血压测量装置及其使用方法制造方法及图纸

本申请公开了血压测量装置及其使用方法。提供了一种使用电声换能器结合压电超声换能器进行血压测量的装置和方法。该装置和方法可以提供连续的、无创的血压监测。无创的血压监测。无创的血压监测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】血压测量装置及其使用方法
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2020年1月28日提交的美国临时申请号62/966,927的权益，该申请通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]血压是常规用于管理患者护理的基本生命体征。血压测量方法通常复杂且笨重。典型的方法有若干个限制，包括对环境噪声的敏感性、患者的不适以及无法获得连续的血压测量值。另一种方法是有创血压测量。虽然这提供了比外部袖带更高质量的数据，但其侵入性也会产生更高的风险，包括感染、出血或缺血。非常需要用于测量血压的替代非侵入性方式，特别是在高血压已成为美国和世界其他地区日益普遍的医学问题时。

技术实现思路

[0004]本文提供了一种血压测量装置的实施例，该血压测量装置包括：第一换能器，其被配置为将声波引导至血管；以及第二换能器，其被配置为将超声波引导至血管，接收由血管的回波边界反射的超声波，并且测量血管的横截面的半径和壁厚。第一换能器可以是电声换能器和/或第二换能器是压电超声换能器。该装置还可以包括耦合到第一换能器的音频信号发生器。在一些实施例中，音频信号发生器至少包括调整声波频率的可变电阻器。可变电阻器可以是电位器。在一些实施例中，音频信号发生器显示声波的频率。第二换能器可以监测血管的横截面的振动。在一些实施例中，第二换能器监测血管的横截面的振动，并且其中压电超声换能器记录横截面的振动的频率并确定其共振频率。可以在血管的横截面的振动最大时确定共振频率。在一些实施例中，声波的频率在1Hz至3000Hz的范围内变化。在一些实施例中，声波的频率在670Hz至2300Hz的范围内变化。电声换能器可以是音频扬声器，并且音频扬声器可以是高音扬声器。血管可以是动脉或静脉。
[0005]本文进一步提供了一种测量血压的方法的实施例，该方法包括：确定血管的横截面的半径和厚度；将声波引导至血管；改变声波的频率；检测血管的横截面的最大共振以确定血管的共振频率；并且基于确定的共振频率，计算血管中的血压。改变声波的频率可以包括在1Hz到3000Hz的范围内改变声波的频率。在一些实施例中，改变声波的频率包括在670Hz至2300Hz的范围内改变声波的频率。可以通过使用用于检测最大共振的压电超声换能器来确定共振频率。压电超声换能器可以包括至少3kHz的采样率。在一些实施例中，确定血管的半径和厚度包括将超声波引导至血管并接收从血管的回波边界反射的反射超声波。在一些实施例中，该方法还可以包括测量反射超声波的多普勒频移并且计算血管的波速。可以通过压电超声换能器测量多普勒频移。血管可以是动脉或静脉。
[0006]本文提供了一种血压测量设备的实施例，该血压测量设备包括：第一换能器，其被配置为发射具有多个频率的多个声波，声波被配置为使受试者的血管振动；第二换能器，其被配置为捕获血管的一个或多个超声图像；以及处理设备，其被配置为：基于一个或多个捕获的超声图像来确定血管的共振频率；并且基于血管的壁厚、血管的半径或直径和确定的
共振频率来计算出血管或受试者的血压。
[0007]在一些实施例中，一个或多个捕获的超声图像被用于测量血管的壁厚和血管的半径或直径。在一些实施例中，一个或多个捕获的超声图像包括多个超声图像，其中确定血管的共振频率包括：基于多个超声图像确定多个频率中的使血管的振动最大化的频率血管；并且选择频率作为共振频率。在一些实施例中，设备还包括：音频信号发生器，其电耦合到第一换能器，音频信号发生器，其被配置为调整由第一换能器发射的声波的频率。在一些实施例中，音频信号发生器包括至少一个可变电阻器，其调整由第一换能器发射的声波的频率。在一些实施例中，每个频率在1Hz和3000Hz之间。在一些实施例中，每个频率在670Hz和2300Hz之间。
[0008]在一些实施例中，血管是受试者的颈动脉。在一些实施例中，其中第一换能器是音频扬声器。在一些实施例中，设备还包括：衬底，其中衬底包括用于粘附到受试者皮肤的粘合表面，其中第一换能器和第二换能器合并到衬底中。在一些实施例中，衬底粘附在血管附近。在一些实施例中，血管是颈动脉。在一些实施例中，衬底包括对准线。在一些实施例中，衬底包括透明窗口。
[0009]在一些实施例中，该设备还包括第三换能器，其被配置为捕获血管的第二组一个或多个超声图像。在一些实施例中，第二换能器和第三换能器各自具有相应的共振频率，并且其中第二换能器包括与第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应；并且处理设备处理由第一换能器和第二换能器进行的测量。在一些实施例中，由第一换能器和第二换能器进行的测量的处理包括归一化第一频率响应和第二频率响应。
