血压测量设备的制造方法_2

文档序号:9815418阅读:来源:国知局
,以便近端传感器在远端传感器之前启动。该程序提供 了第一质量控制。有利的是,具有相等特点的第三电容式压力传感器P3用来测量环境压力 信号。从源自动脉传感器P1,P2的信号中减去源自环境压力传感器P3的信号,以补偿由测量 点高度变化(即,体位改变,测量点位置相对于心脏的变化)和大气压力改变引起的变化。该 信号可以在数厘米的分辨率的情况下,产生高度改变,并且因此测量动脉压力传感器的垂 直位置的改变。例如,如果环境压力突然升高或减小(即,在上肢运动期间、爬楼梯期间、或 开门或关门期间),这立即在动脉传感器读数和脉搏波的幅度中得以反映。
[0027]利用本发明的实施例,信噪比可以连续被最大化。例如,除了 PWV明显减慢之外,抬 高手部高于头部还导致脉搏波的幅度大大降低。这使得难以可靠地检测到用于精确PWV计 算所需的波的关键相位(即,脉搏波的波足相位(foot-phase))。本发明的主要兴趣之一是 得到全身动脉压力,其在手腕处的压力读数是近似值。由于除了初始校准程序(见下文,得 出从心脏水平到手腕区域的距离)之外,可以使得在患者运动期间连续检测测量点高度改 变并且相应地补偿读数,所以第三传感器P3读数还可以用来推断全身压力。它还可以用来 建模高度的迅速改变(即,垂下和倒下)。
[0028]另外,根据实施例,作为示例,手部运动和其它高度改变(即,垂下和倒下)可以附 加地或独立地通过加速度计(诸如3D MEMS加速度计)进行检测,该加速度计可以被配置成 能够检测上肢运动并且提供指示作为示例的行走、站立、端坐和仰卧的信号。
[0029]如图3中所描述的方法B。
[0030]从理论上讲,在减去环境压力值之后,动脉压力传感器可以提供动脉压力值,至少 在用后续校准程序(见下文)校准和进行算法的单独拟合的时候。然而,这在很大地取决于 其中传感器对动脉压缩的压力(即,安装压力)。由于这难以标准化,所以这些读数作为绝对 值被认为不是可靠的,但可以用于在给定安装压力保持恒定的情况下,检测动脉压力的显 著相对改变。该方法利用P1或P2、以及传感器P3。可以在传感器(P1/P2)中仅一个正常工作 的情况下得出值,并且提供可以检测血压的显著相对改变的备用测量方法
[0031] 基线校准程序
[0032] 环境压力传感器用于基线校准。应当执行血压测量,以使测量点停留在距离心脏 恒定距离处。因为大气压力是高度的函数,所以环境压力传感器可以在几厘米的分辨率的 情况下得出垂直位移或高度相对于海平面的改变。因此,该系统自动对不同的测量条件进 行校准,而不管高度。这提供了第二质量控制(C2)。为了将相对测量转换成绝对测量,执行 患者特定校准程序,以使当仰卧时,上肢以相对于水平面90°的角度平直抬高。根据示例性 实施例可以通过加速度计(例如,3D MEMS加速度计)监测该程序,并且当实现90°的角度时, 执行PWV计算算法。使用等式(1 ),其中Ah是高度改变,P是这被认为是恒定的血液浓度,并 且g是所计算的流体静压(八?^_^1。)的绝对改变的重力常数:
[0033] A Phydrostatic = A hpg ( 1 )
[0034] 使用该等式,来自动脉传感器的压力值可以被校准为绝对值。这提供了第三质量 控制(C3)。该程序还得出从身体到手腕的近似距离Ah以用于连续自动校准序列。在这种背 景下,环境温度的改变被认为是不显著的。为了得出另一个,动脉压力的潜在更可靠的测 量,得到两个其它参数。通过数学算法计算脉搏波从近端传感器传播到远端传感器(pl,p2) 所需要的时间(即,脉搏传送时间,PTT),该数学算法跟踪已知对脉搏波的反射不敏感的脉 搏波的波足(f 〇〇 t)处的特定点。结果是脉搏波速度(PWV)和PTT。已经示出PWV和PTT的变化 以很好地与全身动脉压力的变化相关。然而,人际相关较弱。信号处理算法可以集成在部件 本身的信号处理单元中或位于远程后端系统中。
