一种动态血压检测设备及脉搏波特征提取设备的制作方法

本公开涉及医疗器械领域，特别涉及一种动态血压检测设备及脉搏波特征提取设备。

背景技术：

使用血压记录仪测定一个人昼夜24小时内每间隔一定时间的瞬间血压值称为动态血压检测，一般15～30分钟测定1次，取24小时血压平均值。上述动态血压检测过程测得的动态血压具有连续性，动态血压通常包括：收缩压、舒张压、心率以及它们的最高值和最低值、平均动脉压、谷峰比值、标准差、收缩期及舒张期的血压负荷等各项参数。

现有比较成熟的动态血压检测法有恒定容积法、扁平张力法、光学容积描记法等。基于光电容积描记法的动态血压检测主要有三种形式：

(1)心电信号(ecg，e1ectrocardiogram)和光电容积脉搏波(ppg，photoplethysmography)信号组合：通过计算脉搏波传导时间(ptt，pulsetransittime)或人体脉搏波速度(pwv，pulsewavevelocity)与血压建立映射模型，由于ecg信号与ppg信号的采集方式不同，故增加设备复杂度，测量时不便。

(2)多路ppg信号结合：通过计算脉搏到达时间差(patd，pulsearrivetimedifference)与血压建立映射模型，但该技术下受试者需佩戴多传感器，且时间同步要求高，增加测量难度。

(3)脉搏波特征参数：即建立脉搏波特征参数与血压的映射模型，该形式对数据的处理较为复杂，特征点提取难。但只需一路ppg信号，设备体积小，适合研制成低功耗可穿戴设备实现家庭血压自检。

对于上述ppg信号的检测，其主要采用以下两种形式：(1)透射式：需要设备发射更高的光强，在较薄的身体部位检测效果良好；(2)反射式：在薄的身体部位，低光强可获得同样的信号质量，对检测位置不设限，有效降低功耗。

现有较简单的动态血压检测设备中，反射式ppg采集部分通常为一个光源和两个接收器，即一个光源发出的光同时被两个接收器采集，利用两路ppg信号计算patd从而推倒血压值。但是为了避免两路ppg信号接收混淆，两个接收器相互间的距离需要设置较远，进而增加了动态血压检测设备的尺寸，给用户的使用带来不便。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开实施例提出了一种动态血压检测设备及脉搏波特征提取设备，用以解决现有技术的如下问题：现有动态血压检测设备为了避免两路ppg信号接收混淆，两个接收器相互间的距离需要设置较远，进而增加了动态血压检测设备的尺寸，给用户的使用带来不便。

一方面，本公开实施例提出了一种动态血压检测设备，包括：发光部件，被配置为按照预定时间间隔交替发出具有不同波长的光；接收器，被配置为获取第一波长的光对应的第一ppg信号以及第二波长的光对应的第二ppg信号；处理器，被配置为分别提取所述第一ppg信号和所述第二ppg信号中的脉搏波特征参数，以得到满足第一预定条件的第一脉搏波特征参数；根据所述第一脉搏波特征参数和被测用户的预定动态血压检测模型测量所述被测用户的动态血压值。

在一些实施例中，所述发光部件包括：第一光源，被配置为发射所述第一波长的光；第二光源，被配置为发射所述第二波长的光；控制器，被配置为控制所述第一光源与所述第二光源按照预定时间间隔交替发光。

在一些实施例中，所述接收器，具体被配置为将接收到的所述第一光源的反射光信号转换为所述第一ppg信号，将接收到的所述第二光源的反射光信号转换为所述第二ppg信号。

在一些实施例中，所述第一光源与所述第二光源相邻设置。

在一些实施例中，所述处理器，还配置为按照如下过程建立所述被测用户的预定动态血压检测模型：分别提取所述第一ppg信号和所述第二ppg信号中的脉搏波特征参数，以得到满足第二预定条件的第二脉搏波特征参数；根据所述第二脉搏波特征参数、用户的血压真值及预定算法建立所述预定动态血压检测模型。

在一些实施例中，还包括：存储器，被配置为保存已建立的动态血压监测模型及测量得到的动态血压值。

在一些实施例中，所述处理器，还被配置为：响应于用户的选择操作，调用所述选择操作对应用户已建立的动态血压检测模型，以根据调用的所述动态血压检测模型测量所述选择操作对应用户的动态血压值。

