專利名稱：一種新型電子血壓計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子血壓計，特別是利用心電信號來進行脈搏波識別的電子血壓計背景技術(shù)血壓是人體非常重要的生理參數(shù)，對血壓進行檢測在臨床上十分重要，有利于早期發(fā)現(xiàn)和鑒別高血壓類型，提出合理的治療建議。血壓測量方法可以分為人工和自動兩類，其中的電子血壓計具有自動檢測的功能。考慮到血壓測量的精度及可靠性等因素，目前絕大多數(shù)電子血壓產(chǎn)品都采用振動法測量原理。
振動法利用袖帶充氣來阻斷動脈血流，經(jīng)由壓力傳感器就可以檢測出袖帶內(nèi)因血流脈動而產(chǎn)生的氣體振動波，即脈搏波。該方法將不同的袖帶壓力下的脈搏波幅度變化特征記錄下來，以此計算出人體血壓的大小。
目前電子血壓計中多采用波形匹配法來抗干擾和識別振動波，即一開始袖帶充氣至最高壓力。然后按一定規(guī)律使袖帶緩慢放氣，要求在同一的靜壓上采集到兩個相匹配的振動信號方才有效，所謂波形匹配，即兩個脈搏波信號的幅度、波形以及兩個脈搏波之間的時間間隔與心動周期需要大致相同。這種方法能夠除去一定的外部干擾，但是由于袖帶內(nèi)的氣囊對外界干擾較敏感，測得的脈搏波也就非常容易受到外界振動的影響，一些輕微的手臂運動、充氣袖帶的振動、氣管的振動或人的身體運動都會導致較大的壓力波動從而造成較大的壓力測量誤差。另外如果當測量血壓者出現(xiàn)了某種病理狀態(tài)，比如心律失常，脈搏波節(jié)律及形狀會發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)脈搏漏搏(如二次心跳只出現(xiàn)一次脈搏波)，這又會造成脈搏波的識別錯誤，從而導致電子血壓計測量的失敗。
為了解決上述問題、加強抗外界干擾能力，本實用新型采用心電相關(guān)法，將人的心電信號作為同步信號來幫助識別脈搏波信號。因為在測量過程中，輕微的肢體運動對QRS波識別所造成的影響遠不如對壓力信號的影響那么明顯，因此可以用心電信號來幫助識別已得到的、不正常的脈搏波是否是由于外界干擾引起的。
此外心電與血壓之間還存在著比較確定的關(guān)系，我們知道血液在血管內(nèi)流動而對血管壁產(chǎn)生的側(cè)壓就是血壓。人體內(nèi)的血液循環(huán)是心臟不斷的舒張、收縮的結(jié)果，可以說心室的收縮射血，是產(chǎn)生動脈壓力即血壓的直接來源。心臟的跳動是由于心臟受其自身所產(chǎn)生的電位刺激，使得竇房結(jié)產(chǎn)生的興奮依次轉(zhuǎn)向心房和心室的心肌細胞而產(chǎn)生的，這種微弱的生物電可以在人身體表面測量出來，即心電信號。
當我們用兩個或三個電極在身體表面構(gòu)成回路并經(jīng)放大處理后就獲得了非常重要的心電信號(請參閱《醫(yī)學儀器上冊》高等教育出版社61-113頁)。很明顯，心肌收縮是由心電所激發(fā)的，正是由于心臟電信號的刺激，心肌做收縮、舒張機械運動，才產(chǎn)生了血壓。本實用新型也正是利用這種關(guān)系，在測血壓的同時提取心電信號，把心電信號作為同步信號來幫助識別脈搏波信號。
至目前為止，人體測量心電都采取的是胸導聯(lián)或四肢導聯(lián)的方式，即測量裝置連接著若干貼附于測量者胸部周圍的外接一次性電極，或者用心電夾子夾住手腕及腳腕。但是人們使用電子血壓計時，如果也同樣采取這種若干外接電極貼附在人身體上或夾住人的四肢的方式，就會感到既不方便又不舒服，同時還增加了測量成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種利用心電信號來進行脈搏波識別的電子血壓計。本實用新型的主要目的在于利用手部接觸導聯(lián)方式作為心電采集的手段來替代常見的胸導聯(lián)或者四肢導聯(lián)，大大方便了血壓的測量，也降低了血壓測量成本。