專利名稱：一種血壓測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種醫(yī)用人體生理參數(shù)測量裝置，具體地說是一種血 壓測量裝置。
背景技術(shù)：
血壓是反映心血管系統(tǒng)狀態(tài)的重要的生理參數(shù)，是血液在血管內(nèi)流動 時對血管壁產(chǎn)生的壓力。血壓能反應(yīng)出人體心臟和血管的功能狀況，因而 成為臨床上診斷疾病、觀察治療效果、進行預(yù)后判斷等的重要依據(jù)?，F(xiàn)有 的血壓測量一般都釆用基于示波法的測量原理，示波法(也稱振蕩法)是 基于血管卸載原理實現(xiàn)血壓測量的，具體是采用充氣袖帶來阻斷被測人動 脈血流，隨著緩慢放氣的過程，閉合的動脈血管逐漸被打開，脈搏搏動產(chǎn) 生的壓力變化被與袖帶相聯(lián)的壓力傳感器檢測，壓力信號經(jīng)放大電路放大 后被分離為直流分量(靜壓力信號)和交流分量(脈搏信號)，兩路信號由
AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，供血壓分析程序使用。隨著放氣的進行，脈搏信 號的幅度由小逐漸變大，又由大逐漸變小，其中最大脈搏幅度值對應(yīng)的靜 壓力為平均壓，此時動脈血管處于卸載狀態(tài)，血管壁所受阻力最小，因此 脈搏幅度最大。在高壓區(qū)，脈搏幅度為平均壓脈搏幅度的Fs倍處對應(yīng)的靜 壓力信號為收縮壓。在低壓區(qū)，脈搏幅度為平均壓脈搏幅度的Fd倍處對應(yīng) 的靜壓力信號為舒張壓。當(dāng)檢測到舒張壓脈搏幅度后，整個血壓測量過程 結(jié)束，這時可快速地將血壓袖帶放氣卸載。
由示波法血壓測量過程可以看出，要想獲得準確的血壓值，放氣速度 必須很慢，既每次放氣的壓力差必須很小，以便在每個微小的壓力階梯下 能夠至少檢測到一個脈搏波，使得畫出的脈搏幅度包絡(luò)線盡量平滑。由于 放氣速度緩慢，被測人就要承受較大的痛苦，甚至引起上肢缺血，增加了 對被測人身體的損害。為了提高示波法的測量速度，每步放氣的壓力階梯 必須加大，因此導(dǎo)致壓力曲線和脈搏幅度包絡(luò)線呈現(xiàn)出不連續(xù)的階梯狀， 脈搏幅度最大值對應(yīng)的壓力不再是真正的平均壓，由這個壓力推算出的收 縮壓和舒張壓都會產(chǎn)生很大的誤差。另外，心律失常脈搏如果參與到脈搏 幅度包絡(luò)線的繪制，會嚴重影響血壓計算的準確性，增大了血壓測量的誤 差。
實用新型內(nèi)容
針對以上示波法血壓測量中存在的問題，本實用新型要解決的技術(shù)問 題是提供一種血壓測量速度快、測量結(jié)果準確的血壓測量裝置。 為解決上述問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是
4具有壓力信號檢測器、血壓及脈搏信號處理器及顯示器，其特征在于 所述血壓及脈搏信號處理器包括
壓力和脈搏信號檢測器，將掃描到的血壓檢測器的輸入信號進行預(yù)處
理，并去掉雜波，形成脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線；
血壓及脈率計算器，根據(jù)脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線計算確定收縮壓 及舒張壓。
所述壓力和脈搏信號檢測器包括
壓力和脈搏信號轉(zhuǎn)換，將壓力信號檢測器輸出的壓力和脈搏的模擬信 號轉(zhuǎn)換成壓力和脈搏的數(shù)字信號；
壓力和脈搏信號預(yù)處理器，由兩路數(shù)字低通濾波器組成，分別濾除壓 力和脈搏信號中的高頻噪聲，將濾波結(jié)果壓入各自的已濾波數(shù)據(jù)隊列，為 正確提取脈搏信號和正確計算脈搏幅度做準備；
脈搏信號提取器，掃描濾波后的脈搏數(shù)據(jù)隊列即交流數(shù)據(jù)隊列，通過尋 找局部極值來檢測脈搏波，自適應(yīng)調(diào)整脈搏幅度閾值，濾除不合理的雜波；
