专利名称：脉搏压力信号的量测系统及其量测方法
技术领域：
本发明涉及一种脉搏压力信号的量测系统及其量测方法，特别是一种利用阵列组合的气囊感测人体四肢脉搏信号的量测系统及其量测方法。脉搏压力信号是指由感测器获取压脉袋内的压力信号，以下简称为脉压信号。
背景技术：
在人体的循环系统中，对于诊断心血管系统疾病的方法，西医方面有心电图、血管摄影术、超音波照影术、侵入式导管血压波形量测等方式。然而，传统中国医学方面也有一套完整的诊脉法，此方法亦是许多研究欲将之科学化的目标。
一般人手腕上的动脉有二条(即桡骨动脉和尺骨动脉)，大拇指下端的是桡骨动脉，一般是诊脉时所取用的位置。中医脉诊即是透过探寻桡动脉的搏动所得到信息，以判断人体内外的生理病理变化。有些研究认为这些信息与血液的流变状态、分配比例及心脏的频率、节律等参数有关，因此中医脉诊的内容丰富，是值得探究的一种诊断方法。中医对脉诊的定义与西医对血压的定义具有相似之处，两者皆是从血管外施以压力，而后逐渐降低压力，以观察血管的反应状态。传统中医脉诊乃是透过医者手指的指腹放至腕部桡骨动脉位置，同时利用三指施予特殊按压技巧进而感知脉象变化，经由综合所有讯息以辅助病证的诊断。目前，虽有脉诊仪器的先前技术，但大多是采以单点感测器以垂直直立于单一桡动脉血管进行量测，不仅无法简便且精确地模拟医者三指按压血管，其量测的过程亦具有相当的困难度，并且费时费力。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种脉压信号的量测系统及其量测方法，利用阵列组合的气囊在充气与泄气时不同程度的膨胀状态，间接地施予压力于动脉血管上，达到阻挠血流并且量测脉搏压力的功效。本发明的另一目的在于提供一种脉压信号的量测系统及其量测方法，透过不同施压样式的序列组合条件，控制气囊的充气与泄气，进一步地模拟中医师把脉时手指的复杂操作手法。本发明的再一目的在于提供一种脉压信号的量测系统及其量测方法，可运用于监视心血管生理功能或中医脉诊科学化的领域，藉由非侵入式电子诊断仪器所测得的脉压信号及参数，评估心血管功能或建立中医脉诊的图谱数据库，提供实际的数据作为判断及参考的依据，并且辅助医师在临床上长期监测及心血管生理分析的用途。为达到上述目的，本发明提出一种脉压信号的量测系统及其量测方法，不仅可量化医者脉诊时所施予的压力大小及客观纪录，更可模拟医者以经验性三指手法按压血管的技巧。本发明公开一种脉压信号的量测系统，包括一感测装置与一主机装置。感测装置包含至少一气囊，且气囊位于一人体四肢动脉上。主机装置用以控制气囊的囊内压力，并且量测其囊内压力的变化，以取得人体四肢动脉的脉压信号。本发明另公开一种脉压信号的量测方法，包括以下步骤将具有至少一气囊的感测装置置于一人体四肢动脉上；控制气囊的囊内压力至一特定压力值；以及当气囊的囊内压力达到特定压力值时，纪录人体四肢动脉的脉压信号。本发明的有益效果在于，通过本发明提出的脉压信号的量测系统及其方法，可利用一个或一个以上的气囊(例如=MXN阵列式气囊)进行脉搏信号的测量，其实施方式可在不同阵列样式的组合条件下，达到阻挠血流并且量测脉搏压力的效用。除此之外，本发明的量测系统及其方法，更可依据不同需求而改变气囊的囊内压力，并且气囊阵列亦不限定以一种排列量测方式为限，其方法可在不同施压样式之序列组合条件下，进而模拟中医师手指在把脉时的复杂操作手法。
