专利名称：一种无创血压测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种血压测量方法及装置。
静脉血压与动脉血压一样是反映心血管机能的重要指标。根据病人静脉压的高低，可判断右心功能、回心血容量及静脉回心受限情况，作为辅助诊断和指导治疗的参考。静脉压测量通常需要静脉穿刺，其操作复杂，不适宜反复进行，而且只限于医院应用。目前，血压测量朝着无创伤、操作简便、适用范围广方面发展。常用的无创伤血压测量方法有血管音法、脉波法、振荡法、超声法和相位差法等，但这些方法都只能无创伤测量动脉收缩压和舒张压，不能同时无创伤测量静脉压，因此其应用范围受到一定的限制。
本发明的目的在于提供一种既可测量动脉血压，又能同时测量静脉血压的无创伤血压测量方法及装置。
本发明之无创伤血压测量方法是这样实现的，将气袖和脉波传感器置于同一个手指或脚趾，通过气泵控制气袖的充放气，改变气袖下动脉和静脉的血流状态，脉波传感器检测由于血流状态改变所引起的指尖平均血容积的变化，血压测量系统利用指尖平均血容积的变化，测量动脉收缩压、舒张压和静脉血压，其方法是在指尖平均血容积开始增加时，测量动脉收缩压，由增加趋于稳定时，测量动脉舒张压，由减小趋于稳定时，测量静脉压;将另一个脉波传感器置于一个不戴气袖的手指或脚趾，检测其指尖平均血容积，作为参考信号，根据自适应干扰消除原理，消除戴气袖的手指指尖平均血容积的漂移，提高静脉血压测量的准确性。
本发明的血压测量装置是根据上述血压测量方法设计而成，它包括脉冲发生器、驱动器、主从脉波传感器、脉冲放大器、脉幅解调器、带通放大器、低通放大器、气袖、压力换能器、差分放大器、气泵、电机、A/D转换器、单片机、显示器和输出接口，其中脉波传感器由红外发射二极管和接收二极管组成;脉冲发生器产生周期性窄脉冲，通过驱动电路驱动主脉波传感器和从脉波传感器(置于戴有气袖的手指的脉波传感器为主传感器，置于不戴气袖的手指的脉波传感器为从传感器)中的发射二极管，发射红外脉冲光，红外脉冲光透射过手指尖后，被接收二极管接收并转变为调幅脉冲信号，其幅度携带有指尖血容积变化的信息，主传感器输出的调幅脉冲信号经过脉冲放大后进行解调，其解调器输出信号分别送带通放大器和低通放大器，带通放大器输出脉动分量，低通放大器输出直流分量，脉动分量反映指尖血容积随脉搏的变化，直流分量的变化反映气袖在充放气过程中指尖平均血容积的变化，从传感器输出的调幅脉冲信号同样经过脉冲放大后进行解调，但解调器输出信号只送低通放大器，其输出信号作为参考信号，它的变化反映心率、心输出量等因素的影响，压力换能器和差分放大器将气袖压力转变为压力电信号并加以放大，A/D转换器分别将脉动分量、直流分量、参考信号和放大后的压力电信号转换成数字信号，并送入单片机进行处理，处理方法是根据自适应干扰消除原理，以参考信号的漂移抵消直流分量的漂移，在气袖充放气过程中，根据直流分量的变化来识别血压，当直流分量开始增加或脉动分量从无到有时，将压力电信号转变为收缩压，当直流分量由增加趋于稳定时，将压力电信号转变为舒张压，当直流分量由减小趋于稳定时，将压力电信号转变为静脉压，处理结果送显示器或经接口电路送个人电脑，气袖的充放气受单片机控制。
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
图1为本发明的血压测量原理图。
图2为本发明的血压测量装置原理框图。
在图1中，气袖置于手指，气泵控制气袖的充放气，a为血压波形，b为气袖压力，c为静脉压，d为指尖平均血容积。图1揭示出气袖在充放气过程中，指尖平均血容积的变化及其与气袖压力和静脉压之间的关系。气袖充气前，气袖下的动静脉处于平常状态，指尖平均血容积基本不变;气袖快速充气，当其压力大于收缩压时，动脉和静脉被完全阻断，血液既不能流进也不能流出，指尖平均血容积基本维持不变;气袖缓慢放气，当其压力降至收缩压时，动脉开始导通，血液流入指尖，使指尖平均血容积开始增加;气袖继续放气，流入指尖的血流量迅速增加，使指尖平均血容积迅速增加，当气袖压力降至输张压时，动脉完全导通，血流量达到最大，使指尖平均血容积由增加趋于稳定;气袖进一步放气，血液不断流入，由于静脉的贮血作用，使静脉压迅速增加而指尖平均血容积基本维持不变，当静脉压大于气袖压力时，血液回流，使指尖平均血容积随气袖压力减小，当气袖压力降至平常静脉压时，静脉血流恢复到平常状态，指尖平均血容积由减小趋于稳定，不再随气袖压力下降。