光学传感血压计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械、单片化反射式光学传感器、数据信号处理(DSP)、连续实时彩色显示、语音播报和报警、全球定位系统(GPS)、Zigbee无线通信、web服务器及互联网等技术领域。具体地说，是一种根本区别于传统袖带水银柱血压计和袖带电子血压计这一领域革命性突破和进展的全新一代穿戴式高精度实时光学传感智能血压计。
【背景技术】
[0002]1628年，威廉?哈维(英国科学家)注意到当动脉被割破时，血液就像被压力驱动那样喷涌而出。通过触摸脉搏的跳动，会感觉到血压。1835年，尤利乌斯?埃里松发明了一个血压计，它把脉搏的搏动传递给一个狭窄的水银柱。当脉搏搏动时，水银会相应地上下跳动。医生第一次能在不切开动脉的情况下测量脉搏和血压。但由于它使用不便，制作粗陋，并且读数不准确，因此其他的科学家对它进行了改进。血压计根据水银柱的高度测量血压，气压计以同样的方式测量气压。I860年，艾蒂安一朱尔.马雷(法国科学家)研制成了一个当时最好的血压计。它将脉搏的搏动放大，并将搏动的轨迹记录在卷筒纸上。这个血压计也能随身携带。马雷用这个血压计来研究心脏的异常跳动。
如今医生使用的血压计是希皮奥内.里瓦一罗奇(意大利科学家)在1896年发明的。它有一个能充气的袖带，用于阻断血液的流动。医生用一个听诊器听脉搏的跳动，同时在刻度表上读出血压数。
随着人类社会的进步和科技的飞速发展。在科技高度发达的现代社会血压计不断的更新换代。市面上也出现了各种电子血压计。
[0003]第一代电子血压计(G1-NIBPM):使用的技术:MWD技术(减压时测量)使用的主要元器件:快速加压气泵、电子快速排气阀、机械式定速排气阀、气压压力传感器测量特点:快速加压到某一压力值，通过一个机械式定速排气阀按2?7mmHg/s的速度放气，并在此放气的过程中进行血压测量。特征1:使用了两个排气阀------电子快速排气阀、械式定速排气阀；特征2:初始的加压压力大多设定在200mmHg左右，强调加压速度要快，通常10秒钟以内达到设定的加压值；特征3:加压刚停止时，放气速度超过7mmHg/s，几秒钟之后才能大致稳定在2?7mmHg/s。这一代产品由于机械式定速排气阀的不稳定性(原理性缺陷),一般会提高初始的加压压力，如目前大部分国产血压计，初始的加压压力大多设定在190?200mmHg，这在一定程度上可以克服加压刚停止时放气速度造成的测量不稳定的问题。
[0004]第二代电子血压计(G2-NIBPM):使用的技术:MWD技术(减压时测量)使用的主要元器件:加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器测量特点:由于采用了电子控制排气阀的伺服技术(ECV SERVO TECHNOLOGY)，定速排气的速度真正做到了定速，并能根据测量者的血压进行智能加压，测量结果更加稳定(其他影响因素除外)。特征1:只使用一个排气阀------电子控制排气阀，同时用于定速排气及测量结束时的快速排气；特征2:智能加压。即血压计会在加压过程中预先对测量者血压进行一次粗略的判断，从而决定最终需要加至的压力值，通常压力值加至测量者收缩压+30mmHg左右；特征3:放气速度一开始就能稳定在3?4mmHg/s上。第一代与第二代的测量技术又统称为MWD技术(减压时测量)，与下述的第三代MWI技术(加压时测量)相对应。
[0005]第三代电子血压计(G3-NIBPM):使用的技术:MWI技术(加压时测量)使用的主要元器件:伺服加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器测量特点:匀速加压，并在加压的过程中进行血压测量。特征1:使用伺服加压气泵------控制加压速度，并在加压过程中测量血压；特征2:只使用一个排气阀------电子快速排气阀，用于测量结束时的快速排气。这一代电子血压计的技术难度是MWI技术(加压同步测量)，目前国际上掌握这一代技术的公司大致有如下几家:金亿帝、欧姆龙、松下。第三代电子血压计技术------MWI技术(加压时测量)已经成为腕式电子血压计的主流技术，第三代腕式电子血压计仍然需要充气袖带。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服水银柱血压计和电子血压计都需要充气袖带的不足，提供一种由单片化反射式光学传感器、数据信号处理(DSP)、连续实时彩色显示、语音播报和报警、GPS定位、Zigbee无线通信、web服务器及互联网等技术研发的穿戴式光学传感血压计，就像戴只手表一样，人们在任何地方都能轻松全天候连续实时观测自己的血压数据和/或按需听取血压数据的语音播报，并在血压突然异常变化时即刻语音报警，同时还可实时向医生的电脑或智能手机上传血压信息；
[0007]本发明的另一个目的是，建立PC机的web服务器，可将本光学传感血压计Zigbee模块传来的血压信息通过互联网实时上传给医生和120急救中心电脑或智能手机，医生就能远程实时监控病人血压变化并且获得数据，120急救中心还可用GPS对病人位置即刻定位及时作出反应，以利更主动的介入疾病的预防、控制和治疗，大大降低高血压患者死亡率。
为实现以上目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0008]应用光学传感技术:光学传感器是将光信号转换成电信号的器件，它的突出优点是:速度快、灵敏度高、结构简单以及由于具有很强的抗干扰能力而形成的高可靠性。单片化反射式光电传感器是把红外光(波长940nm)和红光(波长660nm)两个LED和光电晶体管集在一个封装，体积只有1.9mm*2.6mm*0.8mm大小；升级产品可采用发光波长为570nm绿色光LED和光电晶体管组合的小型C0B封装，与红外光相比绿光反射率更高，测量感度更高，同时提高了 S/N比特性；进一步升级产品还可以采用新一代蓝宝石传感系统(Thenext-generat1n sapphire sensor system)。细小的反射式光电传感器可以搭载到任何设备之上，如手表、手镯、钢笔、鼠标、内衣纽扣等，能持续不间断地检测，不对日常生活造成任何干扰。光学传感器可以测量出精确和强大的血液动力计量生理读数，并以高保真的信号传递，每个信号的传递所需时间大概为十亿分之一秒，从而可以实现实时监测和记录血压变化，光学传感器检测精确度高，如无能量输入则不需调校，可以取得比现有血压计更加精准的血压数据。
[0009]应用郎伯.比尔(Lambert-Beer)定律建立反射光波与人体动脉血压之间关系的理论数学模型，并用MATLAB软件进行仿真验证:首先分析了郎伯.比尔定律与光电容积变化波之间的关系；第二，分析郎伯.比尔定律与人体动脉血压之间的关系，通过对郎伯.比尔定律的扩展推导得出人体动脉收缩和舒张压的表达式；第三，基于郎伯.比尔定律与人体动脉血压关系的推导过