专利名称：压力型脉搏波检测装置及使用该装置的血压计的制作方法
技术领域：
本发明涉及诊疗装置，更具体地说，涉及压力型脉搏波检测装置及使用该装置的血压计，用于无损、连续、定量检测脉搏波和血压。
背景技术：
无损测量脉搏波的原理和方法很多，按其测量的生理物理性质大致可分为压力型脉搏波和血流型脉搏波检测术两大类。前者的测量点均选择走行于皮下的动脉的相应体表位置，本发明所涉及的生理物理性质为压力型脉搏波的检测装置。
过去的动脉搏动波摄取部位常选择手腕桡动脉走行于皮下处，曾出现过各种原理下的桡动脉搏动测量装置，诸如压电晶体式、半导体应变片式、动圈式、磁电式、电容式等换能器。还有为中医脉象的客观化而设计的多种脉象传感器，甚至出现过结构极为复杂的阵列式桡动脉搏动拾取装置。
但是以上描述的所有压力型脉搏波测量技术均存在以下两大问题(1)每次测量结果的波幅常会因传感器的固定松紧程度或位置、位移而有较大差异，因此该方法以往常仅限于脉搏波的定性测量，影响了该技术的应用范围；(2)测量结果与人体被检部位该时刻的状态有关，被检者在检测过程中任何的体位变异都有可能显着影响测量结果的幅度和波形，因此几乎不可能进行长时间(从几小时到几天)的压力型脉搏波连续测量。
发明内容
本发明是针对前述两个一直未能解决的问题而提出的能够定量和连续检测动脉压力搏动装置的新方案。
本发明的另一个目的是提供一种使用该装置的血压计。
本发明压力型脉搏波检测装置，其测量部位首选走行于皮下的脚背部足背动脉的相应体表位置，也可选走行于皮下的颞动脉的体表部位。选择这两部位的主要原因是在被检者相对安静的情况下其解剖位置不易因体位变动而有所变化。这两个体表检测点过去也常在医学测量中被用来测量动脉搏动，但在本专利中则是将这两个测量部位和长时间连续的动脉搏动定量测量技术联系在一起。
本发明压力型脉搏波检测装置的技术方案是一种压力型脉搏波检测装置，其特征是由气囊、微压/电变换器、以及连结所述气囊和变换器的连接导管组成，气囊表面贴置于被测点皮肤表面，感受走行于被测点皮下的动脉脉搏，所述变换器的电输出为脉搏波信号。
所述电输出信号的交流成分为脉搏波的变化波形。
本发明压力型脉搏波检测装置可以带有自动压力稳定和测控系统，包括微处理器、连接在所述导管上的微型压力泵、接在所述变换器输出端放大输出电信号的直流和交流放大器；所述微处理器控制所述微型压力泵稳定气囊压力，接受所述放大器输出信号后计算输出脉搏波形、其幅值、和平均压力值。
由于本发明压力型脉搏波检测装置方案以小气囊作为压力传递介质，它与测量点接触面积较大，可以基本消除装置在体表固定松紧程度或位置或位移带来的测量差异。在适当选择测量点，例如选择走行于皮下的脚背部足背动脉的相应体表位置，或选择走行于皮下的颞动脉的体表部位，体位变异对测量结果(幅度和波形)的影响更小。使得对长时间、连续测量过程中该脉搏波及幅值具有反映脉压差动态变化的生理学意义，有定量的意义，可用于连续监测脉搏波形及其各特征参数。
本发明压力型脉搏波检测装置是一种压力型脉波传感器，可以用来测定PWTT(脉搏波传导时间)，结合心电测量，以ECG中R波指示的RP间期的起点为起点，由本检测装置获得在设置位置处的脉波信号作为RP间期的终点，该时间间隔即为脉搏波到达设置地点的PWTT。
虽然理论上本发明的压力型脉搏波检测装置输出的波形代表了动脉血压的波动曲线，但是实用上它还不能用作为长期、连续的血压测定曲线，原因是在长期测定的条件下被测定者不可能一点也不动，也就是说，尽管血压的峰、谷间幅值相对而言是正确、稳定的，但平均压，即该波动曲线的基线随时地有变动，必需将非实际平均血压值变化的这种基线的变动校正过来，才能真正实现实用的无损、长期连续动脉血压检测。借助应用本发明压力型脉搏波检测装置于由本发明人研究并在专利申请CN95108190.X中提出的用脉搏波测量血压的方法中可以实现上述目的，做成一个可无损、长期连续测量血压的血压计。