一种具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于动脉血压测量技术领域。本发明专利技术公开一种具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，采用光电传感器检测脉搏波，提供反向偏置电压给受光管，增强了受光管的灵敏度和稳定性，能够检测到极其微弱的脉搏波信号并提高检测信号的波形质量；采用宽频带滤波器，确保脉搏波形态不失真；这些技术有利于从脉搏波上正确提取校正变量。该装置从脉搏波上识别与收缩压相关和与舒张压相关的传播时间PTT，根据脉搏波的形态变化提取多种变量来实时识别和自适应校正PTT的各种异常变化；结合现有数学模型能够在复杂的临床条件下高准确度、连续、无创伤测量血压，无须依靠常规方法如袖带示波法来定标和反复校准。

A high accuracy continuous non-invasive blood pressure measuring device with adaptive calibration

The invention belongs to the technical field of arterial blood pressure measurement. The invention discloses a self calibration with high accuracy of non-invasive continuous blood pressure measuring device, photoelectric sensor was used to detect the pulse wave, reverse bias voltage to the light receiving tube, a light receiving tube enhances the sensitivity and stability, can detect extremely weak pulse wave signal and improve the waveform quality using signal detection; wide band filter, pulse wave shape to ensure no distortion; these techniques benefit from pulse wave on the correct extraction of calibration variables. The device from the pulse wave identification and systolic blood pressure and diastolic blood pressure and the propagation time of PTT, all kinds of abnormal changes according to the morphological changes of pulse wave extraction of multiple variables to real-time identification and adaptive correction PTT; combined with the existing mathematical model in clinical conditions of complex high accuracy, continuous and noninvasive measurement of blood pressure. Do not rely on conventional methods such as cuff oscillometric method to calibration and repeated calibration.

【技术实现步骤摘要】
一种具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置
本专利技术涉及动脉血压测量
，具体涉及一种具备自适应校准功能的高准确度连续无创血压测量装置。
技术介绍
动脉血压是反映循环系统状态、评估器官灌注的主要指标之一，是围手术期监护的重要生命体征参数。目前围术期常用的血压监测方法可以分为有创测量和无创测量。有创测量是指将专用管道置入机体的循环系统内，通过转换器将机械势能转化为电子信号后在监护设备上实时显示血压变化的技术。有创测量方法可以连续、准确地测量每搏血压，但其可能造成的危险与伤害也不容忽视。无创测量常用的方法是袖带示波法，这种技术操作简单且精确度已得到临床认可，被广泛用于健康体检和围术期监护。但是，袖带示波法只能每隔3-5分钟间断地测量血压，无法实时跟踪动脉血压的变化。为此，医学界提出了连续无创测量每搏血压的要求。在现有的各种技术方案中，利用脉搏波传播时间/速度(PTT/PWV)连续无创测量每博血压的方法逐渐成为研究的热点。