在一些实施例中，还包括报警器；所述处理器，还被配置为检测所述动态血压值是否处于预定安全范围；所述报警器，被配置为在所述动态血压值不处于所述预定安全范围内时，发出第一告警信息。

在一些实施例中，还包括：通讯装置，被配置为将所述被测用户的用户信息及测量得到的所述动态血压值上传至预定服务端；和/或，还被配置为在所述动态血压值不处于预定安全范围内时，向所述预定服务端上传第二告警信息。

另一方面，本公开实施例提出了一种脉搏波特征提取设备，包括：发光部件，被配置为按照预定时间间隔交替发出具有不同波长的光；接收器，被配置为获取第一波长的光对应的第一ppg信号以及第二波长的光对应的第二ppg信号；处理器，被配置为分别提取所述第一ppg信号和所述第二ppg信号中的脉搏波特征参数，以得到满足第一预定条件的第一脉搏波特征参数。

本公开实施例采用了发光部件可以按照预定时间间隔交替发出具有不同波长的光，进而接收器可以获取到两路ppg信号，并能够从每路ppg信号中提取脉搏波特征参数，以将脉搏波特征参数作为输入，通过预定动态血压检测模型测量被测用户的动态血压值。本公开实施例的动态血压检测设备通过光源的波长来区分两路反射光，因此只需要采用一个接收器，其大大缩小了动态血压设备的尺寸，方便用户佩戴，提升了用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开第一实施例提供的动态血压检测设备的结构示意图；

图2为本公开第一实施例提供的具有两个光源的动态血压检测设备的工作原理示意图；

图3为本公开第一实施例提供的ppg信号波形分析示意图。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

本公开第一实施例提供了一种动态血压检测设备，该设备的结构示意如图1所示，包括：

发光部件1，被配置为控制光源按照预定时间间隔交替发出具有不同波长的光；

接收器2，被配置为获取第一波长的光对应的第一ppg信号以及第二波长的光对应的第二ppg信号；

处理器3，与接收器2耦合，被配置为分别提取第一ppg信号和第二ppg信号中的脉搏波特征参数，以得到满足第一预定条件的第一脉搏波特征参数；根据第一脉搏波特征参数和被测用户的预定动态血压检测模型测量被测用户的动态血压值。

图1通过框图的形式将各部件的耦合关系进行呈现，实际设置时，各部件的位置关系可以根据实际设计进行调整，图1仅是布置示意，并不构成限定。

上述发光部件具体可以包括：第一光源11，被配置为发射具有第一波长的光；第二光源12，被配置为发射具有第二波长的光；控制器13，与第一光源11和第二光源12耦合，被配置为控制第一光源与第二光源按照预定时间间隔交替发光。图2示出了具有两个光源的动态血压检测设备的工作原理示意，第一光源和第二光源交替发光，光线达到被测体后获取反射光，进而接收器获取到第一ppg信号和第二ppg信号。

由于第一光源和第二光源发射的是具有不同波长的光，因此第一光源和第二光源的位置可以设置的较近，以减小动态血压检测设备的整体尺寸，便于用户佩戴。为了进一步缩小动态血压检测设备的尺寸，第一光源与第二光源相邻设置，尽量使其在同一位置设置。

基于上述设置，接收器具体可以被配置为将接收到的第一光源的反射光信号转换为第一ppg信号，将接收到的第二光源的反射光信号转换为第二ppg信号。上述过程即光电转换过程，即将光信号转换为电信号。

上述预定时间间隔需要设置的非常短，预定时间间隔设置的越短，后续提取到的脉搏波特征参数就越准确，在一个优选实施例中，预定时间间隔可以设置为0。

对于接收器，本公开实施例将现有的两个接收器调整成为一个，由于本公开实施例发出的光具有不同波长，且两路不同波长的光发射间隔时间非常短，外周血管中的微动脉、毛细血管和微静脉内流过的血液的脉动性变化几乎不变，因此，一个接收器就可以获取到两路ppg信号，实现现有两个接收器才能够实现的效果。