这种血压计的技术方案是一种使用本发明压力型脉搏波检测装置的血压计，包括心电电极及心电放大器、A/D变换器及微处理器，其特征是固定在肢体远端的压力型脉搏波检测装置，该装置由气囊、微压/电变换器和连接所述气囊和微压/电变换器的连接导管组成，气囊表面贴置于被测点皮肤表面，感受走行于被测点皮下的动脉脉搏；还包括所述肢体远端的所述被测点部位放在升降高度测定器上，用以测定所述肢体远端被测点部位从心脏水平面抬升的垂直高度；所述微处理器根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号和上述心电信号计算所述肢体远端分别在距心脏水平面的垂直高度h为零时的PWTT1和抬高到h状态下的PWTT2的差值ΔPWTT，和h为零时测定的血压值BP1按下式计算回归系数|ΔBP|/|ΔPWTT|及回归常数BPc|ΔBP|/|ΔPWTT|＝[1-(1.06/13.6)G×h]×K×BP1/ΔPWTT，其中，G为重力加速度，K为与人体解剖结构有关的系数，K＝(从抬升的测量点到动脉达到心脏水平面的点之间的动脉走行长度)/(从测量点到心脏之间动脉走行的总长度×2)，BPc＝BP1+(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT1；所述微处理器按BP＝BPc-(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT，根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号中各拍的PWTT值计算该拍的平均血压值，以该值校正所述脉搏波检测装置输出脉波的基线血压值，校正后的脉搏波输出为血压对时间波形。
上面所指的肢体远端可以是手掌、手指、或足，特别是脚背部足背动脉的相应体表位置，或走行于皮下的颞动脉的体表部位。
这样，所测脉搏波幅度具有血压定量意义，能够用于连续监测动脉血压波形及其各特征参数，而这类装置或仪器过去是没有的。
图1为本发明装置实施例的构成图。
图2为本发明装置测控系统实施例的构成图。
具体实施例方式
图1为本发明装置的实施例构成图。其中1为气囊，3为微压/电变换器，2为连接导管，连接气囊1和变换器3，导管是一种其容积不易因动脉压力变动而变化的管子，例如可以是用医用橡胶或硅胶材料制成的。
气囊呈圆饼状，直径约5cm，厚度约0.5cm，因为此气囊容积不大，但饼表面和皮肤体表的接触面积较大，约为16cm2，显着大于动脉体表搏动区面积。气囊和皮肤相接触的表面相对的另一侧面埋藏在适当形状和尺寸的固定罩4之内，例如罩4有一个与气囊1相同尺寸的凹槽，气囊1置于其中，开口面供扣压到测量点皮肤上，使气囊可贴到皮肤表面感受脉搏，固定罩4的作用在于尽可能多地将动脉压力的搏动转化为气囊压力搏动。连接在气囊1周边的导管2，将气囊内的压力搏动(变化)传送到微压/电变换器3转换为相应的电信号输出，供测量或记录。
带有固定罩4的气囊1被固定在测量点皮肤表面，此测量点可以是任何走行于皮下的动脉相应的体表处，但首选走行于皮下的脚背部足背动脉的相应体表位置，也可选走行于皮下的颞动脉的体表部位，因为这两部位在被检测者相对安静的情况下其解剖位置不易因体位变动而有所变化，更有利于长时间、连续、正确的测量。
图2为上述实施例带有自动稳定压力和测控系统的构成图。系统包括在变换器3和气囊1之间的导管2上分支接着的微型压力泵8，微型压力泵8由微处理器7控制。图1中的微压/电变换器3的电信号输出经直流放大器5放大后接入微处理器7，作气囊内恒定压力值测量，并与压力基准信号比较，其差值信号作为微型压力泵8的控制信号，以调节、稳定气囊1内压力，此压力值可以定在动脉舒张压和平均压之间的一个数值上。变换器3的输出信号中的交流成分经交流放大器6放大后作为脉搏波供给微处理器7。微处理器7输出脉搏波波形、其幅值、及平均值。直流和交流放大器是用来分别放大直流和交流信号的，二放大器图示的连接不是唯一的方式，本领域的技术人员可在此原则基础上作出变更。
前面已提到将所得到的脉搏波作为血压波形在实用上必需实现每拍用平均压校正波形基线，否则难于应用于长期使用的实际条件下。下面详细叙述应用本发明压力型脉搏波检测装置构成一个无损、连续监测用血压计实施例及其原理，由于这些叙述可以容易理解，所以不再另给附图。
