专利名称：一种新型电子血压计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子血压计，特别是利用心电信号来进行脉搏波识别的电子血压计背景技术血压是人体非常重要的生理参数，对血压进行检测在临床上十分重要，有利于早期发现和鉴别高血压类型，提出合理的治疗建议。血压测量方法可以分为人工和自动两类，其中的电子血压计具有自动检测的功能。考虑到血压测量的精度及可靠性等因素，目前绝大多数电子血压产品都采用振动法测量原理。
振动法利用袖带充气来阻断动脉血流，经由压力传感器就可以检测出袖带内因血流脉动而产生的气体振动波，即脉搏波。该方法将不同的袖带压力下的脉搏波幅度变化特征记录下来，以此计算出人体血压的大小。
目前电子血压计中多采用波形匹配法来抗干扰和识别振动波，即一开始袖带充气至最高压力。然后按一定规律使袖带缓慢放气，要求在同一的静压上采集到两个相匹配的振动信号方才有效，所谓波形匹配，即两个脉搏波信号的幅度、波形以及两个脉搏波之间的时间间隔与心动周期需要大致相同。这种方法能够除去一定的外部干扰，但是由于袖带内的气囊对外界干扰较敏感，测得的脉搏波也就非常容易受到外界振动的影响，一些轻微的手臂运动、充气袖带的振动、气管的振动或人的身体运动都会导致较大的压力波动从而造成较大的压力测量误差。另外如果当测量血压者出现了某种病理状态，比如心律失常，脉搏波节律及形状会发生变化，甚至出现脉搏漏搏(如二次心跳只出现一次脉搏波)，这又会造成脉搏波的识别错误，从而导致电子血压计测量的失败。
为了解决上述问题、加强抗外界干扰能力，本实用新型采用心电相关法，将人的心电信号作为同步信号来帮助识别脉搏波信号。因为在测量过程中，轻微的肢体运动对QRS波识别所造成的影响远不如对压力信号的影响那么明显，因此可以用心电信号来帮助识别已得到的、不正常的脉搏波是否是由于外界干扰引起的。
此外心电与血压之间还存在着比较确定的关系，我们知道血液在血管内流动而对血管壁产生的侧压就是血压。人体内的血液循环是心脏不断的舒张、收缩的结果，可以说心室的收缩射血，是产生动脉压力即血压的直接来源。心脏的跳动是由于心脏受其自身所产生的电位刺激，使得窦房结产生的兴奋依次转向心房和心室的心肌细胞而产生的，这种微弱的生物电可以在人身体表面测量出来，即心电信号。
当我们用两个或三个电极在身体表面构成回路并经放大处理后就获得了非常重要的心电信号(请参阅《医学仪器上册》高等教育出版社61-113页)。很明显，心肌收缩是由心电所激发的，正是由于心脏电信号的刺激，心肌做收缩、舒张机械运动，才产生了血压。本实用新型也正是利用这种关系，在测血压的同时提取心电信号，把心电信号作为同步信号来帮助识别脉搏波信号。
至目前为止，人体测量心电都采取的是胸导联或四肢导联的方式，即测量装置连接着若干贴附于测量者胸部周围的外接一次性电极，或者用心电夹子夹住手腕及脚腕。但是人们使用电子血压计时，如果也同样采取这种若干外接电极贴附在人身体上或夹住人的四肢的方式，就会感到既不方便又不舒服，同时还增加了测量成本。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种利用心电信号来进行脉搏波识别的电子血压计。本实用新型的主要目的在于利用手部接触导联方式作为心电采集的手段来替代常见的胸导联或者四肢导联，大大方便了血压的测量，也降低了血压测量成本。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案利用人体心电作为同步信号来识别脉搏波，心电采集采用手部接触导联方式。心电的采集必须要有至少两个电极接触人体体表的两个不同部位以构成差动输入，并经过一系列的放大、滤波电路处理后才能实现。以上所述的人体体表的两个不同部位，举例来说，当一个电极已经位于人体左手后，另一个电极就应该置于右手，脚上或胸腹部。通常为了方便，常采用两电极方案，有时为了提高抗干扰能力也会采用三个或更多的电极方案，以构成反馈回路，具体原理参见(《医学仪器上册》高等教育出版社61-113页)，在本发明中采用手部接触的方式来构成差动输入，即通过以下几种方式来得到心电信号第一种方案是袖带电极和触摸电极构成。其中袖带电极位于血压计袖带的内侧，电极可以用金属或其他导电材料构成，可以是条状，环状或其他形状，充气后，这个附在袖带内侧的电极能与手臂皮肤接触；而触摸电极安置在血压计本体上，通过手指触摸与电极相接触。为了构成信号回路，若袖带缚于左手，则应该以右手接触血压计本体上的电极键，反之亦然。触摸电极数目还可以是两个或更多个，以构成心电反馈回路、获得更好的心电信号，此时至少有一个手的两个部位同时触摸电极或在袖带上做有两个电极。
