TWI446893B - Method for measuring vascular sclerosis index - Google Patents

Description

測量血管硬化指數之方法

本發明係有關於一種量測方法，特別是指一種測量血管硬化指數之方法。

現今民眾由於平時壓力大加上飲食過於精緻，所以高血壓一直是國人十大死因之一，而要預防高血壓除了控制飲食外，也必須隨時注意自身血壓。此外近幾年來，根據統計資料可發現心血管疾病一直佔據我國十大死因，且有每年上升趨勢，心血管疾病主要是因為動脈病變所引起的，所以血管硬化為判斷心血管疾病的重要指標之一，若能夠早期發現血管硬化現象，便能夠提早預防心血管病變的發生。因此，民眾應隨時注意自身之血壓及血管硬化指數，以作為判斷高血壓與血管硬化的保健指標，以預防高血壓與心血管疾病。

隨著民眾所得持續提高、人口結構高齡化以及新醫療科技之引進等因素下，民眾對於醫療保健的觀念漸漸提升，因此家家戶戶都會必備醫療保健器材，例如：血壓計、血糖計等等，以方便在家時隨時量測血壓與血糖，以方便隨時知道自己的身體健康狀況，而預防身體發生疾病。現今雖然醫療保健技術精進，但是仍無法提供簡單之方式量測人體之血管硬化指數，而判斷人體是否有血管硬化，所以現今民眾仍無法隨時注意自身之血管硬化指數，而完善做到自身保健，這也是為何心血管疾病一直佔據我國十 大死因之一。

傳統診斷血管硬化係以侵入的方式為主，其不但過程複雜且耗費時間，而且也會對受檢者造成心理上的壓力。基於上述因素，當前是藉由脈波傳導速率(Pulse Wave Velocity,PWV)做為判斷血管硬化之標準指標，現今取得此項數據至少需要兩組壓脈袋同步量取血壓，且需要一組心電圖訊號做為標準參考時間點，兩組壓脈袋分別設於手臂與腳踝兩處，以用於量得兩處之脈波時間差，且利用兩處之距離即可得知脈波傳導速率，通常脈波傳導速率小於1200mm/sec是正常範圍。由於進行上述測量方式時，需要量測的生理參數太多，且施行相當繁複，所以量測過程相當複雜。此外，由上述說明可知，進行上述量測方式時，因為量測過程相當複雜而導致量測裝置也很複雜。因此，基於上述所有因素，所以測量血管硬化仍無法普及化，如此一般民眾即無法有效隨時注意自身的血管狀態，而無法完善預防心血管疾病。

因此，本發明即在針對上述問題而提出一種測量血管硬化指數之方法，不僅可改善上述習用缺點，又可使量測方法簡單化，以解決上述問題。

本發明之主要目的，在於提供一種測量血管硬化指數之方法，其依據一壓脈袋之壓力，而計算出人體之一收縮壓與一舒張壓，並計算出一血管舒張常數，以在測量血壓時，可得知血管舒張常數，而依據血管舒張常數判斷人體血管的硬化指數。

本發明之另一目的，在於提供一種測量血管硬化指數之方法，其測量方式簡單，而於測量收縮壓與舒張壓時，可同時量測血 管舒張常數，以判斷人體是否血管硬化。

本發明測量血管硬化指數之方法，先設置一壓脈袋，並充氣壓脈袋使壓脈袋膨脹，之後再洩氣壓脈袋，在洩氣壓脈袋時，感測壓脈袋之一壓力，並產生一壓力感測訊號，將壓力感測訊號做處理，產生一處理訊號且轉換處理訊號，並運算轉換後的處理訊號，以計算出人體之一收縮壓與一舒張壓，並計算出一血管舒張常數，以依據該血管舒張常數判斷該人體是否血管硬化。如此，可測得收縮壓與舒張壓，並依據舒張壓計算出血管舒張常數，來判斷人體血管的硬化指數。

12‧‧‧壓脈袋

14‧‧‧充氣幫浦

15‧‧‧洩氣閥

16‧‧‧壓力感測器

17‧‧‧處理電路

171‧‧‧儀表放大器

173‧‧‧濾波器

18‧‧‧第一轉換電路

19‧‧‧運算電路

22‧‧‧第二轉換電路

221‧‧‧第一轉換器

223‧‧‧第二轉換器

24‧‧‧顯示器

26‧‧‧傳輸介面

28‧‧‧電腦系統

第一圖係本發明測量血管硬化指數之血壓計之一較佳實施例的方塊圖；第二圖係本發明測量血管硬化指數之方法之一較佳實施例的流程圖；第三圖係本發明測量血管硬化指數之血壓計之另一較佳實施例的方塊圖；以及第四圖係本發明測量血管硬化指數之方法之另一較佳實施例的流程圖。

茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：首先，請參閱第一圖，係本發明測量血管硬化指數之血壓計之一較佳實施例的方塊圖。如圖所示，本發明具測量血管硬化之 血壓計包含一壓脈袋12、一充氣幫浦14、一洩氣閥15、一壓力感測器16、一處理電路17、一第一轉換電路18、一運算電路19、一第二轉換電路22與一顯示器24。壓脈袋12設置固定於人體之手部。充氣幫浦14連接於壓脈袋12，而用於對壓脈袋12進行充氣，本發明之充氣幫浦14之一較佳實施例為一電動充氣幫浦，並以線性方式對壓脈袋12進行充氣。洩氣閥15耦接於充氣幫浦14，並用於對壓脈袋12進行洩氣，本發明之洩氣閥15之一較佳實施例為一電動洩氣閥或為一線性洩氣閥，而以線性方式對壓脈袋12進行洩氣。

復參閱第一圖，壓力感測器16設置於壓脈袋12，並感測壓脈袋12之一壓力，且產生一壓力感測訊號，其為一波形訊號。處理電路17耦接於壓力感測器16，且處理壓力感測訊號並產生一處理訊號，處理訊號同樣為波形訊號。處理電路17主要是處理壓力感測訊號，譬如放大波形訊號強度與過濾波形訊號的雜訊等，以便於後續第一轉換電路18與運算電路19進行轉換與運算，而提高精準度。本發明之處理電路17之一較佳實施例為一類比處理電路。

此實施例之處理電路17包含一儀表放大器171與一濾波器173。儀表放大器171耦接壓力感測器16而用於放大壓力感測訊號，濾波器173耦接儀表放大器171，其用於濾波經儀表放大器171放大後之壓力感測訊號。本發明之壓力感測器16所產生的壓力感測訊號，若雜訊成分不高時，更可直接經由儀表放大器171放大處理後傳送至第一轉換電路18，而不需設置有濾波器173。上述僅為本發明之處理電路17之一實施例，本發明之處理電路17可依據壓力感測器16之種類以及壓力感測訊號之狀態或者運算電路19之運算需求，而有不同之設計。

復參閱第一圖，第一轉換電路18耦接於處理電路17，其用於轉換處理訊號，以將類比訊號之處理訊號轉換為數位訊號。本發明之第一轉換電路18之一較佳實施例為一類比數位轉換電路，其為取樣處理訊號之波形，而輸出取樣後的結果，而為數位訊號。運算電路19耦接於第一轉轉換電路18，其用於接收第一轉換電路18所轉換後之處理訊號，以依據所接收之處理訊號，即依據壓脈袋12之壓力變化而運算出人體之一收縮壓、一舒張壓與一血管舒張常數，收縮壓與舒張壓即用於判斷人體血壓的指標，而血管舒張常數是用於判斷血管是否硬化的指標。

此外，運算電路19更耦接顯示器24，以傳送所得的收縮壓、舒張壓與血管舒張常數至顯示器24，以顯示血管舒張常數、收縮壓與舒張壓，而供使用者觀看。本發明之運算電路19更可依據所接收之處理訊號得知人體之一平均血壓與一脈搏數，且傳送至顯示器24，以顯示平均血壓與脈搏數，以供使用者觀看。本發明之顯示器之一較佳實施例為一液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)。

另外，本發明之運算電路19會產生一充氣控制訊號與一洩氣控制訊號，以分別用於控制充氣幫浦14與洩氣閥15。本發明之運算電路19之一較佳實施例為一微處理器。若充氣幫浦14與洩氣閥15所可接收之訊號為類比訊號時，本發明更進一步藉由第二轉換電路22，而轉換運算電路19所產生之充氣控制訊號與洩氣控制訊號，以轉換充氣控制訊號與洩氣控制訊號為類比訊號，並分別傳輸至充氣幫浦14與洩氣閥15，以控制充氣幫浦14對壓脈袋12進行充氣，且控制洩氣閥15對壓脈袋12進行洩氣。

承接上述，本發明之第二轉換電路22包含有一第一轉換器 221與一第二轉換器223，第一轉換器221與第二轉換器223之一較佳實施例為一數位類比轉換器。第一轉換器221耦接於運算電路19與充氣幫浦14之間，以轉換運算電路19所產生的充氣控制訊號為類比訊號，並傳送至充氣幫浦14，以控制充氣幫浦14對壓脈袋12充氣。第二轉換器223耦接於運算電路19與洩氣閥15之間，第二轉換器223用於轉換運算電路19所產生的洩氣控制訊號為類比訊號，且輸出至洩氣閥15，以用於控制洩氣閥15對壓脈袋12進行洩氣。

