一种基于智能手机的血压检测的方法和系统与流程

本发明涉及血压测量领域，具体涉及一种基于智能手机的血压检测的方法和系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人民对健康的关注度越来越高。其中，高血压是中风、心肌梗塞(心梗)、心衰竭、动脉瘤(如主动脉瘤)及外周动脉疾病等重症的主要危险因素之一，也是慢性肾病的起因之一。即使轻度的动脉血压升高也能缩短期待寿命。

传统的测量血压的仪器多为袖带式血压计，携带不便，普及度不高，并且测量数据只能在血压计的屏幕上显示。故而，越来越多的血压计朝着便携和直观方向发展，其中，在人手一部智能手机的如今，测量的血压数据可以通过手机记录和呈现，例如申请号为cn201220609057.8的中国专利文件公开了一种基于智能手机的动态血压监测系统，该方案是基于外接传感器、mcu及血压测量仪器进行动态监测，但是整套系统过于复杂，配件较多，虽然使用了手机便于携带和使用，但是依然不适用于日常监测；又如申请号为cn201510677162.3的中国专利申请文件公开了一种基于android手机端的连续血压测量系统和校准测量方法，该技术方案包括“红外脉搏传感器、心电传感器、袖带式血压计、电源模块和android手机端”，在实施例中有参数校准的流程“首先，被测者佩戴好心电传感器、红外脉搏传感器和袖带式血压计，被测者在android手机端按下“开始校准”的按钮，系统进入校准模式，此时心电传感器和红外脉搏传感器同时开始采集信号，并通过wifi模块分别传送到手机端，同时袖带式血压计开始测量当前的人体收缩压和舒张压；接着android接开始分析处理两路wifi传来的信号，……，测量30s后，手机端会给心电传感器和红外脉搏传感器发送停止采集命令，此时袖带式血压计也测量完毕，通过自带的蓝牙模块将测得的收缩压和舒张压的值传给android手机端，……”，这种基于外接脉搏波传感器和心电传感器，再通过蓝牙传输数据至手机端计算的方案，同样较为复杂，且数据传输不稳定，容易误判。

为了提高血压监测的易操作性，简化血压监测系统势在必行。

技术实现要素：

本发明提供一种基于智能手机的血压检测的方法和系统，主要依靠智能手机闪光灯和摄像头采集指尖脉搏波信号，同时使用手机麦克风采集心音信号，根据二者的时间差计算脉搏波传播速度，从而估算血压的变化趋势。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于智能手机的血压检测方法，其中，包括以下步骤，

s1.开启麦克风、闪光灯和摄像头；

s2.采集心音信号和指间光信号，并对指间光信号的像素点取模得到脉搏波信号；

s3.处理心音信号和脉搏波信号，计算时间差，得到血压变化趋势。

作为优选，在步骤s2与s3之间还有s2.1个人识别步骤，

采集指纹图像，为指纹图像建立个人数据库，将心音信号与脉搏波信号录入个人数据库。

作为优选，在步骤s2.1个人识别步骤之后有s2.2数据合并步骤，

将指纹图像与数据库内指纹信息做对比，若匹配，则叠加至原有个人数据库，若不匹配，则创建个人数据库。

作为优选，在s3之后还有s5评估步骤，

将血压变化趋势录入个人数据库，并对血压变化趋势进行分析，计算得出个人健康数据结果。

作为优选，在步骤s2之后还有s2.3异常警报步骤，

分析心音信号和脉搏波信号，若发现有异常数据，则发出警报。

作为优选，在步骤s2.3异常警报步骤之后还有s2.4复位重测步骤，

对心音信号和指间光信号进行重测，若数据不再异常，覆盖原有异常数据。

一种基于智能手机的血压检测的系统，其中，包括音频模块、摄像模块和数据处理模块，所述音频模块用于监测音频信号，所述摄像模块用于获取指间光信号，所述数据处理模块用于计算信号数据，所述音频模块和所述摄像模块分别连接所述数据处理模块。

