一种基于反向血流传播时间的连续血压测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于反向血流传播时间的连续血压测量系统及方法，属于移动计算应用技术领域。本发明专利技术利用智能设备采集目标用户皮肤下血流的传感信息，基于脉搏波提取反向血流传播时间，即，在同一采集位置正向血流(由心脏向肢端流动)和反向血流(由肢端向心脏)的传播时间差，测量精准血压值。同时，系统使用舒适，并支持连续测量，测量时无需用户参与，能够随时随地使用，支持通用的精准血压测量，能够克服现有的血压测量系统存在的使用不舒适、无法连续测量血压、需要用户额外参与、使用场景受限、精度不足以及依赖大量训练数据等不足。精度不足以及依赖大量训练数据等不足。精度不足以及依赖大量训练数据等不足。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反向血流传播时间的连续血压测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种血压测量系统及测量方法，具体涉及一种基于反向血流传播时间的连续血压测量系统及方法，属于移动计算应用


技术介绍

[0002]目前，测量血压的系统主要利用可充气式袖带阻断手臂动脉血流，在袖带慢速放气过程中，通过检测某种特殊现象(例如血流声音的消失和出现、血管壁搏动振荡波幅值达到最大值等)达到测量血压的目的。然而，此类系统依赖特殊设备，其价格高、体积大、操作复杂，难以在日常生活中广泛应用。
[0003]为方便随时随地测量血压值，一些系统对可充气式袖带进行了改进，并部署在可穿戴设备中。例如，通过在手表表带中加入充气结构，阻断腕部动脉血流，从而测量血压；或者，利用一种可充气式入耳设备阻断耳部动脉血流，测量血压值。但是，上述这些系统，在测量血压过程中挤压血管，阻断血流常使测量者感到不适，并带来局部组织缺氧的风险。此外，上述阻断血流的系统无法连续测量血压数值。
[0004]目前，市场上存在一些无袖带血压测量系统。此类系统主要基于脉搏波速度与血压间的相关关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反向血流传播时间的连续血压测量系统，其特征在于，包括脉搏波信号监测装置和处理单元；其中，脉搏波信号监测装置利用光电容积脉搏波传感器，采集目标用户皮肤下动脉血流的传感信息，并将信息发送给处理单位；处理单元负责对传感信息进行处理，检测脉搏波信号监测装置与皮肤间的接触压力，提取纯净动脉脉搏，并计算反向血流传播时间，获取舒张压和收缩压值。2.如权利要求1所述的一种基于反向血流传播时间的连续血压测量系统，其特征在于，光电容积脉搏波传感器包含光源和光探测器，不同光源发射出光线，照亮皮肤、肌肉和血管，光探测器检测光源所发射光的强度；当血液伴随心跳在血管中周期性流动时，血管容量发生周期性变化，光吸收能力发生周期性变化；光源发射光强不变的情况下，光感测器采集光信号强度改变；利用光电容积脉搏波采集血管容量变化，所采集的脉搏波信号包括直流分量和交流分量；交流分量由心跳引起的血管容量变化引起，直流分量由骨骼、肌肉和静脉血流引起。3.一种基于反向血流传播时间的连续血压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：用户佩戴连续血压测量系统，其内置有光电容积脉搏波传感器，光电容积脉搏波传感器作为脉搏波信号监测装置，采集目标用户的脉搏信号；步骤2：处理单元检测脉搏波信号监测装置与皮肤间的接触压力，包括以下步骤：步骤2.1：对脉搏波信号，提取描述血管弹性和血管阻力的特征，包括收缩期与舒张期时长的比值、收缩峰与舒张峰振幅的比值；步骤2.2：根据步骤2.1提取的特征，使用最小二乘支持向量机，估计当前脉搏波信号监测装置与皮肤的接触压力值；然后，引导用户调整接触压力，直至与令采集的脉搏波信号交流分量幅值达到最大时的接触压力相等；步骤3：处理单元提取动脉脉搏波信号，计算反向血流传播时间，根据反向血流传播时间计算舒张压和收缩压的值，建立血压测量模型，利用模型计算精准血压值。4.如权利要求3所述的一种基于反向血流传播时间的连续血压测量方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：步骤3.1：去除脉搏波信号中无关的噪音；步骤3.2：分析不同血管容量下不同光源的吸收和反射特点，得到用于后续处理的动脉脉搏波；步骤3.3：利用步骤3.2提取的动脉脉搏波，计算反向血流传播时间及与脉搏波波形相关的几何特征；步骤3.4：根据步骤3.3提取的反向血流传播时间和与脉搏波波形相关的几何特征，并结合目标用户的生理参数，以及真实血压值，建立血压测量神经模型；步骤3.5：利用迁移学习，训练步骤3.4建立的通用血压测量混合神经网络模型，利用模型计算精准血压值。5.如权利要求3所述的一种基于反向血流传播时间的连续血压测量方法，其特征在于，步骤2.1中，基于血管弹性和血流阻力参数建立脉搏波信号监测装置与皮肤间的接触压力检测模型；首先进行特征选择：通过比较方差膨胀因子并结合人为观察，选择收缩期与舒张期时
长的比值、收缩峰与舒张峰振幅的比值为必要特征，进行接触压力测量；为提取上述特征，对采集的某一光源脉搏波信号计算二阶导数，即加速度脉搏波，两个必要特征分别通过计算起始点到b点和b点到结束点时间间隔的比值，以及加速度脉搏波信号a点和b点出现时，原始脉搏波信号振幅的比值，其中，a点为收缩期第一个拐点，标志血容量的快速增加；b点为收缩期第二个拐点，标志血容量达到最大；步骤2.2中，采用最小二乘支持向量机训练描述接触压力与所提取特征之间关系的拟合函数；通过使用二次成本函数，将优化问题简化为求解一组线性方程组，其中，所述最小二乘支持向量机利用步骤2.1所提取的特征以及一组真实压力值在脱机时预先训练，用于检测脉搏波信号监测装置与皮肤的接触压力；当调整接触压力至采集的脉搏波信号交流分量幅值达到最大时，能够准确测量反向血流传播时间，在上述压力下测量精准血压；利用预先训练好的最小二乘支持向量机测量交流分量幅值最大时的接触压力；在采集脉搏波过程中，利用预先训练好的最小二乘支持向量机测量当前接触压力，如果当前接触压力未使得脉搏波信号交流分量幅值达到最大，则引导用户调整智能设备。6.如权利要求5所述的一种基于反向血流传播时间的连续血压测量方法，其特征在于，每次用户配带智能设备时，要在每次佩戴时进行校准。7.如权利要求4所述的一种基于反向血流传播时间的连续血压测量方法，其特征在于，步骤3.2中，首先，光电容积脉搏波传感器的一端发射光信号，照亮皮肤、肌肉和血管，另一端捕捉光信号强度；心脏周期性射血引起血管容量的规律变化，光吸收能力改变，导致光电容积脉搏波传感器捕捉的光强度变化；利用针对人体血流的比尔朗伯定律，将血管容量变化和光密度变化联系起来，建立分析模型；将照亮区域视为均质组织，捕捉的光信号强度为I(t)，发射光信号强度为I0，则传播过程中光密度变化ΔOD为：其中，t表示时间，<L>为差分路径长度，和分别为基准吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凡，曹烨彤，陈慧杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：