請參閱第二圖，係本發明測量血管硬化指數之方法之一較佳實施例的流程圖。如圖所示，首先如步驟S1所示，設置壓脈袋12於人體的手臂上。接下來如步驟S2所示，藉由運算電路19產生充氣控制訊號並傳輸至充氣幫浦14，以充氣壓脈袋12，運算電路19係控制充氣幫浦14以線性方式進行充氣。之後如步驟S3所示，藉由運算電路19產生洩氣控制訊號，並傳輸至洩氣閥15，以控制洩氣閥15對壓脈袋12進行洩氣，使得壓脈袋12內部氣體壓力逐步下降。運算電路19藉由控制洩氣閥15以線性方式進行洩氣。再來如步驟S4所示，藉由壓力感測器16感測壓脈袋12之壓力值，並對應產生壓力感測訊號，壓力感測訊號係波形訊號，且此波形會因為脈搏跳動，所以會具有震盪的情形。

承接上述，接下來處理壓力感測訊號以產生處理訊號，其如步驟S5與S6所示，壓力感測訊號會先經儀表放大器171放大壓力感測訊號，並將放大後的壓力感測訊號經由濾波器173進行濾波，以產生處理訊號。再來如步驟S7所示，處理訊號經第一轉換電路18轉換而為數位訊號。接下來如步驟S8所示，藉由運算電路19運算轉換後的處理訊號，以計算出人體之收縮壓與舒張壓，並計 算出血管舒張常數，如此於量測人體之血壓時，亦可得知血管舒張常數以判斷人體是否有血管硬化之情形，所以本發明之測量血管硬化之方法係可結合血壓計，以方便使用者於量測血壓之同時，量測血管舒張常數。本發明更可如步驟S9所示，顯示所得知的血管舒張常數、收縮壓與舒張壓。

上述，藉由運算電路19依據轉換後的處理訊號，以計算出人體之收縮壓、舒張壓與血管舒張常數之方式詳述如下。運算電路19所接收到之訊號即壓力感測器16所偵測到之壓力逐步下降變化的波形，且波形因為脈搏跳動所以會具有震盪的情形。運算電路19會紀錄所接收到之處理訊號，以依據所接收到之處理訊號計算出人體之收縮壓、舒張壓、平均血壓與脈搏數。運算電路19計算出平均血壓之方式，係以取得震盪波形之最大震盪震幅的壓力值定為平均血壓，且最大震盪震幅發生之前出現之震盪震幅略等於50%倍之最大震盪震幅所對應之壓力值定為收縮壓，而舒張壓為最大震盪震幅發生之後出現之震盪震幅略等於50%倍之最大震盪震幅所對應之壓力值。

本發明係藉由運算電路19所計算出之血管舒張常數，而判斷人體是否血管硬化。血管舒張常數係表示壓脈袋12洩氣時所得到之波形訊號的下降衰減常數，其可表示為如下：P=P₀e^{-(α t)}

其中，P為波形訊號之波形下降後所對應之壓力值；P₀為波形訊號之波形下降前所對應之初始壓力值；e為常數；α為下降衰減常數，即為血管舒張常數；t為波形訊號之波形的下降時間。上述方程式中之P₀為舒張壓之壓力值，即對應舒張壓之震盪波 形還未下降前所對應的壓力值，而為初始壓力值，P為對應舒張壓之震盪波形下降後所對應的壓力值。由於上述P、P₀與t為測量值，所以依據上述方程式，即可計算出下降衰減常數α依據上述說明可知，本發明之運算電路19可依據收縮壓計算出血管舒張常數。

承接上述，由於血管舒張常數與脈波傳導速率(Pulse Wave Velocity,PWV)之間具有一定比例關係，所以藉由血管舒張常數即可得知受檢者之脈波傳導速率，如此即可判斷受檢者之血管狀態是否正常。上述計算舒張常數之方式，可利用壓脈袋12洩氣時所得到之每個震盪波形之下降波，藉由迴歸分析而計算出舒張常數。本發明之運算電路19求得脈搏數之方式，係可依據所接收之處理訊號之震盪波形的數目，而對應得知脈搏數目。