作为优选，还包括存储模块，所述存储模块用于存储监测数据，所述存储模块连接所述数据处理模块。

作为优选，还包括判断模块，所述判断模块用于判断异常数据并对音频模块发送信号，所述判断模块连接所述数据处理模块和所述音频模块。

作为优选，还包括重测模块，所述重测模块用于对心音信号和脉搏波信号进行重启检测，所述重测模块连接所述数据处理模块。

有益效果：首先，单单依靠闪光灯、摄像头和麦克风采集信号，计算脉搏波传播速度，得到血压的变化趋势，大大简化了血压监测的实现方式；其次，可以记录不同测量者的血压变化数据，对于异常的数据进行提醒和警告，提高测量者的危机防范意识。

附图说明

图1为实施例1的流程示意图。

图1-1为实施例1的另一优选流程示意图。

图1-2为实施例1的另一优选流程示意图。

图1-3为实施例1的另一优选流程示意图。

图2为实施例2的系统架构示意图。

图3为实施例3的系统架构示意图。

图4为实施例4的系统架构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

人体血液循环系统由心脏收缩泵血至主动脉，再送至全身组织和毛细血管。因心脏泵血能力和血管硬化程度不同，心脏收缩产生的脉搏波传播到指尖的时间也不同，同时也反映了血压的变化。

本发明就是从心脏收缩产生的血压和传到指尖的血压所需时间的变化为参考依据，对测量者的血压进行观察、记录和分析。其中，通过打开智能手机的麦克风来记录心脏跳动的频率和时长，通过智能手机的内置算法或者应用记录跳动的频率和时长数据，再通过智能手机的屏幕对麦克风记录的数据进行呈现，与此同时，通过打开摄像头和位于摄像头附近的闪光灯，在将手指按压在闪光灯上，以摄像头识别被光照射的手指内毛细血管血液的流动情况来记录指尖光信号，得到了指尖光信号即可用于计算脉搏数据，该种技术即为光电容积描记(ppg)技术。

光电容积描记技术是利用手机闪光灯照射到指尖，被指尖血液和组织吸收后，利用手机摄像头接收反射光。根据反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化,从而得到脉搏波形，而其中的波峰位置就对应脉搏波传播到指尖的时刻。同时，使用手机麦克风监听心音，作为脉搏波的起点时刻。两个时刻之间的时间差，即为脉搏波传播时间。

这样，就可以用智能手机的闪光灯和摄像头采集指尖的脉搏波信号，同时用智能手机的麦克风采集心音信号，进行系列信号滤波处理后，得到心音信号与脉搏波信号之间的时间差，根据时间差的长短，判断血压的变化趋势，通过这种血压的变化趋势可以得到个人血压的稳定性和变动情况，有利于掌握当前个人的身体健康状态。

如图1所示为，本技术方案的具体实现方式如下：

一种基于智能手机的血压检测方法，其中，包括以下步骤，

s1.开启麦克风、闪光灯和摄像头；

s2.采集心音信号和指间光信号，并对指间光信号的像素点取模得到脉搏波信号；

s3.处理心音信号和脉搏波信号，计算时间差，得到血压变化趋势。

首先，同时开启智能手机话筒、闪光灯、摄像头，将手机话筒贴近胸口，采集心音信号。与此同时，手指指尖完全覆盖手机闪光灯和摄像头采集光信号，进行像素取模处理后得到脉搏波信号。经过系列信号滤波处理模块，提取心音信号峰值作为起点，脉搏波信号峰值作为终点，计算中间的时间差，得到脉搏波传播时间。再根据脉搏波传播时间长短，即可得到血压的变化趋势。

本发明的这种基于智能手机的血压检测方法，无需外接任何传感器配件，使用智能手机自带的话筒采集心音信号，同时以闪光灯作为光源，摄像头采集经指尖吸收后反射回来的光信号，经取模滤波处理后得到脉搏波信号，以心音信号作为脉搏波传播起点，以指尖脉搏波信号作为终点，计算脉搏波传播时间，再根据脉搏波传播时间的长短得到血压变化的趋势，大大地缩减了测量血压所需的硬件设备，仅仅通过一个智能手机完成所有的检测工作，并通过内置软件算法或软件应用对录入数据进行处理后呈现出个人的血压变化趋势，在血压测量的便捷性和高效性上具有很大程度的提升，至此，将智能手机单独地通过摄像头和闪光灯等元器件测量得出个人脉搏数据的功能提升至实时监测人体血压变化的层面，对于智能手机的使用者是极大的功能上的跨越，甚至提升了整体手机使用者的健康意识，这种无创无袖带监测血压变化的、可随时随地测量的监测方法，有助于智能手机使用者们身体素质的整体提升。