第二种方案全由触摸电极构成。在血压计的本体上安置有两个或两个以上的触摸电极，血压测量时双手必须各用一根手指按住血压计本体上的触摸电极作为两个差动输入端，以构成心电信号回路；当触摸电极数目在两个以上时，用双手其他手指接触多余的触摸电极形成反馈回路。
第三种方案由独立于血压本体的手持电极构成。手持电极不与血压计本体直接相连，而是通过导线与血压计相连接。测量时用户两手各握一个手持电极以构成心电信号测量回路。
第四种方案是由袖带电极与独立手持电极构成。其中一个电极安置在袖带内侧，另一个电极是独立手持物，测量时袖带充气，袖带内侧的电极接触手部皮肤构成一个输入端。另一手握住独立手持电极以构成另一输入端。
第五种方案由血压计本体上的电极与独立手持电极构成。测量时一个手的手指接触血压计本体上的接触电极，另一手握住独立手持物电极，由此构成两个心电信号输入回路。
通过以上方式得到微弱的心电输入信号，该信号经过放大电路的进一步放大和滤波电路的处理后获得有用的心电信号。
在血压测量时，脉搏波信号与通过上述方案所得到的心电信号被同时采集。由于脉搏波是心脏搏动引起的，而心脏搏动是由于心脏的电活动产生的，即心电信号与脉搏波之间存在着密切的关系，利用这种关系我们可以用心电信号来帮助识别脉搏波。
例如可以取人体心电中幅值较大的R波作为同步信号。据研究证明，在短时间内心电信号中R波与脉搏波起始点的间隔不会因为人体的生理变化而改变，而仅仅取决于心脏到袖带之间的距离，所以对于同一个人来说上述时间间隔是一个确定的值。如果在血压测量时由于人肢体轻微运动或袖带振动等种种原因而产生了外界干扰，由于采集到的是一些叠加了外界干扰而变形的脉搏波，这样就经常造成误判断。相比较而言，心电采集时受外界轻微运动干扰的影响不是很大，因此我们可以利用采集到的R波来对脉搏波进行定位与识别。另外有些心脏病人存在心律不齐，也会影响脉搏波的识别，如二联律时每两次心跳只有一个脉搏波传到手上，这样就造成误判断，用心电信号可以方便地识别出二联律，也就避免了误判断。
为了防止出现因电极没有接触或接触不好从而影响血压计算的情况，本血压计在软件上做出了优化处理。当判断没有检测到心电信号后，本血压计自动采用一般电子血压计所采用的波形匹配法来计算血压值，但同时会在液晶屏上显示出“电极脱落”字样。待测量者发现问题、纠正错误后，“电极脱落”字样消失，算法就自动转成利用人体心电作为同步信号来识别脉搏波方式，这才是血压计运行的正常方式。
本实用新型的特点在于具有心电测量功能，更重要的是利用心电来帮助对脉搏波的识别，使某些心脏病患者也能用电子血压计测出准确的血压，同时提高了抗干扰性能。获取心电的方式非常简单、方便、易行，不像一般心电图机利用若干贴附在测量者胸部周围的外接电极，或心电夹子夹住手腕及脚腕；在算法上又综合了波形匹配法和心电波形波相关法，扩大了电子血压计的适用范围，也提高了电子血压计的准确性。
图1为本实用新型电子血压计的原理框图图2为本实用新型电子血压计方案1的外观图图3为本实用新型电子血压计方案2的外观图图4为本实用新型电子血压计方案3的外观图图5为本实用新型电子血压计方案4的外观图图6为本实用新型电子血压计方案5的外观图图7为内侧附有电极的袖带的外观图图8为心电信号与脉搏波信号关系图具体实施方式
如图1所示，微处理器15与液晶显示屏18、存储器24相连，放置在袖带中的压力传感器12将压力振动信号转化为电信号并经放大电路20处理后，进入A/D转换电路21，转换形成的数字信号随后为微处理器15读取。心电采集装置22采取手部接触导联的方式获得心电信号，此后心电信号经由屏蔽导线连至放大电路20，经过放大处理以及接下来的A/D转换，形成数字信号最后为微处理器15读取。电子血压计中袖带11的充气、放气动作的完成依靠微处理器15控制电磁阀驱动电路16和气泵驱动电路25，通过打开和闭合电磁阀14和气泵13来完成。另外血压测量启动按键3、血压测量停止按键4以及血压计开关5，皆经过按键电路23与微处理器15相连。
图2、图3、图4、图5和图6为本实用新型电子血压计的5种具体的实施方案，本电子血压计外壳上设有液晶显示屏18以提供信息的输出，在液晶屏右侧的数值区可以显示心率、收缩压、舒张压、平均压以及“电极脱落”等多种信息；另外微处理器15能将测量出的血压值存储起来，记录在存储器24中，总共可以记录300条，而且还能将这些点在液晶屏的左侧以曲线趋势图形式表现出来，以便测量者翻看和掌握血压变化趋势。
