專利名稱：基于軀感網(wǎng)的無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)袖帶式動(dòng)脈血壓測(cè)量裝置通常采用脈搏波傳輸時(shí)間(Pulse TransitTime，PTT)來(lái)估計(jì)動(dòng)脈血壓值。大量研究表明，對(duì)于個(gè)體對(duì)象，脈搏波傳輸時(shí)間與血壓之間呈近似線性關(guān)系，但這種關(guān)系是個(gè)體依賴的。 一方面，生理情況(如身高、年齡、性別)不同的個(gè)體，其脈搏波傳輸時(shí)間_動(dòng)脈血壓線性關(guān)系的斜率、截距各不相同；另一方面，同一個(gè)體，由于其生理狀況改變(如服用藥物、運(yùn)動(dòng)、姿勢(shì)改變)，該線性關(guān)系也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變。因此，利用脈搏波傳輸時(shí)間估測(cè)動(dòng)脈血壓，測(cè)量裝置需要針對(duì)每個(gè)使用者進(jìn)行校準(zhǔn)，建立個(gè)體的脈搏波傳輸時(shí)間_動(dòng)脈血壓的關(guān)系。 現(xiàn)有無(wú)袖帶式測(cè)量血壓裝置的共同特點(diǎn)是，需要利用標(biāo)準(zhǔn)袖帶式血壓測(cè)量值作為
校準(zhǔn)的參考量。氣泵和袖帶的存在，對(duì)降低裝置的功耗以及減輕裝置的重量都是一種制約；
同時(shí)，充氣袖帶擠壓上臂給使用者帶來(lái)的不舒適感也與"無(wú)袖帶"的初衷相違。 而在針對(duì)個(gè)體生理狀態(tài)校準(zhǔn)的方面，目前研究主要集中于從已知的生理狀態(tài)改變
(例如，運(yùn)動(dòng)或姿勢(shì)改變等)中獲取具體線性關(guān)系，以期提高測(cè)量精確度。然而在實(shí)際應(yīng)用
中，使用者生理狀況的改變是動(dòng)態(tài)的、不可預(yù)知的，因此，目前無(wú)袖帶血壓測(cè)量裝置的精確
度受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于軀感網(wǎng)的動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置1)實(shí)現(xiàn)血壓測(cè)量的個(gè)人校準(zhǔn)和使用均不需要充氣袖帶；2)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同個(gè)體和同一個(gè)體動(dòng)態(tài)生理變化進(jìn)行多參數(shù)提取，提高血壓估測(cè)精度；3)實(shí)現(xiàn)可穿戴式連續(xù)血壓測(cè)量。
為此，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案 —種無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，基于軀感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，包括至少一個(gè)心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于從使用者身體表面獲得心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)；至少一個(gè)距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于測(cè)量心臟到心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)的傳輸距離；至少一個(gè)角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于測(cè)量心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)對(duì)于心臟位置的角度變化；控制與計(jì)算中樞，用于控制上述各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，并利用各軀感網(wǎng)節(jié)獲得的信號(hào)確定動(dòng)脈血壓值。
所述心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，和/或，心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；所述心臟脈動(dòng)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獲得的心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)，包括脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獲得的脈搏波信號(hào)，或/和，心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獲得的心電信號(hào)。
所述脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括脈搏波信號(hào)傳感器。
所述心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括生理電信號(hào)傳感器。 所述脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括脈搏波信號(hào)傳感器，所述距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感器，所述角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括加速度傳感器；其中，所述脈搏波信號(hào)傳感器、超聲波發(fā)射傳感器和加速度傳感器構(gòu)成測(cè)量指環(huán)或測(cè)量腕帶。 所述距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感，不僅可以