图1揭示出了指尖平均血容积的变化过程，在t1时刻，指尖平均血容积开始增加，此时气袖压力为收缩压;在t2时刻，指尖平均血容积由增加趋于稳定，此时气袖压力为舒张压;t3时刻静脉压力增加到大于气袖压力，使静脉导通血液回流，指尖平均血容积开始下降，t2至t3时间的间隔与血压测量部位有关，若气袖置于上臂，由于静脉贮血量大，时间间隔长，若置于手指，静脉贮血量小，时间间隔短;在t4时刻，指尖平均血容积由减小趋于稳定，此时气袖压力为平常静脉压。血压测量系统利用指尖平均血容积的这些变化，在相应时刻将气袖压力转变为动脉收缩压、舒张压和静脉压，实现动脉和静脉血压的无创测量。
动脉和静脉血压测量的准确性受气袖充放气速度的影响，尤其动脉舒张压和静脉压。气袖充气时，静脉先被阻断，动脉后被阻断。如果充气过慢，在静脉被阻断后到动脉被阻断前，有过多的血流入指尖，指尖平均血容积在气袖放气时变化量减小，降低了舒张压测量的准确性，因此要求气袖充气要快，使动脉迅速阻断。气袖放气时，动脉先导通，静脉后导通。在气袖压力降至收缩压之后，血液不断流入，静脉压不断增加。如果放气过慢，在气袖压力降至舒张压之前，静脉压力已增加到大于气袖压力，使静脉导通，血流回流，指尖平均血容积由增加提前转向减小，致使舒张压测量值过高，反之，放气过快，使舒张压测量值过低，合适的放气速度应通过测试确定。在气袖压力低于舒张压后，应适当加快放气速度，以减小指尖平均血容积漂移对测量静脉压的影响。
如图2所示，血压测量装置包括脉冲发生器(1)、驱动器(2)、主脉波传感器(3)、从脉波传感器(4)、脉冲放大器(5)、脉幅解调器(6)、带通放大器(7)、低通放大器(8)、脉冲放大器(9)、脉幅解调器(10)、低通放大器(11)、气袖(12)、压力换能器(13)、差分放大器(14)、气泵(15)、电机(16)、A/D转换器(17)、单片机(18)、显示器(19)和输出接口(20)，其中脉波传感器由红外发射二极管和接收二极管所组成。
脉冲发生器(1)产生周期性窄脉冲，通过驱动器(2)驱动波传感器(3)、(4)中的红外发射二极管，产生红外脉冲光。红外脉冲光透射过手指尖，接收二极管将透射光转变成调幅脉冲信号，并分别送脉冲放大器(5)、(9)进行放大，放大后的脉冲信号分别送脉幅解调器(6)、(10)进行包络检波。带通放大器(7)和低通放大器(8)将脉幅解调器(6)输出信号中的脉动分量和直流分量分离。低通放大器(11)将脉幅解调器(10)输出信号中的脉动分量滤除，输出直流分量。压力换能器(13)将气袖压力转换成压力电信号，并送差分放大器(14)放大。带通放大器(7)、低通放大器(8)、低通放大器(11)和差分放大器(14)的输出信号一同送至A/D转换器(17)进行模数转换。转换后的数字信号送至单片机(18)进行处理，处理结果送显示器(19)显示或通过输出接口(20)送个人电脑处理。单片机通过电机(16)和气泵(15)控制气袖(12)的充放气。
红外光除采用脉冲光外，也可采用连续光。若采用连续光，脉冲发生器可省去，脉冲放大器和脉幅解调器由低通放大器(频带为0～20Hz)代替。带通放大器(7)和低通放大器(8)，其作用是将脉幅解调器(6)输出信号中的直流分量和脉动分量分离，带通放大器频带约为2Hz～20Hz，低通放大器频带约为0Hz～2Hz。脉动分量反映指尖血容积随脉搏的变化，直流分量的变化反映气袖在充放气过程中指尖平均血容积的变化。脉波传感器(4)检测不戴气袖的手指的指尖平均血容积，其输出调幅脉冲信号经放大和解调，解调输出信号经放大后作为参考信号。压力传感器(13)将气袖压力转变为电信号，送放大器(14)进行放大，其输出信号为反映气袖压力变化的压力电信号。A/D转换器(17)将脉动分量、直流分量、参考信号和压力电信号转换成数字信号，并送入单片机(18)进行处理。其处理方法是根据自适应干扰消除原理，以参考信号的漂移抵消直流分量的漂移，在气袖充放气过程中，根据直流分量的变化来识别血压，当直流分量开始增加或脉动分量从无到有时，将压力电信号转变为收缩压，当直流分量由增加或脉动分量从无到有时，将压力电信号转变为收缩压，当直流分量由增加趋于稳定时，将压力电信号转变为舒张压，当直流分量由减小趋于稳定时，将压力电信号转变为静脉压。处理结果送显示器(19)显示或经接口电路(线0)送个人电脑。气袖(12)在自动充放气方式下，单片机通过电机(16)、控制气泵(15)的充放气，使其有合适的充放气速度。