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案利用人體心電作為同步信號來識別脈搏波，心電采集采用手部接觸導聯(lián)方式。心電的采集必須要有至少兩個電極接觸人體體表的兩個不同部位以構(gòu)成差動輸入，并經(jīng)過一系列的放大、濾波電路處理后才能實現(xiàn)。以上所述的人體體表的兩個不同部位，舉例來說，當一個電極已經(jīng)位于人體左手后，另一個電極就應該置于右手，腳上或胸腹部。通常為了方便，常采用兩電極方案，有時為了提高抗干擾能力也會采用三個或更多的電極方案，以構(gòu)成反饋回路，具體原理參見(《醫(yī)學儀器上冊》高等教育出版社61-113頁)，在本發(fā)明中采用手部接觸的方式來構(gòu)成差動輸入，即通過以下幾種方式來得到心電信號第一種方案是袖帶電極和觸摸電極構(gòu)成。其中袖帶電極位于血壓計袖帶的內(nèi)側(cè)，電極可以用金屬或其他導電材料構(gòu)成，可以是條狀，環(huán)狀或其他形狀，充氣后，這個附在袖帶內(nèi)側(cè)的電極能與手臂皮膚接觸；而觸摸電極安置在血壓計本體上，通過手指觸摸與電極相接觸。為了構(gòu)成信號回路，若袖帶縛于左手，則應該以右手接觸血壓計本體上的電極鍵，反之亦然。觸摸電極數(shù)目還可以是兩個或更多個，以構(gòu)成心電反饋回路、獲得更好的心電信號，此時至少有一個手的兩個部位同時觸摸電極或在袖帶上做有兩個電極。
第二種方案全由觸摸電極構(gòu)成。在血壓計的本體上安置有兩個或兩個以上的觸摸電極，血壓測量時雙手必須各用一根手指按住血壓計本體上的觸摸電極作為兩個差動輸入端，以構(gòu)成心電信號回路；當觸摸電極數(shù)目在兩個以上時，用雙手其他手指接觸多余的觸摸電極形成反饋回路。
第三種方案由獨立于血壓本體的手持電極構(gòu)成。手持電極不與血壓計本體直接相連，而是通過導線與血壓計相連接。測量時用戶兩手各握一個手持電極以構(gòu)成心電信號測量回路。
第四種方案是由袖帶電極與獨立手持電極構(gòu)成。其中一個電極安置在袖帶內(nèi)側(cè)，另一個電極是獨立手持物，測量時袖帶充氣，袖帶內(nèi)側(cè)的電極接觸手部皮膚構(gòu)成一個輸入端。另一手握住獨立手持電極以構(gòu)成另一輸入端。
第五種方案由血壓計本體上的電極與獨立手持電極構(gòu)成。測量時一個手的手指接觸血壓計本體上的接觸電極，另一手握住獨立手持物電極，由此構(gòu)成兩個心電信號輸入回路。
通過以上方式得到微弱的心電輸入信號，該信號經(jīng)過放大電路的進一步放大和濾波電路的處理后獲得有用的心電信號。
在血壓測量時，脈搏波信號與通過上述方案所得到的心電信號被同時采集。由于脈搏波是心臟搏動引起的，而心臟搏動是由于心臟的電活動產(chǎn)生的，即心電信號與脈搏波之間存在著密切的關(guān)系，利用這種關(guān)系我們可以用心電信號來幫助識別脈搏波。
例如可以取人體心電中幅值較大的R波作為同步信號。據(jù)研究證明，在短時間內(nèi)心電信號中R波與脈搏波起始點的間隔不會因為人體的生理變化而改變，而僅僅取決于心臟到袖帶之間的距離，所以對于同一個人來說上述時間間隔是一個確定的值。如果在血壓測量時由于人肢體輕微運動或袖帶振動等種種原因而產(chǎn)生了外界干擾，由于采集到的是一些疊加了外界干擾而變形的脈搏波，這樣就經(jīng)常造成誤判斷。相比較而言，心電采集時受外界輕微運動干擾的影響不是很大，因此我們可以利用采集到的R波來對脈搏波進行定位與識別。另外有些心臟病人存在心律不齊，也會影響脈搏波的識別，如二聯(lián)律時每兩次心跳只有一個脈搏波傳到手上，這樣就造成誤判斷，用心電信號可以方便地識別出二聯(lián)律，也就避免了誤判斷。