測(cè)量距離，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)空間角度的測(cè)量。 所述角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括加速度傳感器。 所述脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，除包括傳感器外，還包括信號(hào)預(yù)處理單元，對(duì)傳感器獲取的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，對(duì)預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；控制及計(jì)算單元，對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和計(jì)算；通信單元，將控制和計(jì)算得到的信號(hào)發(fā)送給控制與計(jì)算中樞，并且，從控制與計(jì)算中樞接收控制指令。 所述控制與計(jì)算中樞，用于利用各軀感網(wǎng)節(jié)獲得的信號(hào)，計(jì)算出脈搏波動(dòng)態(tài)幅值
參量和脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)中至少一個(gè)參量，并計(jì)算出脈搏波傳輸時(shí)間和脈搏波傳輸
距離中至少一個(gè)參量，通過(guò)上述參量利用預(yù)置公式計(jì)算出所述動(dòng)脈血壓值。
所述控制與計(jì)算中樞包括無(wú)線通信單元，用于與各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通信；系統(tǒng)控制
與數(shù)據(jù)交換單元，用于控制各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)工作，以及協(xié)調(diào)控制與計(jì)算中樞內(nèi)部的數(shù)據(jù)
交換；心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)單元，用于對(duì)心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行濾波、波形變換以
及特征點(diǎn)檢測(cè)；心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征量及動(dòng)脈血壓計(jì)算單元，用于計(jì)算心臟脈動(dòng)相關(guān)信
號(hào)的時(shí)間、幅度、形狀的特征參數(shù)，及接收并處理各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的信息，根據(jù)自動(dòng)校準(zhǔn)的內(nèi)
設(shè)公式，計(jì)算獲得動(dòng)脈血壓值；用戶界面及數(shù)據(jù)輸入輸出單元，用于接收使用者控制、向使
用者顯示測(cè)量結(jié)果以及與其它設(shè)備終端的交互。 可見(jiàn)，本發(fā)明裝置是一種新型的、基于軀感網(wǎng)的、無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量系統(tǒng)包括了心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集、距離測(cè)量以及角度測(cè)量等多種類型的傳感器，信息獲取豐富全面，不但可以提取針對(duì)使用者個(gè)體的生理信息，還可以捕捉使用者生理狀態(tài)的變化；因此，可以在全過(guò)程不使用充氣式袖帶的條件下，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的血壓估測(cè)以及全面的生理監(jiān)護(hù)。另一方面，本裝置利用軀感網(wǎng)的特點(diǎn)，將各非侵入式傳感器以軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的形式分布于使用者身體表面，再用無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和控制與計(jì)算中樞的通信，構(gòu)成完整網(wǎng)絡(luò)；因此，本裝置對(duì)人體無(wú)損，并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)，安裝和使用也無(wú)需專業(yè)人士指導(dǎo)，便攜性好，可以在不影響日常生活的情況下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用?？傃灾?，本發(fā)明裝置是一種適用范圍廣、使用安全簡(jiǎn)便的無(wú)袖帶血壓測(cè)量以及多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于軀感網(wǎng)的無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例基于軀感網(wǎng)的無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置中軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中軀感網(wǎng)傳感器的分布示意 圖4為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用軀感網(wǎng)傳感器的測(cè)量指環(huán)示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例脈搏波_肢體高度動(dòng)態(tài)幅度關(guān)系 圖6為本發(fā)明實(shí)施例肢體高度改變時(shí)各參量示意 圖7為本發(fā)明實(shí)施例脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例基于軀感網(wǎng)的無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置使用流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。 本發(fā)明提供的血壓測(cè)量裝置是基于軀感網(wǎng)的無(wú)袖帶式動(dòng)脈血壓測(cè)量裝置，所謂軀感網(wǎng)(Body Sensor Networks)，與一般網(wǎng)絡(luò)相比，其特點(diǎn)在于，軀感網(wǎng)的通信終端為穿戴于體表或植入與體內(nèi)的集通信、數(shù)據(jù)采集與處理功能為一體的傳感器，并以檢測(cè)人體生理信號(hào)的生物醫(yī)學(xué)傳感器為主，測(cè)量環(huán)境參數(shù)的非生物傳感器為輔。在通信傳輸上，軀感網(wǎng)采用電信號(hào)和生物信號(hào)為傳輸載體，采用以微波和激光為媒介的無(wú)線傳輸，和/或，以電纜、導(dǎo)電纖維以及人體為媒介的有線傳輸。 參見(jiàn)圖l，為本發(fā)明實(shí)施例基于軀感網(wǎng)的無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)框圖。 概括而言，該裝置由多個(gè)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)控制與計(jì)算中樞組成，其工作原理為，軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在控制與計(jì)算中樞的控制下，將采集到的信號(hào)及參數(shù)傳輸給控制與計(jì)算中樞，由控制與計(jì)算中樞提取參量，綜合分析，根據(jù)自動(dòng)校準(zhǔn)的內(nèi)設(shè)公式計(jì)算獲得動(dòng)脈血壓值。