[0010]在一些实施例中，该设备还包括第四换能器，其被配置为捕获血管的第三组一个或多个超声图像。在一些实施例中，设备还包括：衬底，其中衬底包括用于粘附到受试者的皮肤的粘合表面，其中第一换能器、第二换能器和第三换能器合并到衬底中。在一些实施例中，衬底粘附在血管附近。在一些实施例中，血管是颈动脉。在一些实施例中，衬底包括对准线。在一些实施例中，衬底还包括透明窗口。
[0011]在一些实施例中，该设备还包括第四换能器，其被配置为捕获血管的第三组一个或多个超声图像。在一些实施例中，第四换能器包括与第二换能器的频率响应部分重叠的频率响应。在一些实施例中，第四换能器包括与第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应。在一些实施例中，第四换能器包括与第二换能器和第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应。
[0012]在一些实施例中，该设备还包括：衬底，其中衬底包括用于粘附到受试者的皮肤的粘合表面，其中第一换能器、第二换能器和第三换能器被合并到衬底中。在一些实施例中，衬底粘附在血管附近。在一些实施例中，血管是颈动脉。在一些实施例中，其中衬底包括对准线。在一些实施例中，衬底还包括透明窗口。
[0013]在一些实施例中，该设备还包括第三换能器，其被配置为捕获血管的第二组一个或多个超声图像。在一些实施例中，第二换能器和第三换能器各自具有相应的共振频率，并且其中第二换能器包括与第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应；以及处理设备处理由第一换能器和第二换能器进行的测量。在一些实施例中，由第一换能器和第二换能器进行的测量的处理包括归一化第一频率响应和第二频率响应。
[0014]在一些实施例中，该设备还包括第四换能器，其被配置为捕获血管的第三组一个
或多个超声图像。在一些实施例中，该设备还包括第四换能器，其被配置为捕获血管的第三组一个或多个超声图像。在一些实施例中，第四换能器包括与第二换能器的频率响应部分重叠的频率响应。在一些实施例中，第四换能器包括与第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应。在一些实施例中，第四换能器包括与第二换能器和第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应。
[0015]根据一些实施例，本文提供了一种存储可由处理器执行的指令的非暂时性计算机可读存储介质，其中指令的执行使血压测量设备执行包括以下操作的操作：使用在受试者的血管附近的第一换能器，发射具有多个频率的多个声波，声波引起受试者的血管振动；基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种血压测量设备，其包括：第一换能器，其被配置为发射具有多个频率的多个声波，所述声波被配置为使受试者的血管振动；第二换能器，其被配置为捕获所述血管的一个或多个超声图像；以及处理设备，其被配置为：基于所述一个或多个捕获的超声图像确定所述血管的共振频率；以及基于所述血管的壁厚、所述血管的半径或直径以及确定的共振频率，计算所述血管或所述受试者的血压。2.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述一个或多个捕获的超声图像用于测量所述血管的所述壁厚和所述血管的所述半径或所述直径。3.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述一个或多个捕获的超声图像包括多个超声图像，其中确定所述血管的所述共振频率包括：基于所述多个超声图像确定所述多个频率的使所述血管的振动最大化的频率；以及选择所述频率作为所述共振频率。4.根据权利要求1所述的血压测量设备，其还包括：音频信号发生器，其电耦合到所述第一换能器，所述音频信号发生器被配置为调整由所述第一换能器发射的声波的频率。5.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述音频信号发生器包括至少一个可变电阻器，其调整由所述第一换能器发射的声波的所述频率。6.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述频率中的每一个在1Hz和3000Hz之间。7.根据权利要求6所述的血压测量设备，其中所述频率中的每一个在670Hz和2300Hz之间。8.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述血管是所述受试者的颈动脉。9.根据权利要求1所述的血压测量设备，其中所述第一换能器是音频扬声器。