基于Android手机端的连续血压测量系统和校准测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及血压连续测量技术领域，具体设计一种基于Android手机端的连续血压测量系统和校准测量方法，被测者可以直接通过手机端实时、动态地监测人体血压值。
【背景技术】
[0002]血压，是反映人体健康状况的一项非常重要的指标。现有的血压测量方法有有创测量和无创测量两种，有创测量就是将压力传感器直接插入大动脉检测血压信号，这种测量方法虽然准确，但是会给患者带来身体上的疼痛，可能引起感染，而且程序设置复杂、耗时，设备昂贵。无创测量则是通过间接地测量血管容积的变化、动脉管壁的搏动或者脉搏波的特征参数，直接得到血压值，这种测量方法不仅简单方便，而且不会对人体造成伤害。
[0003]无创测量又可以分为间歇式测量法和连续式测量，间歇式测量法有听诊法和示波法，连续式测量方法有动脉张力测定法、容积补偿法、容积描记法、超声法和脉搏波测量法。柯氏音法和示波法要使用袖带进行测量，用户舒适度差，而且不能实现连续测量;动脉张力法和容积补偿法虽然可以实现连续测量，但设备复杂，对传感器定位要求高，不适合长时间连续血压测量。脉搏波测量方法，是利用脉搏波参数与血压之间的正相关关系，从而间接获得人体血压值。解决了间接测量中只能给出具体血压值的问题，提供详细的血压波形，从而更好地了解用户的身体参数，也克服了动脉张力、容积补偿设备复杂，舒适度不高的弊端，适合对用户的长时间血压检测，并且获得的波形参数还可以用来预防心律失常、心脏瓣膜功能异常、中风的发生。此外，与其他几种方法相比，脉搏波测量法对传感器的定位要求较低，只需要将灵敏度高的传感器粘贴在皮肤表层捕获脉搏波的波形即可，是一种比较理想的无创连续血压测量方法，也是未来血压测量的趋势。
[0004]基于脉搏波传导时间的无创连续血压测量技术，原理主要是利用脉搏波传导时间与血压值存在的正相关关系。然而，现有的脉搏波传导时间的血压测量装置都是基于单片机和DSP开发的，这种方法对于数据的处理速度较慢，加上一些硬件电路的设计，系统整体过大，不不便于用户携带。另外。由于单片机和DSP的存储容量有限，能够储存的血压值的个数有限，不利于对用户长期、整体上进行身体状况的分析。而手机是现代人必备的电子设备之一，将大量数据的分析和处理移植到Android手机端，不仅加快了测量过程，使得血压的测量更加实时可靠，而且将整个连续血压测量系统便携化，用户只需佩戴两个传感器，在有wifi的情况下就可以进行血压的实时监测。此外，用软件对信号进行滤波比硬件滤波更准确可靠，智能手机本身存储容量也很大，能存储大量的血压值，有利于日后对用户病情进行更深入的分析。
[0005]此外，现有的连续测量技术在拟合脉搏波传导时间和血压值的线性关系时，忽略了个体化差异对血压测量的影响，从而造成了测量误差，这里每次新的用户测量之前都进行若干次实验，进行参数的校准，根据不同用户，拟合不同的脉搏波传导时间和血压值之间的线性关系，进一步提高了测量精度。
【发明内容】
[0006]本发明就是针对现有技术中存在的上述问题而做出的。其目的是提供一个能在Android手机端实现连续血压测量的便携式设备，利用wifi模块传输信号，并且在智能手机端进行算法优化，从而提高血压连续测量的精度。
[0007]本发明公开了一种基于Android手机端的连续血压测量系统，包括红外脉搏传感器、心电传感器、袖带式血压计、电源模块和Android手机端，所述电源模块给所述红外脉搏传感器、心电传感器供电，所述Android手机端分别接收所述红外脉搏传感器、所述心电传感器和所述袖带式血压计发出的信号。
[0008]本发明还公开了一种基于Android手机端的连续血压测量系统校准测量方法，包括以下步骤:基于Android手机端的连续血压测量系统，其特征在于，包括红外脉搏传感器、心电传感器、袖带式血压计、电源模块和An droid手机端，所述电源模块给所述红外脉搏传感器、心电传感器供电，所述Android手机端接收所述红外脉搏传感器、所述心电传感器和所述袖带式血压计传来的信号。
[0009]本发明还包括一种基于Android手机端的连续血压测量系统校准测量方法，包括以下步骤:
[00?0]步骤1.Android手机端发出“开始校准”命令时，红外脉搏传感器和心电传感器同时开始采集指尖脉搏信号和心电信号30s，同时袖带式血压计开始工作，测得当前收缩压BP和舒张压DP;
[0011 ]步骤2.指尖脉搏信号和心电信号传送到Android手机端；
[0012]步骤3.Android手机端对接收到的信号进行分析和处理，得到脉搏波特征系数k和脉搏波传导时间PTT;
[0013]步骤4重复步骤I?3，共计10次，将得到的脉搏波传导时间PTT和血压计测得的收缩压BPjHKSDP—一对应，利用一元线性回归模型对脉搏波传导时间PTT和收缩压、舒张压分别进行线性拟合。
[0014]进一步地，所述步骤3Android手机端对接收到的信号进行分析和处理，得到的脉搏波特征系数k与脉搏波传导时间PTT，中到与被测者的脉搏波特征系数k的方法具体为:
[0015]k =(Pm-Pd)/(Ps-Pd)
[0016]其中，Pm表示脉搏波平均值，Ps表示指尖脉搏波的波峰值，Pd表示指尖脉搏波的波谷值。
[0017]进一步地，所述步骤3Android手机端对接收到的信号进行分析和处理，得到的脉搏波特征系数k与脉搏波传导时间PTT，中得到脉搏波传导时间PTT的方法具体为:将同一个心动周期中脉搏波峰值的时间点减去心电信号R波峰值点时间点得到的时间差的绝对值；
[0018]在检测每一个心动周期内的指尖脉搏的峰值点和心电信号的R波顶点时，加入漏检和多检的检测算法，提尚检测精度；
[0019]漏检的检测机制为:第i个峰值点间隔为0(1)=￥(1+1)-胃(1)，其中胃(1)表示第1个峰值点的时间点，i为常数，Mean表示D( i)的平均值，当检测到的D( i) > 1.5Mean，则认为W(i)和W( i+1)之间还存在一个峰值点被漏检，于是检测W( i)到W( i+1)的最大值；
[0020]多检的监测机制为:当监测到的D (i) <0.5Mean，则认为W( i)和W( i+1)之间存在一个错误的峰值点，将w( i)和W( i+1)之间较小的一个剔除。
[0021]进一步地，所述步骤4重复步骤I?3，共计10次，将得到的脉搏波传导时间PTT和血压计测得的收缩压BPjHKSDP—一对应，利用一元线性回归模型对脉搏波传导时间PTT和收缩压、舒张压分别进行线性拟合，其中:
[0022]脉搏波传导时间PTT是指定的N个心动周期的所有脉搏波传导时间的平均值PTTa，所述平均值通过如下公式获得:
[0023 ] PTTa = (PTIm+PTIVi+...+PTIVn-2+PTIVn-ι) /N，其中 N取 10，m取 20。
[0024]进一步地，所述步骤4重复步骤I?3，共计10次，将得到的脉搏波传导时间PTT和血压计测得的收缩压BPjHKSDP—一对应，利用一元线性回归模型对脉搏波传导时间PTT和收缩压、舒张压分别进行线性拟合，具体为:
[0025]按照下述公式对脉搏波传导时间PTT和收缩压Ps、舒张压Pd分别进行线性拟合:
[0026]Ps = a*PTT+b； (I)
[0027]Pd = Ps*eTd/F(k，PTT); (2)
[0028]其中F(k，PTT) = m*k*PTT+n，是脉搏波传导时间和脉搏波特征系数的线性拟合曲线;Td为一个心跳舒张期;a，b，m，η可以通过线性拟合得到。
[0029]将对应10组ΒΡ、ΡΤΤ带入第一个公式(I)，线性拟合后即可获得脉搏波传导时间与收缩压的线性关系；解析出第20-30个心动周期的脉搏波波形，分别求得每一个脉搏波的Pm、Pd、Pd和Td后可以求出对应的脉搏波系数k，将10个心动周期的平均脉搏波系数ka和ΒΡ、SP带入式(2)，线性拟合后即可获得脉搏波传导时间与舒张压的线性关系。
[0030]本发明花包括一种基于Android手机端的连续血压测量系统校准测量方法，包括以下步骤:
[0031]步骤I)接收红外脉搏传感器和心电传感器采集的指尖脉搏信号和心电信号，计算得到得到一个心动周期下心电信号的R波到脉搏波峰值点的传递时间；
[0032]步骤2)将步骤I)得到的一个心动周期下心电信号的R波到脉搏波峰值点的传递时间代入预先存储的脉搏波传导时间PTT与收缩压Ps的线性关系，计算得到当前心动周期下人体的收缩压值，代入脉搏波传导时间PTT与舒张压Pd的线性关系则可以计算得到得到当前心动周期下人体的舒张压值；
[0033]步骤3)返回步骤2)得到的当前心动周期下人体的收缩压值和人体舒张压值。
【附图说明】
[0034]下面将结合附图对本发明的具体实施方案进行详细说明。通过这些说明，本发明的上述目的、优点及特征将变得更加清晰。在以下的附图中:
[0035]图1是本发明的基于Android手机端血压连续测量装置的示意图；
[0036]图2是传感器佩戴在被测者身体位置的示意图；
[0037]图3是本发明实施方案中利用心电信号和指尖脉搏信号确定脉搏波传导时间PTT的不意图；
[0038]图4是本发明实施方案中利用指尖脉搏信号确定脉搏波的特征值的示意图；
[0039]图5是具体实现新用户使用之前进行参数校准的一次试验的流程图；
[0040]图6是用户进行参数校准后，正常进行血压连续监测的流程图；具体实施方案
[0041]以下将参考图1至图6对根据本发明实施方案所述的方法进行具体说明。
[0042]首先参考图1对基于Android手机端血压连续测量装置的示意图进行简要说明。在图1所示的本发明的实施方案中，由红外脉搏传感器、心电传感器、传统袖带式血压计、两个wifi模块、电源模块和Android手机端组成。红外脉搏传感器用于采集人体的指尖脉搏，心电传感器用于采集人体的心电信号，传统袖带式血压计，在新用户使用时，用于校准血压值与脉搏波传导时间的线性关系的参数，两个wifi模块，用于将采集到的指尖脉搏信号、心电信号这两路信号实时同步传输到手机端，电源模块，用于给红外脉搏传感器、心电传感器和wifi模块供电，Android手机端用于接收两路wifi传来的指