基于手指动脉波的无创血压检测系统及方法技术方案

基于手指动脉波的无创血压检测系统及方法，检测系统包括两个光电容脉搏波传感器、滤波放大电路、微处理器主控电路、电池模块、移动通信模块及云平台。检测方法包括首先同时采集同一根手指动脉前后两点的光电容积脉搏波信号，进行滤波放大之后对两路光电容积脉搏波信号进行AD转换并把对应特征点进行位置标记，计算两路波的波形特征点时间差得到脉搏波传导时间，根据血压和脉搏波传导时间之间成正比的关系建立线性方程。最后将所得脉搏波传导时间和经过血压计得到的血压数据带入线性方程，标定个性化待定参数，将新的脉搏波传导时间代入确定参数后的线性方程中计算得到被测试者的血压。本发明专利技术设计轻便小巧，无需使用传统的袖带，测试结果精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人体健康监护领域，具体为一种基于手指动脉波的无创血压检测系统及方法。
技术介绍
近年来，随着科技进步以及生活水平的不断提高，人们的生活方式和饮食结构都发生了巨大变化，导致了心血管疾病在我国呈逐年上升的趋势。血压作为重要的人体生理参数之一，能够反映人体心血管功能状况，在医学研究、疾病诊断、预后判断等方面具有重要意义。目前测量血压的方法大体分为两种：有创测量和无创测量。有创测量是通过将带有压力传感器的导管直接插入病人动脉血管以检测其血压变化，由于临床上先进医疗器械的使用，使得侵入式的血压检测方式逐步被更加人性化、更贴近生活和更先进的非侵入式血压检测方法所代替，在日常诊断中几乎不会被使用。无创测量又分为间歇式测量和连续式测量。间歇式测量法采用传统的柯式音法或示波法来获取某一特定时刻的血压值，但是单次测量因为易受到环境条件、身体状况等诸多因素的影响，从而产生较大误差，不能完全满足临床的需求，且测量要通过袖带的充放气进行，容易引起被测者不适。无创连续式测量方法能够连续测得每搏血压值且能够长时间监测血压波形的变化，为疾病诊断治疗提供更为丰富的依据，因此在临床监护和连续监测血压变化方面具有传统方法无可比拟的优势，是今后血压测量方法的发展趋势。无创连续式血压测量方法中，目前较为成熟的是容积补偿法和动脉张力法。这两种方法同样需要在血压测量过程中使用袖带，长时间测量容易导致静脉充血从而影响精度，也会使被测者感到不适。而新兴的通过分析心电信号和光电容积脉搏波描记信号求得脉搏波传导时间，进而求得血压的测量方式，由于要测量心电信号会使得装置整体结构复杂，不便使用，因此不利于血压计的便携以及美观设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于手指动脉波的无创血压检测系统及方法，该系统及方法操作方便、使用舒适、便携性高，能够满足日常血压监护需求。为了实现上述目的，本专利技术基于手指动脉波的无创血压检测系统包括：同时采集同一根手指动脉前后两点光电容积脉搏波信号的两个光电容脉搏波传感器；用于对采集到的两路光电容积脉搏波信号进行放大的滤波放大电路；用于对两路光电容积脉搏波信号进行AD转换并把对应特征点进行位置标记，以及计算两路波的波形特征点时间差得到脉搏波传导时间，依据血压的变化和脉搏波传导时间成正比的关系建立线性方程，将所得脉搏波的传导时间和经过血压计得到的血压数据带入线性方程，标定个性化待定参数，并计算得到被测试者血压的微处理器主控电路；用于将被测试者实时血压信息传送到云平台进行存储的移动通信模块；用于对两个光电容脉搏波传感器、滤波放大电路、微处理器主控电路以及移动通信模块进行供电的电池模块。两个光电容脉搏波传感器分别沿动脉贴放在被测试者同一根手指的指尖及指根分枝处。