脈搏幅度及間期測量器，通過計算脈搏幅度及脈搏間期判斷該脈搏是 否是合理的脈搏，如果判斷為合理的脈搏，則將脈搏幅度和間期分別壓入脈 搏幅度隊列和脈搏間期隊列，形成脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線。
所述血壓及脈率計算器包括
平均壓計算器，掃描脈搏幅度包絡(luò)線，找到脈搏幅度包絡(luò)線的頂點對應(yīng) 的脈搏，以該脈搏的幅度和其左右兩個脈搏的幅度三點擬合一條脈搏幅度 二次曲線，計算該二次曲線的頂點坐標(biāo)得到脈搏幅度包絡(luò)線的真實頂點， 在壓力曲線上以該真實頂點坐標(biāo)對應(yīng)出壓力值得到平均壓；
收縮壓計算器，以上述二次曲線的真實頂點坐標(biāo)得到平均壓對應(yīng)的脈 搏幅度Am，從該真實頂點開始向脈搏幅度包絡(luò)線的高壓區(qū)搜索脈搏幅度小 于等于Am*Fs的脈搏點，在低壓區(qū)與該脈搏點相臨的點的脈搏幅度大于等 于Am*Fs,用線性插值法計算這兩點之間幅度等于Am*Fs的點對應(yīng)的壓力 值得到收縮壓，其中Fs為收縮壓幅度系數(shù)；
舒張壓計算器，以上述二次曲線的真實頂點坐標(biāo)得到平均壓對應(yīng)的脈 搏幅度Am，從該真實頂點開始向脈搏幅度包絡(luò)線的低壓區(qū)搜索脈搏幅度小 于等于An^Fd的脈搏點，在高壓區(qū)與該脈搏點相臨的點的脈搏幅度大于等 于Am*Fd,用線性插值法計算這兩點之間幅度等于Am*Fd的點對應(yīng)的壓力 值得到舒張壓，其中Fd為舒張壓幅度系數(shù)。
所述血壓及脈率計算器還具有脈率計算器，根據(jù)脈搏間期數(shù)組計算平 均脈搏間期，平均脈搏間期的倒數(shù)即為脈率；所述Fs的取值范圍在0.45 0.57之間；所述Fd的取值范圍在0.69 0.89之間。
還包括心律失常脈搏抑制處理器，根據(jù)比較相鄰兩脈搏幅度判斷出心 律失常脈搏進行放棄處理，不參與脈搏幅度包絡(luò)線的繪制；所述心律失常 脈搏處理器包括脈搏檢測器，根據(jù)脈搏信號提取器提取的脈搏波檢測被測人的脈搏波
形態(tài)是否正常；
脈搏比較器，對檢測到的任意兩個連續(xù)的脈搏波的幅度進行比較； 心律失常脈搏篩除器，當(dāng)上述參與比較的脈搏幅度差超出正常范圍時， 廢棄這兩個脈搏波，脈搏信號提取器重新采集新脈搏；當(dāng)上述參與比較的 脈搏較幅度差未超出正常范圍時，通知脈搏信號提取器當(dāng)前所提取的脈搏 是有效脈搏，參與脈搏幅度包絡(luò)線的繪制；所述脈搏幅度差正常范圍為兩 個幅度的比值大于0.8且小于1.25 。
本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點
1. 脈搏幅度包絡(luò)線繪制平滑。由于本實用新型設(shè)有壓力和脈搏信號檢 測器，可將掃描到的血壓檢測器的輸入信號進行預(yù)處理，并去掉雜波，形 成平滑的脈搏幅度包絡(luò)線，在血壓測量中加大每步放氣的壓力階梯時，脈 搏幅度包絡(luò)線也不會呈現(xiàn)斷續(xù)的折線狀，本實用新型還設(shè)置了心律失常脈 搏抑制處理器，可將心律失常脈搏排除，不僅程序設(shè)計簡單，而且效果良 好，避免了心律失常脈搏參與脈搏幅度包絡(luò)線的繪制而影響血壓計算的準 確性，脈搏幅度包絡(luò)線的繪制非常平滑；
2. 測量精度高。由于本實用新型繪制的包絡(luò)線非常平滑，血壓及脈率 計算器釆用二次曲線擬合法求平均壓及線性插值法求收縮壓及舒張壓來測 量血壓，不僅速度快，而且測量結(jié)果的準確性高，平均壓、收縮壓和舒張 壓的計算誤差都在5mmHg之內(nèi)，滿足血壓測量標(biāo)準的要求；
3. 應(yīng)用范圍廣。由于本實用新型有效地克服了標(biāo)準示波法血壓測量的 固有缺點，釆用加大每放氣階梯的壓力差，減少血壓測量周期的總放氣次 數(shù)，提高了血壓測量速度，減少了被測人在血壓測量過程中承受的痛苦，同 時設(shè)置消除心律失常脈搏對脈搏幅度包絡(luò)線質(zhì)量的影響的心律失常脈搏抑 制處理器，得到了更加準確的血壓測量結(jié)果，非常適合于由單片機組成的 嵌入式系統(tǒng)，并應(yīng)用于多參數(shù)監(jiān)護儀中。