為了防止出現(xiàn)因電極沒有接觸或接觸不好從而影響血壓計算的情況，本血壓計在軟件上做出了優(yōu)化處理。當判斷沒有檢測到心電信號后，本血壓計自動采用一般電子血壓計所采用的波形匹配法來計算血壓值，但同時會在液晶屏上顯示出“電極脫落”字樣。待測量者發(fā)現(xiàn)問題、糾正錯誤后，“電極脫落”字樣消失，算法就自動轉(zhuǎn)成利用人體心電作為同步信號來識別脈搏波方式，這才是血壓計運行的正常方式。
本實用新型的特點在于具有心電測量功能，更重要的是利用心電來幫助對脈搏波的識別，使某些心臟病患者也能用電子血壓計測出準確的血壓，同時提高了抗干擾性能。獲取心電的方式非常簡單、方便、易行，不像一般心電圖機利用若干貼附在測量者胸部周圍的外接電極，或心電夾子夾住手腕及腳腕；在算法上又綜合了波形匹配法和心電波形波相關(guān)法，擴大了電子血壓計的適用范圍，也提高了電子血壓計的準確性。


圖1為本實用新型電子血壓計的原理框圖圖2為本實用新型電子血壓計方案1的外觀圖圖3為本實用新型電子血壓計方案2的外觀圖圖4為本實用新型電子血壓計方案3的外觀圖圖5為本實用新型電子血壓計方案4的外觀圖圖6為本實用新型電子血壓計方案5的外觀圖圖7為內(nèi)側(cè)附有電極的袖帶的外觀圖圖8為心電信號與脈搏波信號關(guān)系圖具體實施方式
如圖1所示，微處理器15與液晶顯示屏18、存儲器24相連，放置在袖帶中的壓力傳感器12將壓力振動信號轉(zhuǎn)化為電信號并經(jīng)放大電路20處理后，進入A/D轉(zhuǎn)換電路21，轉(zhuǎn)換形成的數(shù)字信號隨后為微處理器15讀取。心電采集裝置22采取手部接觸導聯(lián)的方式獲得心電信號，此后心電信號經(jīng)由屏蔽導線連至放大電路20，經(jīng)過放大處理以及接下來的A/D轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字信號最后為微處理器15讀取。電子血壓計中袖帶11的充氣、放氣動作的完成依靠微處理器15控制電磁閥驅(qū)動電路16和氣泵驅(qū)動電路25，通過打開和閉合電磁閥14和氣泵13來完成。另外血壓測量啟動按鍵3、血壓測量停止按鍵4以及血壓計開關(guān)5，皆經(jīng)過按鍵電路23與微處理器15相連。
圖2、圖3、圖4、圖5和圖6為本實用新型電子血壓計的5種具體的實施方案，本電子血壓計外殼上設有液晶顯示屏18以提供信息的輸出，在液晶屏右側(cè)的數(shù)值區(qū)可以顯示心率、收縮壓、舒張壓、平均壓以及“電極脫落”等多種信息；另外微處理器15能將測量出的血壓值存儲起來，記錄在存儲器24中，總共可以記錄300條，而且還能將這些點在液晶屏的左側(cè)以曲線趨勢圖形式表現(xiàn)出來，以便測量者翻看和掌握血壓變化趨勢。
液晶顯示屏18的下方共設有兩個或三個觸摸電極鍵2；在液晶顯示屏18右側(cè)從上至下依次設有三個按鍵血壓測量啟動按鍵3，血壓測量停止按鍵4，以及血壓計開關(guān)5。血壓計本體外另有袖帶11，該袖帶的內(nèi)側(cè)附有電極17，電極的形狀可以是條狀或環(huán)狀或別的形狀；獨立手持物體6也在血壓計本體之外，獨立手持物體6表面附有電極7，袖帶電極17和手持電極7都與屏蔽導線10相連，連接至血壓計內(nèi)部放大電路20；血壓計內(nèi)部還有對袖帶進行充氣的氣泵13，以及控制袖帶氣體放出的電磁閥14；血壓計的左側(cè)開孔，有導氣管9接入，用于連接氣泵13和袖帶11，當使用內(nèi)側(cè)附有電極的袖帶時，袖帶上的電極17通過屏蔽導線10傳送采集到的心電信號，屏蔽導線10附在袖帶導氣管9上，一起進入血壓計；圖7為內(nèi)側(cè)附有電極的袖帶示意圖，在袖帶11內(nèi)側(cè)的袖帶電極17呈條狀，該電極靠近袖帶外部并與屏蔽導線10相連，取出人體體表心電信號；屏蔽導線10可以外貼或內(nèi)嵌在袖帶的導氣管9的管壁上或位于導氣管9的管芯內(nèi)，兩者一起進入血壓計內(nèi)部。