液晶显示屏18的下方共设有两个或三个触摸电极键2；在液晶显示屏18右侧从上至下依次设有三个按键血压测量启动按键3，血压测量停止按键4，以及血压计开关5。血压计本体外另有袖带11，该袖带的内侧附有电极17，电极的形状可以是条状或环状或别的形状；独立手持物体6也在血压计本体之外，独立手持物体6表面附有电极7，袖带电极17和手持电极7都与屏蔽导线10相连，连接至血压计内部放大电路20；血压计内部还有对袖带进行充气的气泵13，以及控制袖带气体放出的电磁阀14；血压计的左侧开孔，有导气管9接入，用于连接气泵13和袖带11，当使用内侧附有电极的袖带时，袖带上的电极17通过屏蔽导线10传送采集到的心电信号，屏蔽导线10附在袖带导气管9上，一起进入血压计；图7为内侧附有电极的袖带示意图，在袖带11内侧的袖带电极17呈条状，该电极靠近袖带外部并与屏蔽导线10相连，取出人体体表心电信号；屏蔽导线10可以外贴或内嵌在袖带的导气管9的管壁上或位于导气管9的管芯内，两者一起进入血压计内部。
图8为实际测出的人体心电信号与脉搏波信号间关系，其中图8的上半部是测出的心电波形，而下半部则是脉搏波的波形，如果我们选取心电信号中幅值最大的R波作为参照点，脉搏波中的一些有用的特征值与参照点R波之间的时间间隔基本不变。图8中选取的是参照点与脉搏波最高点之间的时间间隔，从中可以看出三段测量的时间间隔在误差允许的范围内，可以认为完全相等。由于袖带内的气囊对外界干扰较敏感，使得的脉搏波也非常容易受到外界振动的影响，一些轻微的手臂运动、充气袖带的振动、气管的振动或人的身体运动都会导致较大的压力波动从而造成较大的压力测量误差。相对而言，轻微的肢体运动对QRS波所造成的影响要小的多，通过判断脉搏波特征值与R波之间的时间间隔是否在误差允许的范围内，就能去除外部干扰。
本实用新型电子血压计的五个方案，区别仅在于心电采集装置不同，但都是采取手部接触导联，使人体的手部分别接触两到三个电极，从而构成心电回路。以方案一为例，实际使用时，首先需将袖带缠绕住测量者左手肘部或手腕部，使袖带上附带的环行或长条形电极紧贴皮肤，见图2，同时患者用右手手指按住电子血压计外壳上的触摸电极，开启血压测量启动按键3，气泵充气后使得袖带内压力值高于测量者的收缩压，然后测量开始。微处理器控制电磁阀的开闭，使袖带内压力按一定的比例不断下降，当在某一确定的静压力值下，按振动法能识别出两个相一致的振动波后，电磁阀才能开启使袖带内压继续下降，微处理器记录下这一系列变化的脉搏波幅值，并且对测出心电采取一定的算法，就计算出测量者的血压。
若测量期间电极脱落，血压计就自动采用波形匹配法计算血压值，但会在液晶屏上显示“电极脱落”字样，此时有心脏病的患者，测出的血压将不准或者是测量失败；只有当测量者纠正错误后，“电极脱落”字样消失，计算转成心电波形相关法。
权利要求1.一种利用心电信号进行脉搏波识别的电子血压计，包括血压计本体、液晶显示屏、微处理器、气泵、电磁阀、心电采集和放大装置，其特征是心电采集采用手部接触导联的方式，手部接触导联可以是内侧做有电极的袖带与设在血压计本体上的触摸电极的组合，或是内侧做有电极的袖带与含有电极的独立手持物的组合，或是两根含有电极的独立手持物体，或是两个或两个以上的设在血压计本体上的触摸电极键，或是设在血压计本体上的触摸电极与含有电极的独立手持物体的组合。
2.根据权利要求1所述的电子血压计，其特征在于手部接触导联为内侧做有电极的袖带与设在血压计本体上的触摸电极键的组合，缚紧袖带后充气时，袖带内侧的电极能与手部皮肤接触，所采用的电极可以呈环状，条状或其他形状，设在血压计本体上的触摸电极数目至少是一个，所有的电极皆经过导线连接至血压计内放大电路。
3.根据权利要求1所述的电子血压计，其特征在于手部接触导联为两根包含有电极的手持物体，该手持物独立于血压计本体，通过导线连接至血压计内放大电路。
4.根据权利要求2所述的电子血压计的袖带，其特征是袖带上的电极与血压计本体之间通过导线相连，导线位于导气管管路内或导气管管壁上。
专利摘要本实用新型公开了一种利用心电信号进行脉搏波识别的电子血压计。本血压计同时采集心电信号和脉搏波信号，利用心电信号与脉搏波之间的关系来帮助从压力信号中提取出脉搏波，并根据脉搏波的特征值计算出血压。血压计的心电采集采用手部接触导联的方式。本实用新型与现有的电子血压计相比具有受外界干扰影响小，抗干扰性能强，对于某些心脏病，也能准确测量血压，体积小、测量方便等诸多优点。
文档编号A61B5/0402GK2707188SQ20042002111
公开日2005年7月6日 申请日期2004年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者洪明, 潘卫江 申请人:洪明