已如前述，本发明人发明的利用脉波测量人体血压的方法已申请专利，该专利申请的内容将被用于此作参考。那里公布的所述方法为血压(BP)和脉搏波传导时间(PWTT)间有如下关系BP＝BPc-(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT，其中，回归常数BPc是PWTT＝0时的血压值，回归系数(|ΔBP|/|ΔPWTT|)＝[1-(ρ/13.6)G×h]×K×BP1/ΔPWTT，G为重力加速度，ρ为血液比重＝1.06，h为肢体远端从心脏水平面抬升的垂直高度mm，BP1为肢体远端在心脏水平面时的血压值，ΔPWTT为肢体远端抬升前、后PWTT的差值，ΔBP为肢体远端抬升前、后BP的差值，K为与人体解剖结构有关的系数，K＝(从抬升的测量点到动脉达到心脏水平面的点之间的动脉走行长度)/(从测量点到心脏之间动脉走行的总长度×2)。
上述肢体远端是设置本发明检测装置的部位，在本例中是脚背部足背动脉的相应体表位置，它也可以是走行于皮下的颞动脉体表部位，手掌类似部位也是可以的。利用心电电极获得的ECG中R波指示RP间期的起点为起点，利用在被测定地点脉波信号为RP间期终点来确定PWTT值，由此得到PWTT1、相应的BP1和PWTT2，并可利用它们计算回归常数和回归系数。
对不同个体被测者他们的回归系数和常数各不相同，但对同一个体，却变化不大，所以由上面所述的方法就可以通过测定PWTT确定一个具体的被测者测定其平均血压。用此平均血压值校正所涉拍的脉搏波基线，使得本发明检测装置获得的脉搏波有了血压的定量意义，并且不管在长期监测中体位如何活动，不影响监测结果，从而本发明检测装置可以成为实用的无损、长期监测用的血压计。
本例的血压计其具体构成是一种使用本发明压力型脉搏波检测装置的血压计，包括心电电极及心电放大器、A/D变换器及微处理器，其特征是固定在肢体远端的压力型脉搏波检测装置，该装置由气囊、微压/电变换器和连接所述气囊和微压/电变换器的连接导管组成，气囊表面贴置于被测点皮肤表面，感受走行于被测点皮下的动脉脉搏；还包括所述肢体远端的所述被测点部位放在升降高度测定器上，用以测定所述肢体远端被测点部位从心脏水平面抬升的高度；所述微处理器根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号和上述心电信号计算所述肢体远端分别在心脏水平面h为零时的PWTT1和抬高到h状态下的PWTT2的差值ΔPWTT，和h为零时测定的血压值BP1按下式计算回归系数及回归常数BPc回归系数|ΔBP|/|ΔPWTT|＝[1-(1.06/13.6)G×h]×K×BP1/ΔPWTT，G为重力加速度，K为与人体解剖结构有关的系数，K＝(从抬升的测量点到动脉达到心脏水平面的点之间的动脉走行长度)/(从测量点到心脏之间动脉走行的总长度×2)，BPc＝BP1+(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT1；所述微处理器按BP＝BPc-(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT，根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号中各拍的PWTT值计算该拍的血压值，以该值校正所述脉搏波检测装置输出脉波的基线血压值，校正后的脉搏波输出为血压对时间波形。
不言而喻，所有上面提到过的本发明压力型脉搏波检测装置的附加措施都是可以应用到这里的，包括设置气囊固定罩、微压泵及其稳压控制系统，不再一一重复。
权利要求
1.一种压力型脉搏波检测装置，其特征是由气囊、微压/电变换器、以及连结所述气囊和变换器的连接导管组成，气囊表面贴置于被测点皮肤表面，感受走行于被测点皮下的动脉脉搏，所述变换器的电输出为脉搏波信号。
2.根据权利要求1所述的压力型脉搏波检测装置，其特征是所述被测点是受检测者的走行于皮下的脚背部足背动脉的相应体表位置或走行于皮下的颞动脉的体表部位。
3.根据权利要求1所述的压力型脉搏波检测装置，其特征是所述导管的刚性使气囊内压力因脉搏波波动时不改变导管内容积。