本发明的优点(一)本发明的血压测量方法，不仅能用于无创测量动脉收缩压和舒张压，也能用于无创测量静脉压。根据该方法，可做成便携式电子血压计，也可做也血压测量装置用于监护系统。
(二)本发明的血压测量装置能无创测量手指、脚趾或上下肢体某一部位的动脉和静脉血压;该装置可通过输出接口与个人电脑连接，实时显示指脉波，指尖平均血容积和气袖压力，由此观察气袖下动脉和静脉的血流状态，了解血压测量过程。另外，可储每次血压测量结果，心率和其他有关信息，画出血压长短趋势图，建立个人保健资料档案。
权利要求
1.一种无创血压测量方法，其特征在于将气袖和脉波传感器置于同一个手指或脚趾，通过气泵控制气袖的充放气，改变气袖下动脉和静脉的血流状态，脉波传感器检测由于血流状态变化所引起的指尖平均血容积的变化，血压测量系统利用指尖平均血容积的变化，测量动脉收缩压、舒张压和静脉血压，其方法是在指尖平均血容积开始增加时，测量动脉收缩压，由增加趋于稳定时，测量动脉舒张压，由减小趋于稳定时，测量静脉压；将另一个脉波传感器置于一个不戴气袖的手指或脚趾，检测其指尖平均血容积，作为参考信号，根据自适应消除干扰原理，消除戴气袖的手指指尖平均血容积的漂移，提高静脉血压测量的准确性。
2.一种无创血压测量装置，其特征在于它包括脉冲发生器、驱动器、脉波传感器、脉冲放大器、脉幅解调器、带通放大器、低通放大器、气袖、压力换能器、差分放大器、气泵、电机、A/D转换器、单片机、显示器和输出接口，其中脉波传感器由红外发射二极管和接收二极管组成;脉冲发生器产生周期性窄脉冲，通过驱动电路分别驱动主从脉波传感器中的发射二极管，发射红外脉冲光，红外脉冲光透射过手指尖后，被接收二极管接收并转变为调幅脉冲信号，其幅度携带有指尖血容积变化的信息，主传感器输出的调幅脉冲信号经过脉冲放大后进行解调，其解调器输出信号分别送带通放大器和低通放大器，带通放大器输出脉动分量，低通放大器输出直流分量，脉动分量反映指尖血容积随脉搏的变化，直流分量的变化反映气袖在充放气过程中指尖平均血容积的变化，从传感器输出的调幅脉冲信号同样经过脉冲放大后进行解调，但解调器输出信号只送低通放大器，其输出信号作为参考信号，它的变化反映心率、心输出量等因素的影响，压力换能器和差分放大器将气袖压力转变为压力电信号并加以放大，A/D转换器分别将脉动分量、直流分量、参考信号和放大后的压力电信号转换成数字信号，并送入单片机进行处理，处理方法是根据自适应干扰消除原理，以参考信号的漂移抵消直流分量的漂移，在气袖充放气过程中，根据直流分量的变化来识别血压，当直流分量开始增加或脉动分量从无到有时，将压力电信号转变为收缩压，当直流分量由增加趋于稳定时，将压力电信号转变为舒张压，当直流分量由减小趋于稳定时，将压力电信号转变为静脉压，处理结果送显示器显示或经接口电路送个人电脑，气袖的充放气受单片机控制。
全文摘要
本发明为一种血压测量方法及装置。方法为利用指尖平均血容积在气袖充放气过程中发生的变化来识别动脉和静脉的血流状态，测量气袖下的动脉压和静脉压；该装置用主从脉波传感器将指尖血容积转变为电信号，用低通放大器和带通放大器将主脉波传感器输出信号中的直流分量和脉动分量分离，用从脉波传感器输出的信号作为参考信号，单片机利用参考信号消除干扰，利用脉动分量的有无和直流分量的变化，识别动脉压和静脉压。其优点为能用于无创伤测量动脉压和静脉压。
文档编号A61B5/021GK1098277SQ9410423
公开日1995年2月8日 申请日期1994年4月22日 优先权日1994年4月22日
发明者林天 申请人:王奎健