处理器在具体进行数据处理时，由于本公开实施例采用了两个光源和一个接收器，因此，并不会计算patd，而是从ppg信号中提取脉搏波特征参数。由于存在两路ppg信号，在提取脉搏波特征参数时，可以先将两路ppg信号的脉搏波特征参数都提取出来，再从全部脉搏波特征参数中确定满足第一预定条件的第一脉搏波特征参数。例如，从第一ppg信号和第二ppg信号分别提取到七个脉搏波特征参数，则第一预定条件可以是每个脉搏波特征参数的平均值，第一预定条件也可以是两组脉搏波特征参数中脉搏波特征参数较高的值，本领域技术人员可以根据实际需求进行第一预定条件的设置。

本公开实施例采用了发光部件可以按照预定时间间隔交替发出具有不同波长的光，进而接收器可以获取到两路ppg信号，并能够从每路ppg信号中提取脉搏波特征参数，以将脉搏波特征参数作为输入，通过预定动态血压检测模型测量被测用户的动态血压值。本公开实施例的动态血压检测设备通过光源的波长来区分两路反射光，因此只需要采用一个接收器，其大大缩小了动态血压设备的尺寸，方便用户佩戴，提升了用户的使用体验。

在用户最初使用动态血压检测设备时，需要建立一个属于自己的动态血压检测模型，进而才能够准确的测量自己的动态血压值。所以处理器还配置为按照如下过程建立被测用户的预定动态血压检测模型：分别提取第一ppg信号和第二ppg信号中的脉搏波特征参数，以得到满足第二预定条件的第二脉搏波特征参数；根据第二脉搏波特征参数、用户的血压真值及预定算法建立预定动态血压检测模型。上述第二预定条件可以与第一预定条件相同，也可以与第一预定条件不同，本领域技术人员可以根据实际需求进行设置。

上述的第一ppg信号和第二ppg信号也是发光部件发出的光的反射光信号。在上述获取第二脉搏波特征参数的同时，需要通过水银血压计测量用户当前的血压真值，进而将血压真值和第二脉搏波特征参数作为预定算法的输出和输入，调整预定动态血压检测模型的相关变量参数。通过多次使用第二脉搏波特征参数和血压真值对预定动态血压检测模型进行训练，进而得到一个属于用户的预定动态血压检测模型，以使用该预定动态血压检测模型测量该用户的动态血压值，模型建立方法包括但不限于bpnn(即bp神经网络，backpropagationneuralnetwork)、knn(即邻近算法或k最近邻，k-nearestneighbor)、svm(即支持向量机，supportvectormachine)。

上述动态血压检测设备还可以包括存储器，被配置为保存已建立的动态血压监测模型及测量得到的动态血压值。如果想要多个用户能够共同使用一个动态血压测量设备，则存储器为该功能的实现提供了必要的支承基础，存储器能够分别存储不同用户各自对应的动态血压监测模型。上述存储的动态血压值可以作为后续健康状况判断的比较基础，当然也可以作为其它用途。

为了实现多个用户能够共同使用一个动态血压测量设备，处理器还被配置为：响应于用户的选择操作，调用选择操作对应用户已建立的动态血压检测模型，以根据调用的动态血压检测模型测量选择操作对应用户的动态血压值。通过该设置，完全实现了多个用户共同使用一个动态血压测量设备的功能，提高了设备的利用率，节省了家庭支出。

上述动态血压测量设备还可以包括报警器，与处理器配合使用。具体的，处理器还被配置为检测动态血压值是否处于预定安全范围；报警器被配置为在动态血压值不处于预定安全范围内时，发出第一告警信息。该第一告警信息可以通过指示灯来提醒用户，也可以通过提示音来提示用户，还可以通过呈现文字或图片等告警的方式来提醒用户。

为了实现文字或图片等告警的方式来提醒用户的功能，上述动态血压检测设备还可以包括通讯装置，被配置为将被测用户的用户信息及测量得到的动态血压值上传至预定服务端；还可以被配置为在动态血压值不处于预定安全范围内时，向预定服务端上传第二告警信息。具体实现时，该第二告警信息可以与第一告警信息相同，例如第一告警信息为文字信息时，第二告警信息可以是相同的文字，也第二告警信息可以是由第一告警信息衍生而来的信息，例如第一告警信息为通过指示灯来提醒用户，则第二告警信息可以是文字告警。