10.根据权利要求1所述的血压测量设备，其还包括：衬底，其中所述衬底包括用于粘附到所述受试者皮肤的粘合表面，其中所述第一换能器和所述第二换能器合并在所述衬底中。11.根据权利要求10所述的血压测量装置，其中所述衬底贴附在所述血管附近。12.根据权利要求11所述的血压测量装置，其中所述血管是颈动脉。13.根据权利要求10至12中任一项所述的血压测量装置，其中所述衬底包括对准线。14.根据权利要求13所述的血压测量设备，其中所述衬底包括透明窗。15.根据权利要求10所述的血压测量设备，还包括第三换能器，所述第三换能器被配置为捕获所述血管的第二组一个或多个超声图像。16.根据权利要求15所述的血压测量设备，其中所述第二换能器和所述第三换能器各自具有相应的共振频率，并且其中所述第二换能器包括与所述第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应；以及处理设备处理由所述第一换能器和所述第二换能器进行的测量。17.根据权利要求16所述的血压测量设备，其中对由所述第一换能器和第二换能器进行的测量的处理包括对所述第一频率响应和所述第二频率响应进行归一化。18.根据权利要求15所述的血压测量设备，其还包括第四换能器，所述第四换能器被配
置为捕获所述血管的第三组一个或多个超声图像。19.根据权利要求15所述的血压测量设备，其还包括：衬底，其中所述衬底包括用于粘附到所述受试者皮肤的粘合表面，其中所述第一换能器、所述第二换能器和所述第三换能器合并在所述衬底中。20.根据权利要求19所述的血压测量装置，其中所述衬底被粘附在所述血管的附近。21.根据权利要求20所述的血压测量装置，其中所述血管是颈动脉。22.根据权利要求21所述的血压测量装置，其中所述衬底包括对准线。23.根据权利要求22所述的血压测量装置，其中所述衬底还包括透明窗口。24.根据权利要求16所述的血压测量设备，其还包括第四换能器，所述第四换能器被配置为捕获所述血管的第三组一个或多个超声图像。25.根据权利要求24所述的血压测量设备，其中所述第四换能器包括与所述第二换能器的所述频率响应部分重叠的频率响应。26.根据权利要求24所述的血压测量设备，其中所述第四换能器包括与所述第三换能器的所述频率响应部分重叠的频率响应。27.根据权利要求24所述的血压测量设备，其中所述第四换能器包括与所述第二换能器和所述第三换能器的所述频率响应部分重叠的频率响应。28.根据权利要求24所述的血压测量设备，其还包括：衬底，其中所述衬底包括用于粘附到所述受试者皮肤的粘合表面，其中所述第一换能器、所述第二换能器和所述第三换能器合并在所述衬底中。29.根据权利要求28所述的血压测量设备，其中所述衬底被粘附在所述血管的附近。30.根据权利要求29所述的血压测量设备，其中所述血管是颈动脉。31.根据权利要求30所述的血压测量设备，其中所述衬底包括对准线。32.根据权利要求31所述的血压测量设备，其中所述衬底还包括透明窗口。33.根据权利要求1所述的血压测量设备，其还包括第三换能器，所述第三换能器被配置为捕获所述血管的第二组一个或多个超声图像。34.根据权利要求33所述的血压测量设备，其中所述第二换能器和所述第三换能器各自具有相应的共振频率，并且其中所述第二换能器包括与所述第三换能器的频率响应部分重叠的频率响应；并且处理设备处理由所述第一换能器和所述第二换能器进行的测量。35.根据权利要求34所述的血压测量设备，其中所述处理由所述第一换能器和第二换能器进行的测量包括对所述第一频率响应和所述第二频率响应进行归一化。36.根据权利要求33所述的血压测量设备，其还包括第四换能器，所述第四换能器被配置为捕获所述血管的第三组一个或多个超声图像。37.根据权利要求34所述的血压测量设备，其还包括第四换能器，所述第四换能器被配置为捕获所述血管的第三组一个或多个超声图像。38.根据权利要求37所述的血压测量设备，其中所述第四换能器包括与所述第二换能器的所述频率响应部分重叠的频率响应。39.根据权利要求37所述的血压测量设备，其中所述第四换能器包括与所述第三换能器的所述频率响应部分重叠的频率响应。40.根据权利要求37所述的血压测量设备，其中所述第四换能器包括与所述第二换能