圖l為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖2為本實用新型中血壓及脈搏信號處理器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型中血壓和脈率計算器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4'為本實用新型中心律失常脈搏處理器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型產(chǎn)生的脈搏包絡(luò)線及壓力曲線示意圖； 圖6為本實用新型根據(jù)脈搏包絡(luò)線擬合的二次曲線示意圖。
具體實施方式
本實施例以放氣式測量為例對本實用新型的結(jié)構(gòu)及工作過程進行詳細
如圖l所示，本實用新型包括壓力信號檢測器、血壓及脈搏信號處理 器及顯示器三個主要組成部分，其中壓力信號檢測器的組成如下壓力傳感器設(shè)于與袖帶連接的氣路中，用于檢測纏繞在被測人上臂的血壓袖帶的 壓力信號，壓力傳感器產(chǎn)生的壓力信號經(jīng)測量放大器放大后分離為直流分 量(靜壓力信號)和交流分量(脈搏信號)，再分別經(jīng)低通濾波器和直流放 大器以及高通濾波器和交流放大器進行濾波、放大處理，產(chǎn)生壓力信號和 脈搏信號送至血壓及脈搏信號處理器進行計算處理后由顯示器顯示。在測 量過程中，由血壓及脈搏信號處理器中的閥泵控制器對袖帶氣路中的氣泵 及電磁閥進行充放氣控制。
如圖2所示，血壓及脈搏信號處理器包括壓力和脈搏信號檢測器， 將采集到的壓力信號檢測器的輸入信號進行預(yù)處理，并去掉雜波，形成脈 搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線；血壓及脈率計算器，根據(jù)脈搏幅度包絡(luò)線和壓 力曲線計算確定收縮壓及舒張壓。
其中壓力和脈搏信號檢測器具有如下構(gòu)成
壓力和脈搏信號轉(zhuǎn)換器，將壓力信號檢測器輸出的壓力和脈搏的模擬
信號轉(zhuǎn)換成壓力和脈搏的數(shù)字信號；
壓力和脈搏信號預(yù)處理器，由兩路截止頻率為17Hz的Butterworth數(shù) 字低通濾波器組成，分別濾除壓力信號和脈搏信號中的高頻噪聲，將濾波 結(jié)果壓入各自的已濾波數(shù)據(jù)隊列，為正確提取脈搏信號和正確計算脈搏幅 度做準備；
脈搏信號提取器，掃描濾波后的脈搏數(shù)據(jù)隊列(交流數(shù)據(jù)隊列)，通過 尋找局部極值來檢測脈搏波，自適應(yīng)調(diào)整脈搏幅度閾值，濾除不合理的雜
波；
脈搏幅度及間期測量器，通過計算脈搏幅度及脈搏間期判斷該脈搏是 否是合理的脈搏，如果判斷為合理的脈搏，則將脈搏幅度和間期分別壓入 脈搏幅度隊列和脈搏間期隊列，形成脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線(該壓力曲 線是由信號預(yù)處理器輸出的直流壓力信號經(jīng)過脈搏幅度及間期測量器在脈 搏頂點處采樣形成的)，以供血壓和脈率計算器計算血壓和脈率。
如圖3、圖5及圖6所示，所述血壓及脈率計算器包括 平均壓計算器，掃描脈搏幅度及間期測量器產(chǎn)生的脈搏幅度包絡(luò)線，找 到脈搏幅度包絡(luò)線的頂點對應(yīng)的脈搏，以壓力值為橫坐標(biāo)，以脈搏幅度為縱 坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，用包絡(luò)線頂點對應(yīng)的脈搏幅度和其左右兩個脈搏 的幅度三'點擬合一條脈搏幅度二次曲線，計算該二次曲線的頂點坐標(biāo)得到 脈搏幅度包絡(luò)線的真實頂點，在壓力曲線上以該真實頂點坐標(biāo)對應(yīng)出壓力 值得到平均壓；B點是脈搏幅度包絡(luò)線的頂點，A點是B一點的高壓區(qū)相鄰 點，C點是B點低壓區(qū)相鄰點，A、 B、 C三點水平方向相隔約10mmHg(取 決于袖帶的放氣速度)，以A點為原點，以A點的壓力與這三點的壓力差 為橫坐標(biāo)，以這三點的脈搏幅度與A點的脈搏幅度差為縱坐標(biāo)，建立直角 坐標(biāo)系，通過這三點建立二次曲線方程，求出二次曲線方程的頂點坐標(biāo)的 橫坐標(biāo)值，A點的壓力減去該橫坐標(biāo)值就是真實平均壓。收縮壓計算器，以上述二次曲線的真實頂點坐標(biāo)得到平均壓對應(yīng)的脈