上述动态血压检测设备还可以包括显示器，被配置为至少显示测量得到的动态血压值，当然，还可以显示任何与动态血压值相关的信息，例如上述第一告警信息。

下面，结合附图及具体实施方式对上述动态血压检测设备进行示例性说明。

本公开实施例通过提取反射式采集的脉搏波特征参数来实现动态血压检测，但此反射式技术获取到的受以下因素影响严重，运动伪差、噪声、低灌注度、环境光等。

为解决该问题，本公开实施例的动态血压检测设备采用两路ppg信号，两个光源波长分别为550nm和660nm，对应颜色为绿色和红色。现有产品或专利采用两路ppg信号检测血压，均是利用两路ppg信号计算patd从而推倒动态血压值，两个接收器距离较远，而本专利所阐述的方法可有效避免这一要求，从而减小设备尺寸，同时减少设备复杂度。

两个光源快速交替发光，整体上可认为是同时采集的两路ppg信号，对两路ppg信号分别提取脉搏波特征参数。图3为ppg信号波形分析示意图，脉搏波特征参数包括但不限于收缩期时间占比(第一谷值到峰值的时间与一整个脉搏周期时间比)、舒张期时间占比(峰值到第二谷值的时间与一整个脉搏周期时间比)、降中峡相对高度、重搏波相对高度、上升面积(起始点到主播点的面积)、下降面积(主播点到下一个波起始点面积)、总面积等，具体的提取步骤不作赘述，本领域技术人员可以参考现有技术。

由于两路光形成的ppg信号仅在幅值上有差异，即时间参数应相同，幅值、面参数应成比例，所以，可以以此为衡量标准来判断提取的脉搏波特征参数的有效性。如果脉搏波特征参数满足上述时间、幅值、面参数等对应的条件，则确定提取的脉搏波特征参数为有效数据，将两组脉搏波特征参数对应平均，用平均后的各个脉搏波特征参数与水银血压计同时检测到的血压真值建立动态血压检测模型，动态血压检测模型建立方法包括但不限于bpnn、knn、svm等。上述脉搏波特征参数与血压真值建立动态血压检测模型的过程与现有技术相同，本领域技术人员可以参考现有技术，此处不再赘述。

上述过程为如何建立个人动态血压检测模型的过程，下面对动态血压检测设备的各个功能模块进行整体说明。本公开实施例的动态血压检测设备可以包括以下模块：

(1)动态血压采集模块(即实现了ppg信号采集过程，相当于实现了发光部件和接收器的功能)：如上文的ppg特征提取检测。该模块可拆分为以下几方面：

光电转换单元：用于实现对信号滤除杂波、放大、模数转换及数学运算等过程。

装置控制单元：用于控制检测装置以一个固定的时间间隔周期性采集用户的血压数据。其中，固定的时间间隔可以实现为固定时段检测模式，如每四个小时检测一次，或者根据检测结果智能增减检测次数，如检测到血压持续上升/下降、或保持在过高/过低的水平，则适当增加检测频次，如一小时检测一次，恢复正常后减少检测频次。

(2)电源模块：使动态血压检测设备正常工作。可以通过人际界面提供电量显示。

(3)人机界面模块(相当于实现了报警器和显示器的功能)：包括按键、显示屏、指示灯等，按键是在用户病情较严重时，能够利用通讯模块向医院预约就诊或询问用户是否决定进行线上指导，指示灯通过颜色区别显示血压过高(红)、过低(黄)、正常(绿)。

(4)通讯模块(相当于实现了通讯装置的功能)：包括移动通讯、wifi、蓝牙等功能，至少用以交互动态血压检测设备与客户端、云端与客户端(智能移动终端、医生远程端)之间的信息。

(5)数据处理模块(相当于实现了处理器的功能)：用于对检测设备采集数据进行处理。该模块的功能可以在动态血压检测设备上完成，也可以在云平台上完成。该模块可拆分为以下几方面：