器和所述第三换能器二者的所述频率响应部分重叠的频率响应。41.一种存储可由处理器执行的指令的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令的执行使血压测量设备执行包括以下操作的操作：使用在受试者的血管附近的第一换能器发射具有多个频率的多个声波，所述声波引起受试者的血管振动；基于所述血管对所述多个声波的振动响应，确定所述血管的共振频率；使用发射超声波的第二换能器确定所述血管的壁厚和半径或直径；以及基于所述共振频率、所述血管的壁厚和所述血管的所述半径或所述直径，计算所述受试者的血压。42.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述操作还包括：使用所述第二换能器在所述血管响应于所述声波而振动时捕获所述血管的多个超声图像，其中确定所述血管的所述谐振频率包括：从所述超声图像确定所述血管的所述谐振频率。43.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中确定所述血管的所述壁厚和所述半径包括：使用所述第二换能器将超声波引导至所述血管；以及使用所述第二换能器接收从所述血管的回波边界反射的超声波。44.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中在计算所述血压之后，所述操作还包括：使用所述第一换能器和所述第二换能器确定所述血管的更新的半径和血液流经所述血管的更新的速度；以及基于所述更新的半径和所述更新的速度计算更新的血压。45.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述多个声波的所述多个频率在1Hz和3000Hz之间。46.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述多个声波的所述多个频率在670Hz和2300Hz之间。47.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述第一换能器是音频扬声器。48.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述操作还包括使用第三换能器捕获所述血管的第一组超声图像。49.根据权利要求48所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述操作还包括使用所述第二换能器来捕获所述血管的第二组超声图像。50.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述操作还包括通过所述第一组超声图像对所述第二组超声图像进行归一化。51.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述操作还包括使用第四换能器捕获所述血管的第三组超声图像。52.根据权利要求51所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述操作还包括通过所述第一组超声图像对所述第二组超声图像进行归一化。53.根据权利要求52所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述操作还包括通过所述第三组超声图像对所述第二组超声图像进行归一化。
54.一种方法，其包括：使用在受试者的血管附近的第一换能器发射具有多个频率的多个声波，所述声波引起受试者的血管振动；基于所述血管对所述声波的所述振动响应，确定所述血管的共振频率；使用发射超声波的第二换能器确定所述血管的所述壁厚和所述血管的半径或直径；以及基于所述共振频率、所述血管的所述壁厚和所述血管的所述半径或所述直径，计算所述受试者的血压。55.根据权利要求54所述的方法，其还包括：使用所述第二换能器在所述血管响应于所述声波而振动时捕获所述血管的多个超声图像，其中确定所述血管的所述共振频率包括：根据所述超声图像确定所述血管的所述共振频率。56.根据权利要求54所述的方法，其中确定所述血管的所述壁厚和所述半径包括：使用所述第二换能器将超声波引导至所述血管；以及使用所述第二换能器接收从所述血管的回波边界反射的超声波。57.根据权利要求54所述的方法，其中在计算所述血压之后，所述方法还包括：使用所述第一换能器和所述第二换能器确定所述血管的更新的半径和血液流经所述血管的更新的速度；以及基于所述更新的半径和所述更新的速度计算更新的血压。58.根据权利要求54所述的方法，其中所述频率中的每一个在670Hz和2300Hz之间。59.根据权利要求55所述的方法，其还包括使用第三换能器在所述血管响应于所述声波而振动时，捕获所述血管的第二组多个超声图像。60.根据权利要求59所述的方法，其还包括利用由所述第三换能器捕获的所述血管的所述第二组多个超声图像对由所述第二换能器捕获的所述血管的所述多个超声图像进行归一化。61.根据权利要求59所述的方法，其还包括使用第四换能器在所述血管响应于所述声波而振动时，捕获所述血管的第三组多个超声图像。62.根据权利要求61所述的方法，其还包括利用由所述第三换能器捕获的所述血管的所述第二组多个超声图像对由所述第二换能器捕获的所述血管的所述多个超声图像进行归一化。63.根据权利要求62所述的方法，其还包括利用由所述第四换能器捕获的所述血管的所述第三组多个超声图像对由所述第二换能器捕获的所述血管的所述多个超声图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：加州理工大学，
类型：发明
国别省市：