claims (3)
- 一種透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統，其包含：一心電圖偵測模組，係設置於一外部的受測者胸部上近心臟相對位置，用以偵測產生受測者的一心電描繪訊號資料；一配戴式血壓測量模組，係配戴環繞於該外部的受測者的一肢體上，其可接收來自該心電圖偵測模組的該心電描繪訊號資料，該配戴式血壓測量模組至少包含以下部分：一光感測子模組，用以使光穿透照射該外部的受測者的一肢體，以量測受測者肢體血流量變化造成的光衰減量變化，進而產生一光容積描繪訊號資料；一脈波傳遞時間運算子模組，用以自該心電描繪訊號資料中獲取該外部的受測者的心搏脈波，並自該光容積描繪訊號資料中獲取受測者肢體上的血流脈波；其中，該脈波傳遞時間運算子模組更對該外部的受測者的心搏脈波及肢體的血流脈波進行波形擷取，並交叉比對波形傳遞的時間差，以得出該外部的受測者的一脈波傳遞時間；其中，該配戴式血壓測量模組更根據該脈波傳遞時間分別計算出收縮壓與舒張壓，最後產生該外部的受測者的一血壓值資料。
- 如申請專利範圍第1項所述之透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統，其中，該血壓值資料係根據該脈波傳遞時間以下列公式計算得出：
- 如申請專利範圍第1項所述之透過光感測器配置進行無臂帶血壓測量之系統，其中，該配戴式血壓測量模組係根據血壓中的收縮壓與該脈波傳遞時間所具有的二次函數相關性，以及血流的脈波壓與該脈波傳遞時間所具有的線性相關性，輔以脈波壓與收縮壓和舒張壓間的差值關係，進而推估出該外部的受測者的該血壓值資料。
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| TW105139195A TW201818872A (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 透過光感測器進行無臂帶血壓測量之系統 |
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|---|---|
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