具體地，參見(jiàn)圖1，該裝置包括 至少一個(gè)心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)101，其主要功能是從使用者身體表面獲得心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)，在具體實(shí)現(xiàn)上，心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)101可為脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1011或者心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1012實(shí)現(xiàn)，或者，二者同時(shí)實(shí)現(xiàn)。由此，心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)包括脈搏波信號(hào)或/和心電信號(hào)等。 至少一個(gè)距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)102，其主要功能是測(cè)量心臟到心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)的傳輸距離。 至少一個(gè)角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)103，其主要功能是測(cè)量心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)對(duì)于心臟位置的角度變化。 控制與計(jì)算中樞104，用于發(fā)出命令、控制上述各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)運(yùn)行，獲取各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)、傳輸距離以及角度變化，并根據(jù)上述參量計(jì)算出脈搏波傳輸時(shí)間、脈搏波傳輸距離、脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量以及脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)，并最終由上述四個(gè)參量計(jì)算出動(dòng)脈血壓值。 控制與計(jì)算中樞104可以采用智能手機(jī)、手持電腦設(shè)備等實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部包括指令控
制、濾波計(jì)算、數(shù)據(jù)緩存、無(wú)線通信以及用戶交互等多個(gè)功能模塊?？刂祁A(yù)計(jì)算中樞104與
各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。 進(jìn)一步，控制與計(jì)算中樞104包括 無(wú)線通信單元1041，用于與各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通信； 系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)交換單元1042，用于控制各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)工作，以及協(xié)調(diào)控制與計(jì)算中樞104內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換； 心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)單元1043，用于對(duì)心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行濾波、波形變換以及特征點(diǎn)檢測(cè)； 心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征量及動(dòng)脈血壓計(jì)算單元1044，用于計(jì)算心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào) 的時(shí)間、幅度、形狀等方面的特征參數(shù)，及綜合各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的信息，根據(jù)自動(dòng)校準(zhǔn)的內(nèi)設(shè) 公式，計(jì)算獲得動(dòng)脈血壓值； 用戶界面及數(shù)據(jù)輸入輸出單元1045，用于接收使用者控制、向使用者顯示測(cè)量結(jié) 果以及與其它設(shè)備終端的交互。 對(duì)于各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)(心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)101、距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)102 以及角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)103)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖參見(jiàn)圖2。 軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括傳感器201、信號(hào)預(yù)處理單元202、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元203、控制及計(jì) 算單元204以及通信單元205等。軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)工作時(shí)，由傳感器201從人體或者外界獲取 信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理單元202以及數(shù)模轉(zhuǎn)換單元203處理后，送入控制及計(jì)算單元204進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理，最終由通信單元205傳輸給控制與計(jì)算中樞104，同時(shí)，通信單元205又從控制 與計(jì)算中樞104接收指令和數(shù)據(jù)，控制和調(diào)整傳感器201工作。 其中，對(duì)于不同各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，其傳感器201的類型和數(shù)量不同、放置位置也不 同。圖3描述了軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中傳感器的分布示意圖。 脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1011，包括一個(gè)由發(fā)光二極管和光電接收器組成的脈搏波 信號(hào)傳感器301，該傳感器置于使用者左手食指指根，利用光的吸收和反射獲取脈搏波信號(hào)。 心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1012，包括兩個(gè)帶有傳導(dǎo)電級(jí)的生理電信號(hào)傳感器302和 303，該傳感器為利用電子織物制成軟質(zhì)地的腕式傳感器，分別置于使用者右手手腕和左手 手腕，獲取心電信號(hào)。 距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)102，包括兩個(gè)超聲波發(fā)射傳感器304、306和兩個(gè)超聲波接 收傳感器305、307，其中，超聲波發(fā)射傳感器304、306分別置于使用者左胸前、左手食指指 根，超聲波接收傳感器305、307置于使用者左肩處。另外，超聲波測(cè)距傳感器還可同時(shí)實(shí)現(xiàn) 空間角度的測(cè)量。 角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)103，包括加速度傳感器308，該傳感器置于使用者左手食指 指根。 各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的其他組成單元可與其所擁有的其中一個(gè)傳感器進(jìn)行結(jié)合，放置于 使用者身體表面的相應(yīng)部位，例如，脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1011的其他組成單元與脈搏波 信號(hào)傳感器301結(jié)合，心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1012的其他組成單元與生理電信號(hào)傳感器302 結(jié)合，距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)102的其他組成單元與超聲波接收傳感器305結(jié)合，角度測(cè)量軀 感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)103的其他組成單元與加速度傳感器308結(jié)合，進(jìn)而配合控制與計(jì)算中樞104，構(gòu) 成完整的軀感網(wǎng)。 此外，由于脈搏波信號(hào)傳感器301、超聲波發(fā)射傳感器306以及加速度傳感器308 均置于使用者食指指根，因此可以將這三個(gè)傳感器制成一個(gè)多功能測(cè)量指環(huán)，應(yīng)用軀感網(wǎng) 傳感器的測(cè)量指環(huán)示意圖參見(jiàn)圖4。圖4中，超聲波發(fā)射傳感器304、加速度傳感器308置 于面向指背的一面，脈搏波信號(hào)傳感器301置于面向指腹的一面。圖4a為多功能測(cè)量指環(huán) 正面立體圖，圖4b為多功能測(cè)量指環(huán)側(cè)面剖面圖。要說(shuō)明的，還有一種方案是，脈搏波信號(hào) 傳感器301、超聲波發(fā)射傳感器304和加速度傳感器308也可以擺放于使用者左手腕部，繼
7而可結(jié)合左生理電信號(hào)傳感器303制成一個(gè)多功能測(cè)量腕帶。多功能測(cè)量腕帶與多功能測(cè) 量指環(huán)的原理類似。 如前所述，控制與計(jì)算中樞104是按照脈搏波傳輸時(shí)間、脈搏波傳輸距離、脈搏波 動(dòng)態(tài)幅值參量以及脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)這四個(gè)參量最后獲得動(dòng)脈血壓值，下面，對(duì)于 這四個(gè)參量的具體含義以及獲取方式進(jìn)行詳細(xì)介紹
1、脈搏波傳輸時(shí)間 脈搏波傳輸時(shí)間是指同一心跳周期、心電信號(hào)波波峰到脈搏波信號(hào)一階導(dǎo)數(shù)頂點(diǎn) 的時(shí)間。因此，當(dāng)心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)101獲得脈搏波信號(hào)以及心電信號(hào)之后，需 要傳送到控制與計(jì)算中樞104的心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)單元1043進(jìn)行濾波以及特 征點(diǎn)檢測(cè)，然后由心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征量及動(dòng)脈血壓計(jì)算單元1044計(jì)算獲得脈搏波傳 輸時(shí)間。 2、脈搏波傳輸距離 脈搏波傳輸距離是指心臟到脈搏波信號(hào)采集點(diǎn)的傳輸距離，這里為使用者心臟到 左手食指指根的脈搏波傳輸距離，可以通過(guò)心臟到左肩、左手食指指根到左肩的兩對(duì)超聲 波傳感器304 307，根據(jù)脈沖超聲波在傳輸過(guò)程中發(fā)生的延遲以及波形改變估測(cè)得到。同 時(shí)，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，在測(cè)距過(guò)程中，使用者應(yīng)保持手掌與手臂成直線、手臂水平伸 直以及上身直立。身體姿態(tài)的校正，可由加速度傳感器308以及超聲波傳感器304 307 完成。 一方面，加速度傳感器308可以獲得手掌所處的空間角度，另一方面，超聲波發(fā)射傳 感器304、306和超聲波接收傳感器305、307應(yīng)面對(duì)面放置，通過(guò)超聲波波形畸變分析可得 到發(fā)射面和接收面之間的角度，繼而得到肩部與手掌的姿態(tài)關(guān)系。