所述的两个光电容脉搏波传感器包括用于获取实时脉搏波信号的光源和光接收器，光源采用峰值波长为500nm～600nm的绿光，光接收器接收峰值波长为530nm～600nm。所述的滤波放大电路集成在光电容脉搏波传感器上，连接光接收器的输出端；所述的微处理器主控电路、移动通信模块及电池模块集成于一体固定在手腕处。所述的滤波放大电路采用分压电阻设置直流偏置电压为电源电压的1/2。所述的移动通信模块采用兼具GPS、GSM、GPRS功能的集成模块。所述的电池模块连接能够实现450mV压降的电压调节器，并且有过压保护功能。本专利技术基于手指动脉波的无创血压检测方法，包括以下步骤：1)同时采集同一根手指动脉前后两点的光电容积脉搏波信号；2)对采集到的两路光电容积脉搏波信号进行滤波放大；3)对两路光电容积脉搏波信号进行AD转换并把对应特征点进行位置标记，计算两路波的波形特征点时间差得到脉搏波传导时间，根据托马斯·杨和莫恩斯波速公式得出的血压和脉搏波传导时间之间的近似关系式：BP＝a+b*PTT；式中，PTT为脉搏波传导时间，BP为血压，a、b表示血压和脉搏波传导时间之间关系的个性化待定参数；4)将所得脉搏波的传导时间和经过血压计得到的血压数据带入线性方程，标定个性化待定参数，将新的脉搏波传导时间代入确定参数后的线性方程中计算得到被测试者的血压；5)通过移动通信模块将被测试者实时血压信息传送到云平台进行存储。所述步骤3)采用中值滤波对AD转换后的两路光电容积脉搏波信号去除高频噪声干扰。所述步骤4)个性化待定参数在标定时通过多组实验求取平均值。与现有技术相比，由于人体皮肤、肌肉、组织等对光的吸收在整个血液循环中是恒定不变的，而皮肤内的动脉血液容积在心脏作用下呈搏动变化。当心脏收缩时外周血容积量最多，光吸收量最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，这就使光吸收器接收到的光强度呈脉动性变化。将此光强度变化信号转换成电信号，便能够利用人体指动脉波动时造成反射光率的不同来获取脉搏波的波形。本专利技术基于手指动脉波的无创血压检测系统通过同时采集同一根手指动脉前后两点光电容积脉搏波信号，进而获取脉搏波传导时间差，并利用脉搏波传导时间差和血压之间的线性关系求得血压值，最终将被测试者实时血压信息通过移动通信模块传送到云平台进行存储，方便手机等通信设备查询。本专利技术在测量过程中取代了使用袖带束缚压迫被测试者手臂，检测过程更加舒适，采用可穿戴式设计，操作简单，并且整体设计轻便小巧、方便携带，具有较高的可行性。进一步的，由于存在所监测的脉搏波离心脏越远，则脉搏波传导时间和动脉血压之间相关性越大的趋势，本专利技术将两个光电容脉搏波传感器分别沿动脉贴放在被测试者同一根手指的指尖以及指根分枝处，计算得到被测试者的血压更加准确。进一步的，本专利技术光电容脉搏波传感器包括用于获取实时脉搏波信号的光源和光接收器，光源采用峰值波长为500nm～600nm的绿光，光接收器接收峰值波长为530nm～600nm。两者的峰值波长相近，灵敏度较高。由于脉搏信号的频带一般在0.05Hz～200Hz之间，信号幅度很小，通常在毫伏级水平，容易受到各种信号干扰，通过滤波放大电路将信号进行放大，并采用分压电阻设置直流偏置电压为电源电压的1/2，使放大后的信号容易被AD采集。与现有技术相比，本专利技术基于手指动脉波的无创血压检测方法实现了血压连续测量，对比传统基于柯氏音或示波法的袖带式血压测量方法，避免了单次测量易受到环境条件、身体状况等诸多因素的影响，较好地满足了监护设备的实时性要求。