不仅如此，作为优选，如图1-1所示，在步骤s2与s3之间还可以有s2.1个人识别步骤，即采集指纹图像，为指纹图像建立个人数据库，将心音信号与脉搏波信号录入个人数据库，在步骤s2.1个人识别步骤之后有s2.2数据合并步骤，即将指纹图像与数据库内指纹信息做对比，若匹配，则叠加至原有个人数据库，若不匹配，则创建个人数据库。

当有了个人识别步骤和数据合并步骤以后，对于每次不同的人使用时，在采集了心音信号和指尖光信号以后，继续记录指尖指纹信号，在每一次的测量过程中对于指纹信号进行录入专门的个人指纹数据库，若当前的指纹图像与之前指纹数据库中存在的指纹图像不相匹配的时候，智能手机在个人指纹数据库中建立新的指纹账号，并对后续步骤监测分析得到的心音信号、脉搏波信号和血压变化趋势数据一并归入该指纹账号中；若当前的指纹土相与之前指纹数据库中存在的指纹图像相匹配，则可以将后续步骤监测分析得到的心音信号、脉搏波信号和血压变化趋势数据一并加入相匹配的指纹账号中，从而实现不同使用者或者不同测量者血压变化数据的区分和独立，以匹配指纹来实现个体之间的智能化识别，使得本发明方法具备更好的实用性。

作为优选，如图1-2所示，在s3之后还有s4评估步骤，即将血压变化趋势录入个人数据库，并对血压变化趋势进行分析，计算得出个人健康数据结果。

评估步骤是在血压变化趋势由智能手机屏幕呈现的同时，实时对变化了的血压趋势进行分析，通过由先前的血压变化趋势图(或数据)到当下的血压变化趋势图(或数据)来计算得到当前个人用户的血压健康数据结果或报告，即当提示用户的血压变化趋势比较稳定或平缓时，可以通过语音或显示等形式告知用户血压测量结果，甚至可以通过智能手机的联网功能将个人用户的血压变化趋势与互联网上的血压变化数据相对照，如与维基百科中的血压-健康对应图等信息作对比，向用户提示自身血压的健康度；当发现用户的血压变化趋势不稳定或者不健康时，需要提示用户注意心脏健康，并通过互联网分析得出该种血压变化趋势可能对应了何种隐藏心脏疾病，针对这类疾病，应通过何种方式进行心脏机能的改善和提升等。

作为优选，如图1-3所示，在步骤s2之后还有s2.3异常警报步骤，即分析心音信号和脉搏波信号，若发现有异常数据，则发出警报。

在监测到血压变化趋势向极其不健康的方向变化时，应该通过扬声器等硬件发出警报，提醒用户极其身边他人关注心跳、脉搏和血压变化，以免发生意外，防患于未然。

作为优选，在步骤s2.3异常警报步骤之后还有s2.4复位重测步骤，即对心音信号和指间光信号进行重测，若数据不再异常，覆盖原有异常数据。

考虑到，在监测到异常数据的时候，也有误测的可能，若不对误测数据进行重新确认，可能会造成量测用户的内心紧张或焦虑或恐惧，更不能稳定准确地完成后续的血压变化测量，故可以在得到第一次异常警报时，进行重测，若重测结果为正常，则对先前的误测数据进行覆盖，若重测数据依然为异常，则保留原有异常数据，并将当前异常数据加入。

本发明的有益效果在于：首先，单单依靠闪光灯、摄像头和麦克风采集信号，计算脉搏波传播速度，得到血压的变化趋势，大大简化了血压监测的实现方式；其次，可以记录不同测量者的血压变化数据，对于异常的数据进行提醒和警告，提高测量者的危机防范意识，甚至可以在发生异常警报时对数据进行重测，避免元器件因意外原因发生误测，提高血压测量的容错率。

实施例2

基于实施例1的一种基于智能手机的血压检测的系统，如图2所示，包括音频模块、摄像模块和数据处理模块，所述音频模块用于监测音频信号，所述摄像模块用于获取指间光信号，所述数据处理模块用于计算信号数据，所述音频模块和所述摄像模块分别连接所述数据处理模块。