模型建立单元：筛选检测精度高，复杂度小，检测时间短的计算模型。

数据转换单元：将原始数据转换为满足需求的采样数据，如降采样、插值。

数据库建立单元：建立个人动态血压数据库，实现同一设备多人检测。

报警提醒单元：针对不同用户设定血压预警阈值，将检测值与其比对及时警告，推送挂号/线上问诊需求。

如果数据处理模块设置在云平台，则动态血压采集模块的装置控制单元也可以转移到云平台，进而可以由医生/a工评估检测频次，提升动态血压监测互动性。

(6)数据存储模块(相当于实现了存储器的功能)：用于存储各种数据。

该模块可拆分为以下几方面：

个人血压数据库：存储多个用户的动态血压信息，每个动态血压信息包括采样数据和输出数据。

个人血压数据库中的动态血压信息可以根据性别、年龄、血缘等因素对血压数据建立档案组，个人血压数据库用以评估血压变化影响因素，最终实现血压预警，预测可能存在血压问题人群并提醒，提升数据库的学术价值。

动态血压检测设备的数据接收终端同时接入充气式的水银血压计，当有结果传入，自动与动态血压检测设备测得的数据进行匹配，若人体处于静息无情绪波动下，且水银血压计的检测结果与动态血压检测设备测得的数据时间相隔不超过30分钟，则默认匹配成功，对动态血压检测设备测得的数据进行标注，评估该样本与已有样本的相关性，若差异性大，将该样本基于ppg信号得到的脉搏波特征参数和动态血压值和水银血压计的结果归并存储在训练集中，便于优化更新血压计算模型时使用。

本公开实施例可通过数据存储模块建立个人血压数据库有效解决了现有基于光学容积描记法的动态血压检测设备均只适用于单个人的问题，提升了设备的性价比。

本公开第二实施例提供了一种脉搏波特征提取设备，该设备可以用于各种需要提取脉搏波特征参数的场景，其可以包括：

发光部件，被配置为按照预定时间间隔交替发出具有不同波长的光；

接收器，被配置为获取第一波长的光对应的第一ppg信号以及第二波长的光对应的第二ppg信号；

处理器，被配置为分别提取第一ppg信号和第二ppg信号中的脉搏波特征参数，以得到满足第一预定条件的第一脉搏波特征参数。

上述发光部件具体可以包括：第一光源，被配置为发射第一波长的光；第二光源，被配置为发射第二波长的光；控制器，被配置为控制第一光源与第二光源按照预定时间间隔交替发光。

工作时，第一光源和第二光源交替发光，光线达到被测体后获取反射光，进而接收器获取到第一ppg信号和第二ppg信号。

由于第一光源和第二光源发射的是具有不同波长的光，因此第一光源和第二光源的位置可以设置的较近，以减小动态血压检测设备的整体尺寸，便于用户佩戴。为了进一步缩小动态血压检测设备的尺寸，第一光源与第二光源相邻设置，尽量使其在同一位置设置。

基于上述设置，接收器具体可以被配置为将接收到的第一光源的反射光信号转换为第一ppg信号，将接收到的第二光源的反射光信号转换为第二ppg信号。上述过程即光电转换过程，即将光信号转换为电信号。

上述预定时间间隔需要设置的非常短，预定时间间隔设置的越短，后续提取到的脉搏波特征参数就越准确，在一个优选实施例中，预定时间间隔可以设置为0。

对于接收器，本公开实施例将现有的两个接收器调整成为一个，由于本公开实施例发出的光具有不同波长，且两路不同波长的光发射间隔时间非常短，外周血管中的微动脉、毛细血管和微静脉内流过的血液的脉动性变化几乎不变，因此，一个接收器就可以获取到两路ppg信号，实现现有两个接收器才能够实现的效果。

在提取脉搏波特征参数时，可以先将两路ppg信号的脉搏波特征参数都提取出来，再从全部脉搏波特征参数中确定满足第一预定条件的第一脉搏波特征参数。例如，从第一ppg信号和第二ppg信号分别提取到七个脉搏波特征参数，则第一预定条件可以是每个脉搏波特征参数的平均值，第一预定条件也可以是两组脉搏波特征参数中脉搏波特征参数较高的值，本领域技术人员可以根据实际需求进行第一预定条件的设置。

本公开实施例采用了发光部件可以按照预定时间间隔交替发出具有不同波长的光，进而接收器可以获取到两路ppg信号，并能够从每路ppg信号中提取脉搏波特征参数，该脉搏波特征参数可以用于构建动态血压检测模型使用，或者，本领域技术人员可以在任何需要使用脉搏波特征参数时使用该设备。本公开实施例的动态血压检测设备通过光源的波长来区分两路反射光，因此只需要采用一个接收器，其大大缩小了设备的尺寸。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。