图I为根据本发明实施例的量测系统的系统示意图。图2A为根据本发明实施例的感测装置的结构示意图。图2B为根据本发明实施例的气囊在充气前的结构示意图。图2C为根据本发明实施例的气囊在充气后的结构示意图。图3为根据本发明实施例的气囊结构的分解示意图。图4A为根据本发明实施例的量测系统的系统方块图。图4B为根据本发明另一实施例的量测系统的系统方块图。图4C为根据本发明另一实施例的量测系统的系统方块图。图5为根据本发明实施例的量测系统的操作示意图。图6为根据本发明实施例的脉压信号的量测方法的步骤流程图。图7为根据图4A的气囊在不同排列组合下量测时的施压样式图。图8为根据本发明实施例的脉压信号的量测方法的步骤流程图。附图标记说明10_感测装置；12_气囊；12a_压力感测器；16_定位架；18_手腕；20-主机装置；30-气管；102-气口 ； 104-上盖；106-折翼层；106a_开孔；108-下盖；202_微处理器；204_储存装置；206_通讯装置；208_压力感测电路；210_显示装置；212-滤波电路；214_模拟数字转换器；302_空气帮浦；304_泄气阀；306_电磁气阀。
具体实施例方式请参阅图1，为根据本发明实施例的量测系统的系统示意图，此种量测系统适于感测一人体四肢动脉的脉压信号。以下所述的实施例，是以量测系统感测人体的腕部的脉压信号为例，但其可量测的脉压信号并不以此为限。此一量测系统包括有一感测装置10与一主机装置20。其中，感测装置10包含有一个或一个以上的气囊12，并藉由一气管30与主机装置20相连接。根据本发明的实施例，主机装置20负责控制感测装置10内各气囊12的囊内压力(包括充气及泄气气囊12)，并且量测气囊12的囊内压力的变化，藉此进行脉压信号的量测与分析。请参见图2A至图2C所示，其中图2A是以感测装置10包含有六个气囊12，排列为2乘3的矩阵阵列为例，然而本发明并不以此为限，熟习此项技术领域者当可根据实际应用上所需的气囊数目决定气囊12的个数或排列形状。图2B与图2C则分别为气囊在充气前与充气后的形状，其局部结构请一并参阅图3所示。气囊12包含有一气口 102、一上盖104、多个折翼层106与一下盖108，其中气口102连接气管30，使得主机装置20可经由相互连通的气管30与气口 102，对气囊12进行充气与泄气的动作。多个折翼层106迭置于上盖104与下盖108之间，并在其中心具有开孔106a连通气口 102。根据本发明的实施例，折翼层106可以多层塑胶薄片迭合密封而成，并以低弹性材料制成。藉此，当主机装置20经由气口 102重复充气及泄气，以调节气囊12的囊内压力时，折翼层106的设计不仅可用以维持气囊12的原始外型、强化气囊12充气后的结构、并且增加气囊12膨胀后的体积。图4A为根据本发明实施例的量测系统的系统方块图，本实施例的感测装置10以具有2乘3个气囊12为例。各气囊12具有一压力感测器12a，举例而言，压力感测器12a可以是但不限于一电阻式压力感测器，以侦测气囊12的囊内压力。各气囊12对应连接一电磁气阀306，电磁气阀306与主机装置20之间更具有一空气帮浦302与一泄气阀304。藉此，主机装置20中的微处理器202控制空气帮浦302、泄气阀304与电磁气阀306，以调节·各气囊12的进气量。其中，图示中较粗的线代表空气管线，而较细者代表电子信号线。请配合参阅图5所示，当感测装置10置于使用者的手腕18的动脉上，且其气囊12被充气至一特定压力值时，该腕部血管将因脉搏跳动而推挤气囊12，造成气囊12囊内压力的变化。在此情况下，压力感测器12a感测该压力变化，并将其气压信号输出予主机装置20。之后，如图4A所示，主机装置20中的压力感测电路208便将压力感测器12a输出的气压信号转换为一电子信号。微处理器202接收该电子信号，并藉由与其连接的一模拟数字转换器214，转换该电子信号为数字资料储存及处理。因此，根据本发明的实施例，主机装置20不仅控制气囊12的囊内压力，量测其压力变化，以纪录手腕18的动脉的脉压信号。