3、脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量 脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量是一個(gè)與個(gè)體有關(guān)的參量。當(dāng)使用者脈搏波采集點(diǎn)所在的肢 體處于不同相對(duì)高度時(shí)，由于靜壓的存在以及個(gè)體差異的心血管系統(tǒng)特性，脈搏波波形、幅 度會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。由此，可以獲得脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量。 如圖5所示的脈搏波_肢體高度動(dòng)態(tài)幅度關(guān)系圖，示出了脈搏波信號(hào)幅值與脈搏 波采集點(diǎn)距心臟水平高度之間的關(guān)系，不同的個(gè)體，該圖的脈搏波信號(hào)包絡(luò)特點(diǎn)不同。因 此，本發(fā)明實(shí)施例中控制與計(jì)算中樞104將結(jié)合心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)101、距離測(cè) 量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)102和角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)103的信息，估測(cè)該動(dòng)態(tài)幅值參量。在測(cè)量過(guò)程 中，使用者應(yīng)保持手臂伸直、上身直立，然后將手臂由較高的水平位置緩緩落下至較低的水 平位置。 如圖6所示，脈搏波采集點(diǎn)距心臟的水平距離為h+h。，其中，h。為固定不變的常數(shù)， h可由手臂長(zhǎng)度以及手臂與水平位置的夾角a計(jì)算得到。由于所述動(dòng)態(tài)幅值參量的測(cè)試只 需獲知h的變化，因此，通過(guò)距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)102獲得左肩到左手食指指根的距離L，角 度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)103獲得角度a ，有關(guān)系式h = L sina ，再由脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn) 1011獲得不同h+h。時(shí)的脈搏波幅值，即可確定所需動(dòng)態(tài)幅值參量。
4、脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn) 脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)是一個(gè)與個(gè)體生理狀態(tài)改變有關(guān)的參量。當(dāng)使用者生理 狀態(tài)改變(例如，服用藥物、運(yùn)動(dòng)、情緒變化等)時(shí)，血管彈性、血管內(nèi)徑等心血管系統(tǒng)特性 也會(huì)發(fā)生變化， 搏波波形隨之改變。
如圖7所示，本具體實(shí)施例采用一個(gè)心跳周期中，脈搏波波形701的脈搏波下降時(shí) 間703內(nèi)，脈搏波信號(hào)二階導(dǎo)數(shù)702中零點(diǎn)704的個(gè)數(shù)，即為脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)，用 以表征這種由生理狀態(tài)改變而引起的心血管系統(tǒng)變化。這一參數(shù)的獲取，主要通過(guò)對(duì)脈搏 波軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1011采集到的脈搏波信號(hào)經(jīng)過(guò)控制與計(jì)算中樞104的濾波、二階導(dǎo)數(shù)變換以 及特征點(diǎn)檢測(cè)來(lái)完成。 綜上，當(dāng)獲得了脈搏波傳輸時(shí)間、脈搏波傳輸距離、脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量以及脈搏
波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)四個(gè)參量后，即可根據(jù)以下內(nèi)設(shè)公式計(jì)算獲得動(dòng)脈血壓值BP = A! In PTT+A2 In L+A3 ZS+A4 In K。+C。 (公式1) 其中，BP為動(dòng)脈血壓值，PTT為脈搏波傳輸時(shí)間，L為脈搏波傳輸距離，ZS為脈搏
波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)，K。為脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量。& A4以及C。為事先預(yù)知的不變常量，
可通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)獲得。 要說(shuō)明的是，公式(1)只是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例子。諸如
BP = A! In PTT+A2 In L+A4 In K0+C0
BP = A丄In PTT+A2 In L+A3 ZS+C0 等形式的公式，也可在一定程度上提高血壓估測(cè)的精度。在算法方面，本發(fā)明的核 心是引入脈搏波傳輸距離至脈搏波傳輸時(shí)間_動(dòng)脈血壓估測(cè)公式，并提出了脈搏波動(dòng)態(tài)幅 值參量和脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)兩種新參數(shù)。 最后，以圖8為例，介紹本發(fā)明實(shí)施例血壓測(cè)量裝置使用流程圖。包括以下步驟
S801 :開(kāi)啟血壓測(cè)量裝置； S802 :脈搏波以及心電信號(hào)采集良好？若是，執(zhí)行S804，否則執(zhí)行S803 ;
