一种可绑定身份信息的腕式血压计及其脉搏波拟合方法与流程

本发明属于便携体征检测设备技术领域，具体的说，涉及一种可绑定身份信息的腕式血压计及其脉搏波拟合方法。

背景技术：

在急救中，作为基本生命体征的血压可作为伤员伤情的重要判断标准，如麻醉中依据血压判断是否需要追加镇痛药物，是否需要深度麻醉等；伤员若出现低血压，可提醒医护人员该伤员有出现休克的可能。而在现代事故中，需要急救的伤员多，传统的腕式血压计无法绑定伤员信息，只能通过医护人员手动记录，加重了医护人员负担。

血压检测设备是否可以与检测者信息绑定，自动完成检测数据与绑定人结合的记录工作，更换检测者后可以重新绑定，并保存旧信息，对医护人员急救效率具有一定意义。

技术实现要素：

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种可绑定身份信息的腕式血压计及其脉搏波拟合方法，血压计利用近场通信技术进行检测者身份信息绑定，降低医护人员工作强度；拟合对象由传统对脉搏波波峰拟合，转为拟合脉搏波振幅拟合，拟合函数采用两个参数值不同的高斯函数相加再附加一个常数项，拟合曲线以脉搏波振幅最大值出为分界线，左右两侧分别采用两条函数曲线进行拟合，提高在急救场景中的血压检测准确性。本发明的技术方案如下：

一种可绑定身份信息的腕式血压计，其包括核心处理模块(1)、显示模块(2)、近场通信模块(3)、电源模块(4)、限流模块(5)、前级信号处理模块(6)、前级模拟电路模块(7)；

所述前级信号处理模块(6)与核心处理模块(1)的输入端相连接，所述显示模块(2)、近场通信模块(3)、电源模块(4)、前级模拟电路模块(7)连接核心处理模块(1)的输出端；

所述核心处理模块(1)调度处理各模块的工作内容，实现脉搏波拟合过程，并将计算得到的收缩压、舒张压、平均压三个参数进行数据帧打包得到数据包，该数据包存入近场通信模块(3)中，并发送至接收终端；

所述近场通信模块(3)用于保存核心处理模块(1)打包的数据包，并与近场通信读取装置进行数据包传输、绑定信息写入；

所述电源模块(4)为核心处理模块(1)、显示模块(2)、近场通信模块(3)、电源模块(4)、限流模块(5)、前级信号处理模块(6)供电；所述限流模块(5)为前级模拟电路模块(7)供电；

所述前级信号处理模块(6)用于采集袖带静压脉搏波混合信号，分离出脉搏波信号，将信号送入核心处理模块(1)；

所述前级模拟电路模块(7)主要完成检测血压时通过袖带对腕部加压。

进一步的，所述前级信号处理模块(6)，包括压力传感器、信号放大器模块及滤波器模块，压力传感器用于采集袖带静压脉搏波混合信号，信号放大器模块用于放大压力传感器采集的信号，采集到的信号发送至滤波器模块，滤波器模块分离出脉搏波信号并将信号送至核心处理模块。

进一步的，所述前级模拟电路模块(7)包括驱动电路，该电路驱动气泵对腕部加压，驱动电磁阀减压。

进一步的，所述核心处理模块(1)的数据包由数据头、数据区、数据尾组成；其中，所述数据头包括1个字节的起始位、1个字节的消息编号、2个字节的数据区长度，所述起始位的内容为0xff，所述消息编号的内容为0-255之间的数，第一个数据包的消息编号为随机取值，之后每个数据包的消息编号为前一个的值加一，所述数据区长度为数据区的实际数据长度；所述数据区占34个字节，包括1组绑定身份信息参数、10组平均压参数、10组收缩压参数，10组舒张压参数，10组采集时间参数，每组绑定身份信息参数占4个字节，每组平均压参数占1个字节，每组收缩压参数占1个字节；每组舒张压参数占1个字节；每组采集时间参数占1个字节；所述数据尾包括1个字节的校验码和1个字节的结束位，所述结束位的内容为0xfe。

进一步的，所述数据区的绑定身份信息参数，包括绑定人姓名参数1个字节，年龄参数1个字节，籍贯1个字节，入院时间1个字节。

进一步的，所述腕式血压计的血压测量方式设计为手动以及自动测量两种：手动测量方式为需要测量时，按下按键，血压计立即进行测量；自动测量方式为设定最小与最大自动测量时间，当检测血压正常时，之后每隔最大自动测量时间检测，当检测血压正常时，之后每隔最小自动测量时间检测。