并且，主机装置20更可根据处理运算后的结果再次控制空气帮浦302与泄气阀304，达到重复充气及泄气气囊12的动作。为增加本发明量测系统的精度，如图4B所示，主机装置20更可包括一滤波电路212，电性连接于压力感测电路208与微处理器202之间。滤波电路212用以接收并且滤除压力感测电路208所输出电子信号中的高频杂讯，藉由与其连接的模拟数字转换器214，以提高微处理器202分析脉压信号的精确度。图4C为根据本发明另一实施例的量测系统的系统方块图，除前所述的微处理器202、模拟数字转换器214及压力感测电路208之外，主机装置20更可包括电性连接于微处理器202的一储存装置204、一通讯装置206或一显示装置210。储存装置204例如为SD记忆卡储存装置，以将微处理器202测量得的信号纪录于其中。通讯装置206例如为USB规格的通讯传输装置，以将微处理器202测量得的信号传送出来。显示装置210例如为绘图型的液晶显示器，用以显示微处理器202测得的信号，包括即时脉搏信号、微分信号、积分信号、心跳频率及气囊内压力值，以提供给医师作为脉诊判断及参考的用途。除此之外，根据本发明所揭示的量测系统，当所有的气囊12皆被充气致能时，微处理器202所量测到的脉压信号更可视为一血压信号，以达到量测血压之效。其次，如图5所示，在量测过程中，感测装置10更可以一定位架16限制其气囊12与手腕18之间的位置。定位架16可以是但不限于一 C型环，除了可依照不同手腕18的宽度来调整感测装置10的位置，使得气囊12服贴于腕部动脉。定位架16更可固定感测装置10于受测部位，使得量测过程中气囊12膨胀的推挤力量，不致造成感测装置10的偏移，而影响到测量精度。图6为根据本发明实施例的脉压信号的量测方法的步骤流程图，以下有关本发明量测方法的说明，请一并参阅图I及图5所示。然需说明的是，本发明提出的量测方法并不以应用于第1、5图的量测系统为限，以下说明仅作为解释本发明技术思想之一示范实施例而已。本发明提出的量测方法主要包括以下步骤
步骤S21 :将具有至少一气囊12的感测装置10置于手腕18的动脉上；步骤S22 :控制气囊12的囊内压力至一特定压力值；以及步骤S23 :当气囊12的囊内压力达到特定压力值时，手腕18的动脉血管将因脉搏跳动而推挤气囊12，造成气囊12囊内压力的变化。此时，主机装置20纪录手腕18的动脉的脉压信号。本发明根据不同的特定压力值，将气囊的充气程度定义为无、轻、中、重四段施压模式的设计，其压力的工作区间分别设定在无压0毫米汞柱(mmHg)、轻压30-80毫米汞柱(mmHg)、中压80-120毫米萊柱(mmHg)及重压120-180毫米萊柱(mmHg)的压力范围，藉此将不同的气囊工作条件分别定义为无压力工作气囊、辅助量测气囊、主要量测气囊及封阻血管气囊四种气囊名称。依据各个气囊充至上述的四种压力状态，可达到不同排列组合的量测时施压样式的变化，图7为根据图4A的气囊在不同排列组合下量测时的施压样式，其为2X3阵列式气囊多种排列组合的一种应用，目的在于量测血管受到压迫时压力信号的变化。为能说明其施压样式的功能，以图7中A组为例，其目的为压阻后方血管，量测前方血管的脉搏信号；C组则为压阻前方血管，量测后方血管的脉搏信号。除此之外，根据本发明所揭示的量测方法，当所有气囊皆被充气致能至特定压力值时，其可视为一完整的气囊。藉此，此一完整气囊所反应出的脉压信号更可视为一血压信号，以达到量测血压之效。请一并参阅图8所示，本发明提出的量测方法包括主机装置自动控制与操作者手动控制两种量测模式。首先，如步骤S32所示，系统判断操作者是否选择自动模式，若是，则进行自动模式。