S803 :調(diào)整軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的放置，然后再返回執(zhí)行S802 ;
S804 :使用者左手臂水平伸直； S805 :手臂已經(jīng)基本保持水平伸直？若是，執(zhí)行S807，否則執(zhí)行S806 ; S806:調(diào)整手臂姿勢(shì)。然后返回執(zhí)行S805; S807 :測(cè)量心臟到左肩距離、左手食指指根到左肩的距離； S808 :使用者將左手臂提至較高位置，然后緩緩落下至較低位置； S809 :計(jì)算不同肢體高度下脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量； S810 :計(jì)算脈搏波傳輸時(shí)間、脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)； S811 :計(jì)算動(dòng)脈血壓值； S812 :顯示/輸出結(jié)果。如若需要重復(fù)測(cè)量，可再返回執(zhí)行S810。 其中，S801 S809為裝置校準(zhǔn)過(guò)程，S810 S812為裝置使用過(guò)程。 可見(jiàn)，本發(fā)明提供一種無(wú)袖帶血壓測(cè)量裝置，該裝置是基于軀感網(wǎng)的、無(wú)袖帶動(dòng)脈
血壓測(cè)量系統(tǒng)包括了心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集、距離測(cè)量以及角度測(cè)量等多種類型的傳感
器，信息獲取豐富全面，不但可以提取針對(duì)使用者個(gè)體的生理信息，還可以捕捉使用者生理
狀態(tài)的變化；因此，可以在全過(guò)程不使用充氣式袖帶的條件下，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的血壓估測(cè)以
及全面的生理監(jiān)護(hù)。另一方面，本裝置利用軀感網(wǎng)的特點(diǎn)，將各非侵入式傳感器以軀感網(wǎng)節(jié)
點(diǎn)的形式分布于使用者身體表面，再用無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和控制與計(jì)算中樞的通
信，構(gòu)成完整網(wǎng)絡(luò)；因此，本裝置對(duì)人體無(wú)損，并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)，安裝和使用也無(wú)需專業(yè)人
士指導(dǎo)，便攜性好，可以在不影響日常生活的情況下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用?？傃灾?，本發(fā)明裝置發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)
視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，基于軀感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，包括至少一個(gè)心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于從使用者身體表面獲得心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)；至少一個(gè)距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于測(cè)量心臟到心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)的傳輸距離；至少一個(gè)角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于測(cè)量心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)對(duì)于心臟位置的角度變化；控制與計(jì)算中樞，用于控制上述各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，并利用各軀感網(wǎng)節(jié)獲得的信號(hào)確定動(dòng)脈血壓值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述裝置，其特征在于，所述心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，和/或，心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；所述心臟脈動(dòng)信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獲得的心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)，包括脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獲得的脈搏波信號(hào)，或/和，心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獲得的心電信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于，所述脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括脈搏波信號(hào)傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于，所述心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括生理電信號(hào)傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于，所述脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括脈搏波信號(hào)傳感器，所述距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感器，所述角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括加速度傳感器；其中，所述脈搏波信號(hào)傳感器、超聲波發(fā)射傳感器和加速度傳感器構(gòu)成測(cè)量指環(huán)或測(cè)量腕帶