搏幅度Am,從該真實頂點開始向脈搏幅度包絡(luò)線的高壓區(qū)(本實施例中真 實頂點的左側(cè))搜索脈搏幅度小于等于Am*Fs的脈搏點，在低壓區(qū)與該脈 搏點相臨的點(即該脈搏點右邊的一點)的脈搏幅度大于等于Am*Fs,用 線性插值法計算這兩點之間計算幅度等于Am*Fs的點對應(yīng)的壓力值得到收 縮壓，其中Fs為收縮壓幅度系數(shù)，F(xiàn)s的取值范圍在0.45 0.57之間；舒張 壓計算器，以上述二次曲線的真實頂點坐標(biāo)得到平均壓對應(yīng)的脈搏幅度 Am,從該真實頂點開始向脈搏幅度包絡(luò)線的低壓區(qū)(本實施例中真實頂點 的右側(cè))搜索脈搏幅度小于等于Anf^Fd的脈搏點，在高壓區(qū)與該脈搏點相 臨的點(即該脈搏點左邊的一點)的脈搏幅度大于等于Am*Fd，用線性插 值法計算這兩點之間計算幅度等于An^Fd的點對應(yīng)的壓力值得到舒張壓， 其中Fd為舒張壓幅度系數(shù)；Fd的取值范圍在0.69 0.89之間。脈率計算 器，根據(jù)脈搏間期數(shù)組計算平均脈搏間期，再通過以下公式計算脈率 脈率=60 x釆樣頻率/平均脈搏間期。
如圖4所示，本實用新型還包括心律失常脈搏抑制處理器，其可根據(jù) 脈搏信號提取器的輸出結(jié)果，比較相鄰兩脈搏幅度判斷出心律失常脈搏進 行放棄處理，使心律失常脈搏不參與脈搏幅度包絡(luò)線的繪制。所述心律失 常脈搏處理器包括
脈搏檢測器，根據(jù)脈搏信號提取器提取的脈搏波檢測被測人的脈搏波 是否正常；脈搏比較器，對檢測到的任意兩個連續(xù)的脈搏波的幅度進行比 較；心律失常脈搏篩除器，當(dāng)上述參與比較的脈搏幅度差超出正常范圍時， 則認為其中有心律失常波,廢棄這兩個脈搏波,通知脈搏信號提取器重新采 集新脈搏；當(dāng)上述參與比較的脈搏較幅度差未超出正常范圍時，則認為是 正常脈搏，通知脈搏信號提取器當(dāng)前所提取的脈搏是有效脈搏，參與脈搏 幅度包絡(luò)線的繪制；上述正常范圍為兩個脈搏幅度的比值大于0.8且小于 1.25。
設(shè)置心律失常脈搏抑制處理器的目的是避免心律失常脈搏參與脈搏幅 度包絡(luò)線的繪制而影響血壓計算的準確性。
權(quán)利要求1.一種血壓測量裝置，具有壓力信號檢測器、血壓及脈搏信號處理器及顯示器，其特征在于所述血壓及脈搏信號處理器包括壓力和脈搏信號檢測器，將掃描到的血壓檢測器的輸入信號進行預(yù)處理，并去掉雜波，形成脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線；血壓及脈率計算器，根據(jù)脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線計算確定收縮壓及舒張壓。
2. 按權(quán)利要求1所述的血壓測量裝置，其特征在于所述壓力和脈搏 信號檢測器包括壓力和脈搏信號轉(zhuǎn)換，將壓力信號檢測器輸出的壓力和脈搏的模擬信 號轉(zhuǎn)換成壓力和脈搏的數(shù)字信號；壓力和脈搏信號預(yù)處理器，由兩路數(shù)字低通濾波器組成，分別濾除壓 力和脈搏信號中的高頻噪聲，將濾波結(jié)果壓入各自的已濾波數(shù)據(jù)隊列，為 正確提取脈搏信號和正確計算脈搏幅度做準備；脈搏信號提取器，掃描濾波后的脈搏數(shù)據(jù)隊列即交流數(shù)據(jù)隊列，通過尋 找局部極值來檢測脈搏波，自適應(yīng)調(diào)整脈搏幅度閾值，濾除不合理的雜波；脈搏幅度及間期測量器，通過計算脈搏幅度及脈搏間期判斷該脈搏是 否是合理的脈搏，如果判斷為合理的脈搏，則將脈搏幅度和間期分別壓入脈 搏幅度隊列和脈搏間期隊列，形成脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線。