其后，如步骤S34所示，系统再次判断操作者是否选择记忆模式，若是，则直接载入气囊于前次量测时的充气数量与充气样式，即进入量测程序。若操作者在步骤S34非选择记忆模式，则如步骤S36所示，操作者可自图7中选择任一预设的气囊充气样式，然后进入量测程序。至于，当操作者在步骤S32未选择自动模式时，则系统进入步骤S38至S42，即操作者手动控制模式。在此手动模式下，操作者可视需求扩建其量测程序，使其设定较自动模式更具弹性。举例来说，操作者可预先设定气囊的充气数量与充气样式，输入小于10的数字后开始设定气囊的施压压力，并且安排各气囊充气的程度，至系统确定操作者设定的样式皆设定完成，系统即进入量测程序。之后，如步骤S44所示，系统开始量测程序，并接着如步骤S46所示，由微处理器控制空气帮浦、电磁气阀、及泄气阀，以对气囊充气至指定模式与特定压力值。之后，如步骤S48所示，系统判断气囊是否达到特定压力值，若否，则持续充气直到气囊充气完成。若是，则系统开始执行步骤S50，进行人体脉博信号量测及记录。待记录完成后，如步骤S52所示，系统判断所有样式是否皆量测完成，若否，即进入步骤S54，开始下一量测样式的量测，直至系统判定完成所有气囊选择样式的量测，则结束所有流程。本发明提出的主机装置的运算核心不仅可以极易实现的单芯片微处理器完成系统的控制与数据存取，并可透过自动及手动两种模式进行信号的量测。自动模式可依照系统预设程序快速完成量测，其气囊阵列的施压样式不限定一种序列组合。为能增加本系统的量测使用弹性，如需要量测不同按压模式时，使用者可藉由手动模式给予系统量测程序的调整，依照使用者自行设定需要序列个数及 施压样式，并可按照设定进行信号量测，即可得到该种设定模式下的量测信号，并储存至储存装置。综上所述，本发明提出的脉压信号的量测系统及其方法，可利用一个或一个以上的气囊(例如=MXN阵列式气囊)进行脉搏信号的测量，其实施方式可在不同阵列样式的组合条件下，达到阻挠血流并且量测脉搏压力的效用。除此之外，本发明的量测系统及其方法，更可依据不同需求而改变气囊的囊内压力，并且气囊阵列亦不限定以一种排列量测方式为限，其方法可在不同施压样式的序列组合条件下，进而模拟中医师手指在把脉时的复杂操作手法。更进一步而言，本发明所揭示的脉压信号的量测系统及其方法为一种量测动脉压力的系统及方法，不仅可用以量测本发明实施例所述的脉搏压力，亦可自人体的四肢取得如桡动脉、足背动脉等位在身体浅表靠近骨胳的动脉信号。以上所述的实施例仅为解释本发明技术思想之用，本发明并不以量测人体腕部的脉压信号为限。以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种脉压信号的量测系统，包括 一感测装置，位于一人体四肢动脉上，并包括至少一气囊；以及 一主机装置，控制该至少一气囊的囊内压力，并且量测其囊内压力的变化，以取得该人体四肢动脉的脉压信号。
2.如权利要求I所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，该感测装置包括多个该气囊，且该些气囊排列为一矩阵阵列。
3.如权利要求I所述的脉压信号的量测系统，更包括一空气帮浦、一泄气阀与至少一电磁气阀，该空气帮浦与该泄气阀连接该至少一电磁气阀，该主机装置控制该空气帮浦与该泄气阀，使得该至少一电磁气阀调节该至少一气囊的囊内压力。
4.如权利要求I所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，该感测装置具有至少一压力感测器，用以侦测该至少一气囊的囊内压力，该主机装置包括一压力感测电路与一微处理器，该压力感测电路连接该至少一压力感测器，以将该至少一压力感测器输出的气压信号转换输出为一电子信号，该微处理器根据该电子信号纪录该人体四肢动脉的脉压信号。