一种基于所述腕式血压计的脉搏波拟合方法，其包括以下步骤：

步骤一，核心处理模块采集前级信号处理模块输出的袖带静压混合脉搏信号以及脉搏波信号；

步骤二，对采集的脉搏波进行高频噪声滤除以及基线漂移修正和滤除；

步骤三，对步骤二处理完成的信号进行特征点定位，包括波峰和波谷；

步骤四，对步骤三获得波峰波谷值相减，获取脉搏波振幅值；

步骤五，定位脉搏波振幅最大值处，记录此刻位置a，对左右两边分别进行高斯函数拟合；

步骤六，对步骤五中拟合的两条高斯曲线求二阶导，所得拐点位置记录为b、c；

步骤七，记录位置a、b、c所对应的袖带静压即为平均压、舒张压、收缩压。

进一步的，所述步骤二对采集的脉搏波进行高频噪声滤除以及基线漂移修正和滤除，具体包括：

a1，高频噪声滤除采用fir低通滤波器实现，滤波器设计方法为最优化方法，滤波器通带截止频率为5hz；

a2,基线漂移修正与滤除通过多项式拟合脉搏波实现，拟合公式如下：是拟合基线的多项式，n是多项式的自变量，m是进行拟合的多项式阶数；

n^m代表拟合多项式最高阶次自变量，为了确定的待定系数aj，采用最小二乘原理，使与离散数据的误差平方和为最小，代价函数如下所示：

满足e有极值的条件如下公式所示，解如下公式即可得到拟合参数。

进一步的，所述步骤三特征点定位的方法是差分阈值法，差分阈值法实现是将预处理后的脉搏波信号前后相减，满足变符号，幅值大于阈值，前后所认定的特征点间距大于阈值，即认定为波峰或波谷。

进一步的，所述步骤五中的具体内容为：

所述高斯函数如下公式：

其中a1、a2高斯函数幅值，u1、u2为高斯函数均值，σ1、σ2为高斯函数方差，a为附加常数，利用最小二乘方法计算参数。

本发明的优点及有益效果如下：

1)通过拟合脉搏波振幅，克服了传统拟合脉搏峰值受噪声影响大的缺点，使得舒张压求取更准确，利用脉搏不对称性，进行双高斯函数曲线拟合，曲线拟合优度更好，更易定位收缩压与舒张压位置，满足噪声干扰较强的急救环境中准确测量血压的要求。

2)可绑定身份信息的功能，可减轻医护人员在测量时的工作负担，提高救援效率。

本发明的创新点还包括：

身份信息绑定步骤：

步骤一，所述近场通信模块接收用户写入的身份信息数据包，并将数据包送至核心处理模块解析。

步骤二，所述核心处理模块按数据解析协议解析数据包，如数据包接收正确，则在所述屏幕模块显示绑定人信息，进入下一步；如数据包接收错误，则在所述屏幕模块显示绑定失败，返回步骤一。

步骤三，如装置已绑定其它身份信息，屏幕模块显示是否更换身份绑定信息，并显示旧的身份绑定信息，如用户取消新的绑定，返回步骤一；如确定绑定，则完成身份信息绑定。

步骤二所述数据解析协议，具体内容包括：一个1个字节的起始位0xfe、1个字节的消息类型0x01、4个字节的身份信息，一个字节校验码，一个1个字节的数据尾0xff。解析协议步骤为：

s2.1，所述核心处理模块判断起始位是否等于0xfe，是，进入下一步，否则，丢弃此数据。

s2.2，所述核心处理模块判断数据尾是否等于0xff，是，进入下一步，否则，丢弃此数据。

s2.3，所述核心处理模块从起始位至身份信息最后一位进行crc校验，并将校验值与接收的字节校验码进行比较，如相等，则接收成功，否则丢弃此数据。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例血压计的系统框架图；

图2是脉搏波拟合流程图。

图3是身份信息绑定步骤。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

图1为可绑定身份信息的腕式血压计装置的结构示意图，如图所示，本系统包括核心处理模块1、显示模块2、近场通信模块3、电源模块4、限流模块5、前级信号处理模块6、前级模拟电路模块7；

其中，前级信号处理模块6，包括压力传感器模块61、信号放大器模块62、滤波器模块63；前级模拟电路7,包括驱动模块71、气泵模块72、腕带模块73、电磁阀模块74。