该测量方法通过一个或多个光电传感器和一组心电电极同步获得容积脉搏波(PhotoPlethysmoGraphyPPG)和心电信号(ECG)，利用PPG与ECG之间的时间差或两个PPG之间的时间差计算出PTT/PWV；探索PTT/PWV与血压之间的函数关系并建立数学模型，利用可测量的PTT/PWV来估算血压。很多学术论文报道了利用PTT/PWV连续无创测量每博血压的原理，例如YanChen，ChangyunWen,GuocaiTao,MinBi,andGuoqiLi《ANovelModelingMethodologyoftheRelationshipBetweenBloodPressureandPulseWaveVelocity》；YanChen，ChangyunWen,GuocaiTaoandMinBi《ContinuousandNoninvasiveMeasurementofSystolicandDiastolicBloodPressurebyOneMathematicalModelwiththeSameModelParametersandTwoSeparatePulseWaveVelocities》；YounheeChoi,QiaoZhang,SeokbumKo《NoninvasivecufflessbloodpressureestimationusingpulsetransittimeandHilbert–Huangtransform》；ZhengY,PoonCC,YanBP,LauJY《PulseArrivalTimeBasedCuff-Lessand24-HWearableBloodPressureMonitoringanditsDiagnosticValueinHypertension》；MukkamalaR,HahnJO,InanOT,MesthaLK,KimCS,H,KyalS《TowardUbiquitousBloodPressureMonitoringviaPulseTransitTime:TheoryandPractice》。很多专利公开了利用PTT/PWV连续无创测量每博血压的具体实施方法或装置，例如中国专利CN101229058A、CN102811659A、CN1127939C，美国专利5865755、5857975、5649543、9364158和欧洲专利0413267等。现有的利用PTT/PWV测量血压的方法和技术都需要采用传统的袖带示波法测量一个或一组血压值来进行初始校准，校准的理由是PTT/PWV与血压的相关关系是对象依赖的，即每个个体的PTT/PWV与血压之间存在确定的关系，校准的目的是确定与对象相适应的数学模型参数。然而，现有方法具有一定局限性，只能应用在循环系统没有受到外界干扰的条件下。因为只有在无干扰的条件下，对个体而言PTT与血压的关系才具有较强的规律性，才可能通过确定的函数和数学模型来描述。但在围手术期，病人的循环系统在液体治疗、药物、手术操作、温度等混杂因素的影响下，PTT会发生一系列异常变化，使用异变的PTT和固有的数学模型来估算血压会产生较大的误差。由于异变的PTT与血压的关系不再具有确定的规律性，即使通过频繁校准数学模型参数来适应PTT的异变也没有解决根本问题，无法满足临床测量对准确性和实时性的要求。现有方法通常采用传统的血氧饱和度仪的检测装置来检测脉搏波。这类检测装置仅给传感器中的发光管提供驱动信号，不给受光管提供驱动信号，这是因为血氧饱和度仪的测量部位通常是指甲盖，该部位的脉搏信号较强，这样的设计能够满足临床要求。但是对于脉搏信号较弱的人体部位如脚趾，这类传感器的灵敏度不够高，导致检测到的脉搏波中干扰较大，波形质量不好，不适合用于研究脉搏波形态变化的规律，同时也使得识别PTT的误差增大。此外，传统的检测装置一般采用0.5～12Hz的窄频带滤波器来强行滤去呼吸干扰，导致检测到的脉搏波形态失真，这对于不关注脉搏波形态的血氧饱和度仪是可行的，但是不适合用于研究脉搏波形态变化的规律。
技术实现思路
针对现有方法和技术中的缺陷，本专利技术提供一种具备自适应校准功能的高准确度连续无创血压测量装置，能够利用脉搏波形态的变化，针对临床条件下由输血输液、血管活性药物、手术介入等原因导致的PTT的异变进行自适性校正；同时提高了传感器的灵敏度和检测信号的波形质量，能够检测到极其微弱的脉搏波信号并确保波形的形态不失真。一种具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，包括：控制单元:用于发出控制信号，调节传感器驱动和信号转换单元的驱动信号，以及脉搏波检测单元输出信号的直流电平和放大倍数；传感器驱动和信号转换单元,用于给检测耳朵和脚趾脉搏波的传感器的发光管和受光管提供驱动信号，并将受光管的输出信号转换为电压信号；脉搏波检测单元,用于对电压信号进行滤波和放大；脉搏波采样和识别单元,对经过脉搏波检测单元处理的两路信号进行同步采样，获得数字信号，并对数字信号中耳朵和脚趾的波形段进行识别；传播时间识别和滤波单元，用于根据耳朵和脚趾波形段的时间差分别得到与收缩压相关的传播时间和与舒张压相关的传播时间，并且对传播时间的呼吸干扰进行平滑滤波；校正变量提取和滤波单元，用于从耳朵脉搏波和脚趾脉搏波上提取出校正变量，获得校正矩阵，并且对校正变量的呼吸干扰进行平滑滤波；传播时间校正单元，利用校正矩阵分别校正与收缩压相关的传播时间和与舒张压相关的传播时间的异常变化；计算单元，用于计算脉搏波传播速度和每搏血压值；人机界面单元，用于输入生理参数以及显示连续变化的血压值及脉搏波。