相较于连续血压测量方法中的容积补偿法和动脉张力法，本专利技术采用光电容脉搏波传感器，在测量过程中不再使用袖带束缚被测试者，使检测过程变得更加舒适。对于被测试者来说，通过测量手指动脉信息以检测血压的过程操作方便，无需脱掉衣服，并且不用压迫到被测者的手臂。此外，本专利技术选择同一根手指侧动脉的不同两点作为测试点，既避免了动脉信息采集时，血管状态改变对脉搏波信号的影响，又舍弃了心电信号检测，操作比较简单，最终将被测试者实时血压信息上传至云平台，方便监护人员或被测者实时通过手机等设备查看血压信息及后续的宏观数据分析。附图说明图1本专利技术基于手指动脉波的无创血压检测系统结构框图；图2本专利技术信号分析处理的工作流程图；图3脉搏波传导时间的分析曲线图；具体实施方式参见图1，本专利技术基于手指动脉波的无创血压检测系统包括两个光电容脉搏波传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于手指动脉波的无创血压检测系统，其特征在于，包括：同时采集同一根手指动脉前后两点光电容积脉搏波信号的两个光电容脉搏波传感器(1)；用于对采集到的两路光电容积脉搏波信号进行放大的滤波放大电路；用于对两路光电容积脉搏波信号进行AD转换并把对应特征点进行位置标记，以及计算两路波的波形特征点时间差得到脉搏波传导时间，依据血压的变化和脉搏波传导时间成正比的关系建立线性方程，将所得脉搏波的传导时间和经过血压计得到的血压数据带入线性方程，标定个性化待定参数，并计算得到被测试者血压的微处理器主控电路(2)；用于将被测试者实时血压信息传送到云平台(3)进行存储的移动通信模块(4)；用于对两个光电容脉搏波传感器(1)、滤波放大电路、微处理器主控电路(2)以及移动通信模块(4)进行供电的电池模块(5)。

【技术特征摘要】
1.一种基于手指动脉波的无创血压检测系统，其特征在于，包括：同时采集同一根手指动脉前后两点光电容积脉搏波信号的两个光电容脉搏波传感器(1)；用于对采集到的两路光电容积脉搏波信号进行放大的滤波放大电路；用于对两路光电容积脉搏波信号进行AD转换并把对应特征点进行位置标记，以及计算两路波的波形特征点时间差得到脉搏波传导时间，依据血压的变化和脉搏波传导时间成正比的关系建立线性方程，将所得脉搏波的传导时间和经过血压计得到的血压数据带入线性方程，标定个性化待定参数，并计算得到被测试者血压的微处理器主控电路(2)；用于将被测试者实时血压信息传送到云平台(3)进行存储的移动通信模块(4)；用于对两个光电容脉搏波传感器(1)、滤波放大电路、微处理器主控电路(2)以及移动通信模块(4)进行供电的电池模块(5)。2.根据权利要求1所述基于手指动脉波的无创血压检测系统，其特征在于：所述的两个光电容脉搏波传感器(1)分别沿动脉贴放在被测试者同一根手指的指尖以及指根分枝处。3.根据权利要求1或2所述基于手指动脉波的无创血压检测系统，其特征在于：所述的两个光电容脉搏波传感器(1)包括用于获取实时脉搏波信号的光源和光接收器，光源采用峰值波长为500nm～600nm的绿光，光接收器接收峰值波长为530nm～600nm。4.根据权利要求3所述基于手指动脉波的无创血压检测系统，其特征在于：所述的滤波放大电路集成在光电容脉搏波传感器(1)上，连接光接收器的输出端；所述的微处理器主控电路(2)、移动通信模块(4)及电池模块(5)集成于一体固定在手腕处。5.根据权利要求1所述基于手指动脉波的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，屈胜年，王曼，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61