5.如权利要求4所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，该主机装置更包括一滤波电路，电性连接于该压力感测电路与该微处理器之间，该滤波电路接收并滤除该电子信号中的高频信号，以使该微处理器纪录该人体四肢动脉的脉压信号。
6.如权利要求4所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，该主机装置更包括一储存装置，用以储存该微处理器所纪录的该人体四肢动脉的脉压信号。
7.如权利要求4所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，该主机装置更包括一通讯装置，用以传输该微处理器所纪录的该人体四肢动脉的脉压信号。
8.如权利要求I所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，该至少一气囊包括一气口、一上盖、一下盖与多个折翼层，该主机装置藉由该气口调节该至少一气囊的囊内压力，该些折翼层是迭置于该上盖与该下盖之间，以增加该至少一气囊膨胀后的体积。
9.如权利要求I所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，更包括一定位架，用以固定该感测装置，以限制该至少一气囊与该人体四肢动脉之间的位置。
10.如权利要求I所述的脉压信号的量测系统，其特征在于，当所有的该气囊皆被充气致能时，该人体四肢动脉的脉压信号可视为一血压信号。
11.一种脉压信号的量测方法，包括以下步骤 将一具有至少一气囊的感测装置置于人体四肢动脉上； 控制该至少一气囊的囊内压力至特定压力值；以及 当该至少一气囊的囊内压力达到该特定压力值时，纪录该人体四肢动脉的脉压信号。
12.如权利要求11所述的脉压信号的量测方法，其特征在于，在控制该至少一气囊的囊内压力至该特定压力值前，更包括步骤 决定该至少一气囊的充气数量与充气样式，以控制被选定的气囊的囊内压力至该特定压力值。
13.如权利要求11所述的脉压信号的量测方法，其特征在于，在控制该至少一气囊的囊内压力至该特定压力值前，更包括步骤 载入该至少一气囊的前次充气数量与前次充气样式，以控制该至少一气囊的囊内压力至该特定压力值。
14.如权利要求11所述的脉压信号的量测方法，其特征在于，控制该至少一气囊的囊内压力至该特定压力值的步骤是由一主机装置自动控制，或由操作者手动控制。
15.如权利要求11所述的脉压信号的量测方法，其特征在于，当该至少一气囊的囊内压力未达该特定压力值时，持续充气该至少一气囊。
16.如权利要求11所述的脉压信号的量测方法，其特征在于，当所有的该气囊的囊内压力皆达到该特定压力值时，该些气囊可视为一完整的气囊，以量测血压。
全文摘要
一种脉搏压力信号的量测系统及其量测方法，利用至少一气囊在充气及泄气间的体积膨胀，感测人体四肢的脉压信号。量测系统包括一感测装置与一主机装置，感测装置位于一人体四肢动脉上，且包括一个或一个以上的气囊。主机装置控制感测装置内气囊的充气及泄气，并且藉由量测其囊内压力的变化，进行脉压信号的纪录与分析。应用此种量测系统及其量测方法，可简易模拟医者三指按压血管的技巧，并提供给医师较精确的脉诊判断与病理参考。
文档编号A61B5/0225GK102949187SQ20121028327
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月9日 优先权日2011年8月19日
发明者林康平, 张恒鸿, 林汶正, 林耿弘 申请人:中原大学