优选地，所述传感器驱动和信号转换单元包括：发光管驱动单元，用于根据人体测量部位提供对应的电流给发光管；受光管驱动和检测单元，用于给受光管提供反向偏置电压，并根据控制单元的控制信号将受光管的输出信号转换为电压信号；信号转换单元，用于滤去电压信号中的反向偏置电压。优选地，所述反向偏置电压由测量电路或浮地电源产生。优选地，所述脉搏波检测单元包括：差分放大单元，用于对电压信号进行放大，消除共模干扰；带通滤波单元，用于对电压信号进行滤波，滤波频带为0.1～30Hz；增益调节单元，用于根据控制单元的控制信号调节放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，其特征在于，包括：控制单元:用于发出控制信号，调节传感器驱动和信号转换单元的驱动信号，以及脉搏波检测单元输出信号的直流电平和放大倍数；传感器驱动和信号转换单元,用于给检测耳朵和脚趾脉搏波的传感器的发光管和受光管提供驱动信号，并将受光管的输出信号转换为电压信号；脉搏波检测单元,用于对电压信号进行滤波和放大；脉搏波采样和识别单元,对经过脉搏波检测单元处理的两路信号进行同步采样，获得数字信号，并对数字信号中耳朵和脚趾的波形段进行识别；传播时间识别和滤波单元，用于根据耳朵和脚趾波形段的时间差分别得到与收缩压相关的传播时间和与舒张压相关的传播时间，并且对传播时间的呼吸干扰进行平滑滤波；校正变量提取和滤波单元，用于从耳朵脉搏波和脚趾脉搏波上提取出校正变量，获得校正矩阵，并且对校正变量的呼吸干扰进行平滑滤波；传播时间校正单元，利用校正矩阵分别校正与收缩压相关的传播时间和与舒张压相关的传播时间的异常变化；计算单元，用于计算脉搏波传播速度和每搏血压值；人机界面单元，用于输入生理参数以及显示连续变化的血压值及脉搏波。

【技术特征摘要】
1.一种具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，其特征在于，包括：控制单元:用于发出控制信号，调节传感器驱动和信号转换单元的驱动信号，以及脉搏波检测单元输出信号的直流电平和放大倍数；传感器驱动和信号转换单元,用于给检测耳朵和脚趾脉搏波的传感器的发光管和受光管提供驱动信号，并将受光管的输出信号转换为电压信号；脉搏波检测单元,用于对电压信号进行滤波和放大；脉搏波采样和识别单元,对经过脉搏波检测单元处理的两路信号进行同步采样，获得数字信号，并对数字信号中耳朵和脚趾的波形段进行识别；传播时间识别和滤波单元，用于根据耳朵和脚趾波形段的时间差分别得到与收缩压相关的传播时间和与舒张压相关的传播时间，并且对传播时间的呼吸干扰进行平滑滤波；校正变量提取和滤波单元，用于从耳朵脉搏波和脚趾脉搏波上提取出校正变量，获得校正矩阵，并且对校正变量的呼吸干扰进行平滑滤波；传播时间校正单元，利用校正矩阵分别校正与收缩压相关的传播时间和与舒张压相关的传播时间的异常变化；计算单元，用于计算脉搏波传播速度和每搏血压值；人机界面单元，用于输入生理参数以及显示连续变化的血压值及脉搏波。2.根据权利要求1所述的具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，其特征在于，所述传感器驱动和信号转换单元包括：发光管驱动单元，用于根据人体测量部位提供对应的电流给发光管；受光管驱动和检测单元，用于给受光管提供反向偏置电压，并根据控制单元的控制信号将受光管的输出信号转换为电压信号；信号转换单元，用于滤去电压信号中的反向偏置电压。3.根据权利要求2所述的具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，其特征在于，所述反向偏置电压由测量电路或浮地电源产生。4.根据权利要求1所述的具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，其特征在于，所述脉搏波检测单元包括：差分放大单元，用于对电压信号进行放大，消除共模干扰；带通滤波单元，用于对电压信号进行滤波，滤波频带为0.1～30Hz；增益调节单元，用于根据控制单元的控制信号调节放大倍数。5.根据权利要求1所述的具备自适应校准的高准确度连续无创血压测量装置，其特征在于，所述脉搏波采样和识别单元包括：脉搏波采样单元，用于对经过脉搏波检测单元处理的两路信号进行同步连续采样，获得连续的数字信号；脉搏波识别单元，用于从数字信号中得到每个心动周期中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈妍，陈瑜，刘元起，何宗奎，刘洋，张伟，
申请(专利权)人：陈妍，
类型：发明
国别省市：重庆,50