4.根据权利要求1-3中任一个所述的压力型脉搏波检测装置，其特征是还设有固定罩，罩的一面设凹槽，凹槽具有与所述气囊相同的形状和尺寸，供放置气囊，凹槽开口一面可使所述气囊的一个表面贴被测点的皮肤。
5.根据权利要求4中任一个所述的压力型脉搏波检测装置，其特征是在所述导管上分支接着有微型压力泵，由微处理器控制，稳定所述气囊的压力。
6.根据权利要求5所述的压力型脉搏波检测装置，其特征是所述微压/电变换器的输出端接有直流放大器和交流放大器，各该放大器的输出接入微处理器，所述微处理器计算输出脉搏波、其幅值、及平均压值。
7.根据权利要求4所述的压力型脉搏波检测装置，其特征是所述气囊为圆饼状。
8.应用权利要求1-3所述的压力型脉搏波检测装置的血压计，其特征是包括心电电极及心电放大器、A/D变换器及微处理器，其特征是固定在肢体远端的压力型脉搏波检测装置，该装置由气囊、微压/电变换器和连接所述气囊和微压/电变换器的连接导管组成，气囊表面贴置于被测点皮肤表面，感受走行于被测点皮下的动脉脉搏；还包括所述肢体远端的所述被测点部位放在升降高度测定器上，用以测定所述肢体远端被测点部位从心脏水平面抬升的高度；所述微处理器接受上述压力型脉搏波检测装置输出信号和上述心电信号，计算所述肢体远端分别在距心脏水平面垂直高度h为零时的PWTT1和抬高到h状态下的PWTT2的差值ΔPWTT，和根据输入的h为零时测定的血压值BP1.按下式计算回归系数|ΔBP|/|ΔPWTT|及回归常数BPc|ΔBP|/|ΔPWTT|＝[1-(1.06/13.6)G×h]×K×BP1/ΔPWTT，G为重力加速度，K为与人体解剖结构有关的系数，K＝(从抬升的测量点到动脉达到心脏水平面的点之间的动脉走行长度)/(从测量点到心脏之间动脉走行的总长度×2)，BPc＝BP1+(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT1；所述微处理器按BP＝BPc-(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT，根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号中各拍的PWTT值计算该拍的平均血压值，以该值校正所述脉搏波检测装置输出脉波的基线血压值，校正后的脉搏波输出为血压对时间波形。
9.根据权利要求8所述的血压计，其特征是还设有固定罩，罩的一面设凹槽，凹槽具有与所述气囊相同的形状和尺寸，供放置气囊，凹槽开口一面可使所述气囊的一个表面贴被测点的皮肤；所述的肢体远端可以是手掌、手指、脚背部足背动脉的相应体表位置、或走行于皮下的颞动脉的体表部位之一。
10.根据权利要求8或9中任一个所述的血压计，其特征是在所述连接导管上分支接着有微型压力泵，由所述微处理器控制，稳定所述气囊的压力；所述微压/电变换器的输出端接有直流放大器和交流放大器，各该放大器的输出接入微处理器，所述微处理器计算输出脉搏波、其幅值、及平均压值。
全文摘要
压力型脉搏波检测装置，由气囊1、微压/电变换器3、导管2组成，放置固定罩4凹槽内气囊的一个表面贴走行于皮下的脚背部动脉的相应体表部位皮肤，感受皮下的动脉脉搏。变换器3的电输出为脉搏波信号。微处理器控制分支接在所述导管上微型压力泵稳定气囊压力。微处理器输出脉搏波、其幅值、及平均压值。所述装置以小气囊作为压力传递介质，它与测量点接触面积较大，可以消除装置在体表固定松紧程度或位置位移带来的测量差异，反映脉压差动态变化。应用所述脉波检测装置的血压计，利用被测点相对心脏水平的高度变化时PWTT值计算平均血压值来校正脉波基线，可作长时间、连续测量血压波及幅值，有定量的意义。
文档编号A61B5/02GK1524490SQ0310471
公开日2004年9月1日 申请日期2003年2月25日 优先权日2003年2月25日
发明者俞梦孙, 陶祖来, 毕大成, 吴锋, 成奇明, 章明福, 杜龙, 余良 申请人:北京泰达新兴医学工程技术有限公司, 中国人民解放军空军航空医学研究所