請參閱第三圖，係本發明測量血管硬化指數之血壓計之另一較佳實施例的方塊圖。如圖所示，此實施例不同於上一實施例之處在於此實施例更包含一傳輸介面26與一電腦系統28。傳輸介面26耦接於運算電路19，以傳輸經第一轉換電路18轉換後之處理訊號，電腦系統28耦接傳輸介面26以接收運算電路19所傳送之處理訊號，以處理分析處理訊號，例如顯示壓力感測器16所產生之壓力感測訊號的波形圖，進而顯示於電腦系統28之顯示器，或者依據其他量測需要而進行分析。本發明之傳輸介面26之一較佳實施例為一通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)，或者為其他一般常用之傳輸規格。

請參閱第四圖，係本發明測量血管硬化指數之方法之另一較佳實施例的流程圖。如圖所示，此實施方法不同於上一實施方法之處在於此實施方法更包含步驟S21所示，將運算後的處理訊號 經由傳輸介面26傳送至電腦系統28，電腦系統28接收處理訊號，並處理分析處理訊號。

綜上所述，本發明測量血管硬化指數之方法係先將壓脈袋設置於人體之手部，並充氣壓脈袋，且於完成充氣壓脈帶後洩氣壓脈袋，於洩氣壓脈袋之過程感測壓脈袋之壓力，且產生壓力感測訊號，接續處理壓力感測訊號而產生處理訊號，然後轉換處理訊號，以依據轉換後的處理訊號計算出人體的收縮壓與舒張壓，且計算出血管舒張常數，以依據血管舒張常數判斷人體是否血管硬化。由於本發明之測量方式可於量測血壓時，計算出血管舒張常數，而判斷人體是否血管硬化，所以其結合血壓計，並測量方式簡單，且結構簡單，而可普及化使用，以讓民眾可隨時量測自身的血管狀態，而有效預防心血管疾病。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

Claims (14)

1. 一種測量血管硬化指數之方法，其包含有：設置一壓脈袋於一人體之一手部；充氣該壓脈袋；洩氣該壓脈袋；感測該壓脈袋之一壓力，並產生一壓力感測訊號；處理該壓力感測訊號，並產生一處理訊號；轉換該處理訊號；以及運算轉換後之該處理訊號，計算出該人體之一收縮壓與一舒張壓，並計算出一血管舒張常數，以依據該血管舒張常數判斷該人體血管的硬化指數；其中，於計算該人體之該收縮壓與該舒張壓，並計算出該血管舒張常數之步驟中，係計算該壓脈袋洩氣時所得到之波形訊號的一下降衰減常數為該血管舒張常數，該下降衰減常數係為：P=P₀e^{-(α t)}，其中P為波形下降後之壓力值，P₀為初始壓力值，e為常數，α為下降衰減常數，t為波形訊號之波形的下降時間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於計算出該血管舒張常數之步驟中，係依據該收縮壓計算出該血管舒張常數。
3. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於處理該壓力感測訊號，並產生一處理訊號之步驟，更包含：放大該壓力感測訊號；以及 濾波放大後之該壓力感測訊號，而產生該處理訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於轉換該處理訊號之步驟中，係轉換該處理訊號為一數位訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於計算出該人體之一收縮壓與一舒張壓之步驟，更包含：計算出該人體之一平均血壓與一脈搏數。
6. 如申請專利範圍第5項所述之測量血管硬化指數之方法，更包含顯示該該平均血壓與該脈搏數。
7. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，更包含：傳輸該處理訊號至一電腦系統；以及處理分析該處理訊號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於計算出該人體之一收縮壓與一舒張壓，並計算出一血管舒張常數之步驟，更包含：顯示該血管舒張常數、該收縮壓與該舒張壓。
9. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於充氣該壓脈袋之步驟，更包含：產生一充氣控制訊號至一充氣幫浦，以控制該充氣幫浦充氣該壓脈袋。
10. 如申請專利範圍第9項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於產生一充氣控制訊號至一充氣幫浦之步驟，更包含：轉換該充氣控制訊號為一類比訊號，並傳輸至該充氣幫浦。
11. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於洩氣該壓脈袋之步驟，更包含：產生一洩氣控制訊號至一洩氣閥，以控制該洩氣閥洩氣該壓脈袋 。
12. 如申請專利範圍第11項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於產生一洩氣控制訊號至一洩氣閥之步驟，更包含：轉換該洩氣控制訊號為一類比訊號，並傳輸至該洩氣閥。
13. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於充氣該壓脈袋之步驟係以線性方式對該壓脈袋充氣。
14. 如申請專利範圍第1項所述之測量血管硬化指數之方法，其中於洩氣該壓脈袋之步驟係以線性方式對該壓脈袋洩氣。