各个模块功能如下：

核心处理模块1，在本实施例中采用微处理器stm32f103rct6静止信号的采集和处理，其利用双高斯函数曲线对脉搏波振幅进行拟合求取血压参数。

显示模块2，采用oled屏幕，用于显示当前血压计装置绑定人信息、当前检测血压信息。

近场通信模块3，采用rf430cl330h作为近场通信芯片，该标签支持iso/iec14443协议，属于type4类型标签，控制命令格式遵循iso7816-4协议，工作频带为13.56mhz。用于保存核心处理模块1打包的数据包，并与近场通信读取装置进行数据包传输、绑定信息写入。

电源模块4，整个血压计的电源分为3v、9v两个电源。稳压芯片tps63020提供3v电源由，给整个数字电路和模拟电路供电，该稳压芯片具有高达96％的转换效率，1.8v～5.5v宽输入电压范围，boost模式下，其可提供高达2a的电流，适合于腕式血压计一类电池供电的便携式设备。9v电源由tps61040稳压芯片将3v转换为9v提供，tps61040为低功耗boostdc/dc稳压芯片，提供400ma电流，主要应用为屏幕供电。

限流模块5，本实施例中限流开关芯片为tps2065，该限流开关主要用于气泵和电磁阀的模拟电路限流，防止因为过流而影响整个电路工作。

前级信号处理模块6，压力传感器模块61采用全磊压力传感器mps3117采集袖带静压脉搏波混合信号，信号放大器模块62采用ad627微功耗仪表运算放大器对原始混合信号放大，滤波器模块63设计为通带0.5～6hz的带通滤波器，从原始混合信号中分离出脉搏波信号。

前级模拟电路模块7，驱动模块71采用8050三极管，用于提升核心处理模块1驱动能力，气泵模块72、电磁阀模块74分别采用德宇鑫的dqb030-a3v、dqf1-3a，用于对血压计的加压和减压，腕带模块73用于对腕部加压。

一种可绑定身份信息的腕式血压计装置的脉搏波拟合方法，其流程如图2所示：

步骤一，采集袖带静压脉搏波混合信号以及脉搏波。

通过前级模拟电路模块完成对检测者腕部的加压和减压，在减压过程中前级信号处理模块采集袖带静压脉搏波混合信号送入核心处理模块，并放大脉搏波混合信号，放大倍数以脉搏在输出不截止为准，本实例设置为79倍放大倍数，共模电平1.2v，放大后信号利用带通滤波器分离出脉搏信号送至核心处理模块，核心处理模块利用内部12位a/d以100hz采样频率采集前级信号处理模块输出的袖带静压脉搏波混合信号以及脉搏波信号。

步骤二，对采集的脉搏波进行高频噪声滤除以及基线漂移修正和滤除。

高频噪声滤除采用fir低通滤波器实现，本实施例设计滤波器方法为最优化方法，滤波器通带截止频率为5hz；基线漂移修正通过多项式拟合脉搏波实现，本实施例采用基于最小二乘法的三阶多项式阶数拟合。

步骤三，对步骤二处理完成的信号进行特征点定位，包括波峰和波谷。

特征点定位的方法是差分阈值法，差分阈值法实现是将预处理后的脉搏波信号前后相减，满足变符号，幅值大于阈值d，前后所认定的特征点间距大于阈值e，即认定为波峰或波谷。本实施例中阈值d设置为脉搏波第f+10个采样点，其中f为采样频率，阈值e设定根正常人体脉搏时间的一半里确定，本实施例确定为10。

步骤四，对步骤三获得波峰波谷值相减，获取脉搏波振幅值。

脉搏振幅符合逐渐上升趋势，对于一些因测量中出现大的干扰而造成的脉搏幅值异常变化现象，对异常变化的脉搏波振幅可采用前后两个振幅的平均值代替，减小误差。

步骤五，定位脉搏波振幅最大值处，记录此刻位置a，对左右两边分别进行高斯函数拟合。

步骤六，对步骤五中拟合的两条高斯曲线求二阶导，所得拐点位置记录为b、c。

由于存在噪声干扰，因此使用最大斜率方法，排除干扰的拐点。

步骤七，记录位置a、b、c所对应的袖带静压即为平均压、舒张压、收缩压。

袖带静压的拟合常用多项式拟合实现，本实施例采用二阶多项式拟合。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。