3. 按權(quán)利要求1所述的血壓測量裝置，其特征在于所述血壓及脈率 計算器包括平均壓計算器，掃描脈搏幅度包絡(luò)線，找到脈搏幅度包絡(luò)線的頂點對應(yīng) 的脈搏，以該脈搏的幅度和其左右兩個脈搏的幅度三點擬合一條脈搏幅度 二次曲線，計算該二次曲線的頂點坐標(biāo)得到脈搏幅度包絡(luò)線的真實頂點， 在壓力曲線上以該真實頂點坐標(biāo)對應(yīng)出壓力值得到平均壓；收縮壓計算器，以上述二次曲線的真實頂點坐標(biāo)得到平均壓對應(yīng)的脈 搏幅度Am,從該真實頂點開始向脈搏幅度包絡(luò)線的高壓區(qū)搜索脈搏幅度小 于等于Am*Fs的脈搏點，在低壓區(qū)與該脈搏點相臨的點的脈搏幅度大于等 于Am*Fs,用線性插值法計算這兩點之間幅度等于Am*Fs的點對應(yīng)的壓力 值得到收縮壓，此中Fs為收縮壓幅度系數(shù)； '舒張壓計算器，以上述二次曲線的真實頂點坐標(biāo)得到平均壓對應(yīng)的脈 搏幅度Am，從該真實頂點開始向脈搏幅度包絡(luò)線的低壓區(qū)搜索脈搏幅度小 于等于Am*Fd的脈搏點，在高壓區(qū)與該脈搏點相臨的點的脈搏幅度大于等 于Am*Fd,用線性插值法計算這兩點之間幅度等于Am*Fd的點對應(yīng)的壓力 值得到舒張壓，其中Fd為舒張壓幅度系數(shù)。
4. 按權(quán)利要求3所述的血壓測量裝置，其特征在于所述血壓及脈率計算器還具有脈率計算器，根據(jù)脈搏間期數(shù)組計算平均脈搏間期，平均脈 搏間期的倒數(shù)即為脈率。
5. 按權(quán)利要求3所述的血壓測量裝置，其特征在于所述Fs的取值 范圍在0.45 0.57之間；所述Fd的取值范圍在0.69 0.89之間。
6. 按權(quán)利要求1所述的血壓測量裝置，其特征在于還包括心律失常 脈搏抑制處理器，根據(jù)比較相鄰兩脈搏幅度判斷出心律失常脈搏進行放棄 處理，不參與脈搏幅度包絡(luò)線的繪制。
7 按權(quán)利要求6所述的血壓測量裝置，其特征在于所述心律失常脈 搏處理器包括脈搏檢測器，根據(jù)脈搏信號提取器提取的脈搏波檢測被測人的脈搏波 形態(tài)是否正常；脈搏比較器，對檢測到的任意兩個連續(xù)的脈搏波的幅度進行比較； 心律失常脈搏篩除器，當(dāng)上述參與比較的脈搏幅度差超出正常范圍時，廢棄這兩個脈搏波，脈搏信號提取器重新釆集新脈搏；當(dāng)上述參與比較的脈搏較幅度差未超出正常范圍時，通知脈搏信號提取器當(dāng)前所提取的脈搏是有效脈搏，參與脈搏幅度包絡(luò)線的繪制。
8.按權(quán)利要求7所述的血壓測量裝置，其特征在于所述脈搏幅度差正常范圍為兩個幅度的比值大于0.8且小于1.25 。
專利摘要本實用新型涉及一種血壓測量裝置，具有壓力信號檢測器、血壓及脈搏信號處理器及顯示器，所述血壓及脈搏信號處理器包括壓力和脈搏信號檢測器，將掃描到的血壓檢測器的輸入信號進行預(yù)處理，并去掉雜波，形成脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線；血壓及脈率計算器，根據(jù)脈搏幅度包絡(luò)線和壓力曲線計算確定收縮壓及舒張壓。本實用新型的脈搏幅度包絡(luò)線繪制平滑，避免了心律失常脈搏參與脈搏幅度包絡(luò)線的繪制而影響血壓計算的準確性，測量精度高，適合于由單片機組成的嵌入式系統(tǒng)，并應(yīng)用于多參數(shù)監(jiān)護儀中。
文檔編號A61B5/0245GK201150533SQ20072001632
公開日2008年11月19日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者盧樹起, 周肖飛, 王長津 申請人:沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司