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括超聲波傳感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述超聲波傳感器包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感器，用于距離以及空間角度的測(cè)量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括加速度傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述裝置，其特征在于，所述脈搏波信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、心電信號(hào)軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、距離測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或角度測(cè)量軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，除包括傳感器外，還包括信號(hào)預(yù)處理單元，對(duì)傳感器獲取的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，對(duì)預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；控制及計(jì)算單元，對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和計(jì)算；通信單元，將控制和計(jì)算得到的信號(hào)發(fā)送給控制與計(jì)算中樞，并且，從控制與計(jì)算中樞接收控制指令。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述裝置，其特征在于，所述控制與計(jì)算中樞，用于利用各軀感網(wǎng)節(jié)獲得的信號(hào)，計(jì)算出脈搏波動(dòng)態(tài)幅值參量和脈搏波二階導(dǎo)數(shù)特征零點(diǎn)中至少一個(gè)參量，并計(jì)算出脈搏波傳輸時(shí)間和脈搏波傳輸距離中至少一個(gè)參量，通過(guò)上述參量利用預(yù)置公式計(jì)算出所述動(dòng)脈血壓值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述裝置，其特征在于，所述控制與計(jì)算中樞包括無(wú)線通信單元，用于與各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通信；系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)交換單元，用于控制各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)工作，以及協(xié)調(diào)控制與計(jì)算中樞內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換；心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征點(diǎn)檢測(cè)單元，用于對(duì)心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行濾波、波形變換以及特征點(diǎn)檢測(cè)；心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)特征量及動(dòng)脈血壓計(jì)算單元，用于計(jì)算心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)的時(shí)間、幅度、形狀的特征參數(shù)，及接收并處理各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的信息，根據(jù)自動(dòng)校準(zhǔn)的內(nèi)設(shè)公式，計(jì)算獲得動(dòng)脈血壓值；用戶界面及數(shù)據(jù)輸入輸出單元，用于接收使用者控制、向使用者顯示測(cè)量結(jié)果以及與其它設(shè)備終端的交互。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種基于軀感網(wǎng)的無(wú)袖帶動(dòng)脈血壓測(cè)量及自動(dòng)校準(zhǔn)裝置。該裝置包括從使用者身體表面獲得心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)的軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，測(cè)量心臟到心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)傳輸距離的軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，測(cè)量心臟脈動(dòng)相關(guān)信號(hào)采集點(diǎn)相對(duì)于心臟位置角度變化的軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，以及控制與計(jì)算中樞。該裝置所述各軀感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分布于使用者身體表面，安裝簡(jiǎn)便、對(duì)人體無(wú)損、校準(zhǔn)及測(cè)量過(guò)程均不需要充氣袖帶；以無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)所述各節(jié)點(diǎn)與所述控制與計(jì)算中樞的通信，攜帶方便、不影響日常生活、可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用；同時(shí)，提取針對(duì)不同個(gè)體以及不同生理狀態(tài)的多種生理參數(shù)，自動(dòng)完成裝置校準(zhǔn)，血壓估測(cè)精準(zhǔn)度高、監(jiān)護(hù)全面、適用范圍廣。
文檔編號(hào)A61B5/021GK101773387SQ20091000302
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者張?jiān)? 潘頌欣, 顧聞博 申請(qǐng)人:香港中文大學(xué)