[0035] 首先,通过利用Moens-Korteweg等式(2)得到绝对压力值,其中,t是动脉壁的厚 度,d是动脉的直径,p是这被认为是恒定的血液浓度,并且E是反映动脉壁弹性的杨氏模量。 当PWV已知时,该等式还可以用来得到与未来心血管事件的概率相关联的参数E:
[0036]

[0037]杨氏模量E不是恒定的,而是随压力而变化。E对压力的依赖性由等式(3)示出,其 中,Eo是零压力模量,a是血管常数(实验性地验证aiO.OnmmHg^1),?是压力,e是欧拉数 (2.71828---):
[0038]
(3)
[0039] 当等式(2)代入(3)时,得出等式(4),该等式(4)描述了PWV与P和零压力弹性Eo的 关联性。
[0040]
[0041] 从该等式中,可以得出P:
[0042]
《5》
[0043] 特别重要的是,当压力P已知时,从该等式Eo或随后的E还可以得出描述零压力弹 性或杨氏模量E与PWV的关联性,或者通过外部测量设备或通过先前描述的方法(A)得到,其 至少当在可以在恒定安装压力条件(Eo = PWV2pd/[teaP]或者E = PWV2pd/t)下执行测量时,在 足够的准确度的情况下利用。这些参数可以用在预测未来心血管事件或用在监测治疗响
应。
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
[0048][0049] 特别重要的是,当P和PWV已知时,从等式(10)中可以容易地得出a。
[0050]
[0051 ]
[0052]从等式(12)中我们可以看出,假设获得了常数K,则很容易得到压力。在校准程序 期间,等式(1)成立,并且由于Ah直接从环境压力传感器获得(或来自加速度计数据,如本 文献中别处所公开的),所以APhydrost#。的绝对值是已知的:
[0053]
(1)
[0054]在校准程序期间,当上肢抬高时,流体静压改变。将等式(1)代入等式(12)得出:
[0055] (13)
[0056] (14^
[0057]因此,在校准程序期间,可以获得患者特定和测量特定常数K。最佳程序是首先在 校准程序期间使用等式(14)确定K,然后在压力P作为PWV的函数的情况下,将K代入等式 (⑵。
[0058]
[0059] 上肢位置相对于身体的改变导致流体静压变化。由于环境压力传感器P3连续报告 高度改变,所以这些改变可以很容易地加以补偿。由于没有身体参考高度传感器,所以当系 统在恒定高度下使用时,仅应用这些考虑。因此,该系统可以被构建,以使等式(15)用校正 上肢位置相对于心脏的变化的流体静压项(八?^_^ 1。_。311^*1。")代替。根据在基线校准期 间所确定的高度相对于默认设置点的改变,该项是正或负:
[0060] :16)
[0061] 可替代地或作为补充函数,可以利用两个加速度计来实现得出Ah和A ?11_。_^。_。^版^。11并随后得出八?1¥。#^^。11的基线校准程序。根据实施例,即使在没有压 力传感器P3的情况下,这也可以实施。当这两个加速度计中的三个3D加速度计轴线之一位 于垂直于腕带并且平行于上肢的轴线时,因此能够沿着上肢的轴线在距离n(近端加速度 计)和r2 (远端加速度计)处测量离心或径向加速度ai和a2。
[0062] 在以下等式中,所指定的两个测量位置处的径向加速度如下,其中,c〇是角速度:
[0063]
(17)
[0064] 两个加速度计之间的加速度差是:
[0065]
(18)
[0066] 随后,令D为两个加速度计之间的固定距离(D = r2_ri):
[0067]
(19)
[0068]其得出上肢的角速度:
[0069]
(20)
[0070] 然后可以计算出当直立站立或端坐(即,严格水平)时上肢相对于患者的垂直轴线 弯曲90°的角度时等于Ah的腕带的中心处的半径r=(r2+ri)/2。可以计算出在上肢的严格 水平摆动期间腕带中心处的离
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