还可以包括呈现模块，所述呈现模块用于展示血压变化趋势，所述呈现模块连接所述数据处理模块，所述音频模块可以是麦克风，在工作时贴近胸口，能够录入心跳频率；所述摄像模块包括摄像头和位于摄像头周围的闪光灯，闪光灯尽可能靠近摄像头，这样，当手指按压在闪光灯上时摄像头能够更加准确地捕捉和记录指尖光信号，避免信号记录不准确；所述数据处理模块主要是智能手机的cpu等处理器原件，并通过软件调用来实现信号数据的记录和计算等处理过程，其中，包含系列信号滤波处理模块，该系列信号滤波处理模块主要用于处理录入的指尖光信号，对光信号的像素点平均取值得到脉搏波信号，所述呈现模块可以是手机显示屏，用处将信号或数据进行动态显示。

在进行血压测量时，同时开启麦克风、摄像头和闪光灯，将麦克风贴近胸口心脏处，以监测心脏的跳动频率，得到心音信号，同时将手指指尖完全按压在闪光灯上，闪光灯的光线透过的之间部分再由摄像头记录内部毛细血管的血流情况，从而得到指尖光信号，系列信号滤波处理模块对指尖光信号进行取模后得到脉搏波信号，这时，再计算心音信号和脉搏波信号的传播时间或时间差，得到血压变化趋势，从而监测个体的血压。

实施例3

如图3所示为实施例3的系统架构示意图。与实施例2不同的是，还包括存储模块，所述存储模块用于存储监测数据，所述存储模块连接所述数据处理模块。

所述存储模块可以是常见的手机硬盘，容量不限定，如64gb或128gb等，为监测到的血压变化趋势数据等提供一个储存的位置，可以将过往的血压变化数据进行储存，以便数据处理模块对其进行调用来分析用户长时间的血压变化趋势。

实施例4

如图4所示为实施例4的系统架构示意图。包括音频模块、摄像模块、数据处理模块和呈现模块，所述音频模块用于监测音频信号，所述摄像模块用于获取指间光信号，所述数据处理模块用于计算信号数据，所述呈现模块用于展示血压变化趋势，所述音频模块、所述摄像模块和所述呈现模块分别连接所述数据处理模块。与实施例2不同的是，还包括判断模块和重测模块，所述判断模块用于判断异常数据并对音频模块发送信号，所述判断模块连接所述数据处理模块和所述音频模块，所述重测模块用于对心音信号和脉搏波信号进行重启检测，所述重测模块连接所述数据处理模块。

所述音频模块可以是麦克风，在工作时贴近胸口，能够录入心跳频率；所述摄像模块包括摄像头和位于摄像头周围的闪光灯，闪光灯尽可能靠近摄像头，这样，当手指按压在闪光灯上时摄像头能够更加准确地捕捉和记录指尖光信号，避免信号记录不准确；所述数据处理模块主要是智能手机的cpu等处理器原件，并通过软件调用来实现信号数据的记录和计算等处理过程，其中，包含系列信号滤波处理模块，该系列信号滤波处理模块主要用于处理录入的指尖光信号，对光信号的像素点平均取值得到脉搏波信号，所述呈现模块可以是手机显示屏，用处将信号或数据进行动态显示。在进行血压测量时，同时开启麦克风、摄像头和闪光灯，将麦克风贴近胸口心脏处，以监测心脏的跳动频率，得到心音信号，同时将手指指尖完全按压在闪光灯上，闪光灯的光线透过的之间部分再由摄像头记录内部毛细血管的血流情况，从而得到指尖光信号，系列信号滤波处理模块对指尖光信号进行取模后得到脉搏波信号，这时，再计算心音信号和脉搏波信号的传播时间或时间差，得到血压变化趋势，从而监测个体的血压。

当监测到心音信号或者指尖光信号处于异常时，判断模块向数据处理模块和音频模块发现信号，这时，数据处理模块将呈现异常数据提醒，音频模块将发出警报，以提醒用户或其周围人当前血压变化趋势不容乐观，测量者可能处于危险状态，与此同时，由于硬件检测具备误测的可能，还可以对警报数据进行重测，即在警报发出后通过手机端操作对测量者重新进行血压监测，通过二次监测来避免偶然的错误测量，若此时发现数据信号都符合正常，则不再发出警报。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。