圖8為實際測出的人體心電信號與脈搏波信號間關(guān)系，其中圖8的上半部是測出的心電波形，而下半部則是脈搏波的波形，如果我們選取心電信號中幅值最大的R波作為參照點，脈搏波中的一些有用的特征值與參照點R波之間的時間間隔基本不變。圖8中選取的是參照點與脈搏波最高點之間的時間間隔，從中可以看出三段測量的時間間隔在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認為完全相等。由于袖帶內(nèi)的氣囊對外界干擾較敏感，使得的脈搏波也非常容易受到外界振動的影響，一些輕微的手臂運動、充氣袖帶的振動、氣管的振動或人的身體運動都會導致較大的壓力波動從而造成較大的壓力測量誤差。相對而言，輕微的肢體運動對QRS波所造成的影響要小的多，通過判斷脈搏波特征值與R波之間的時間間隔是否在誤差允許的范圍內(nèi)，就能去除外部干擾。
本實用新型電子血壓計的五個方案，區(qū)別僅在于心電采集裝置不同，但都是采取手部接觸導聯(lián)，使人體的手部分別接觸兩到三個電極，從而構(gòu)成心電回路。以方案一為例，實際使用時，首先需將袖帶纏繞住測量者左手肘部或手腕部，使袖帶上附帶的環(huán)行或長條形電極緊貼皮膚，見圖2，同時患者用右手手指按住電子血壓計外殼上的觸摸電極，開啟血壓測量啟動按鍵3，氣泵充氣后使得袖帶內(nèi)壓力值高于測量者的收縮壓，然后測量開始。微處理器控制電磁閥的開閉，使袖帶內(nèi)壓力按一定的比例不斷下降，當在某一確定的靜壓力值下，按振動法能識別出兩個相一致的振動波后，電磁閥才能開啟使袖帶內(nèi)壓繼續(xù)下降，微處理器記錄下這一系列變化的脈搏波幅值，并且對測出心電采取一定的算法，就計算出測量者的血壓。
若測量期間電極脫落，血壓計就自動采用波形匹配法計算血壓值，但會在液晶屏上顯示“電極脫落”字樣，此時有心臟病的患者，測出的血壓將不準或者是測量失??；只有當測量者糾正錯誤后，“電極脫落”字樣消失，計算轉(zhuǎn)成心電波形相關(guān)法。
權(quán)利要求1.一種利用心電信號進行脈搏波識別的電子血壓計，包括血壓計本體、液晶顯示屏、微處理器、氣泵、電磁閥、心電采集和放大裝置，其特征是心電采集采用手部接觸導聯(lián)的方式，手部接觸導聯(lián)可以是內(nèi)側(cè)做有電極的袖帶與設在血壓計本體上的觸摸電極的組合，或是內(nèi)側(cè)做有電極的袖帶與含有電極的獨立手持物的組合，或是兩根含有電極的獨立手持物體，或是兩個或兩個以上的設在血壓計本體上的觸摸電極鍵，或是設在血壓計本體上的觸摸電極與含有電極的獨立手持物體的組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子血壓計，其特征在于手部接觸導聯(lián)為內(nèi)側(cè)做有電極的袖帶與設在血壓計本體上的觸摸電極鍵的組合，縛緊袖帶后充氣時，袖帶內(nèi)側(cè)的電極能與手部皮膚接觸，所采用的電極可以呈環(huán)狀，條狀或其他形狀，設在血壓計本體上的觸摸電極數(shù)目至少是一個，所有的電極皆經(jīng)過導線連接至血壓計內(nèi)放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子血壓計，其特征在于手部接觸導聯(lián)為兩根包含有電極的手持物體，該手持物獨立于血壓計本體，通過導線連接至血壓計內(nèi)放大電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子血壓計的袖帶，其特征是袖帶上的電極與血壓計本體之間通過導線相連，導線位于導氣管管路內(nèi)或?qū)夤芄鼙谏稀?br> 專利摘要本實用新型公開了一種利用心電信號進行脈搏波識別的電子血壓計。本血壓計同時采集心電信號和脈搏波信號，利用心電信號與脈搏波之間的關(guān)系來幫助從壓力信號中提取出脈搏波，并根據(jù)脈搏波的特征值計算出血壓。血壓計的心電采集采用手部接觸導聯(lián)的方式。本實用新型與現(xiàn)有的電子血壓計相比具有受外界干擾影響小，抗干擾性能強，對于某些心臟病，也能準確測量血壓，體積小、測量方便等諸多優(yōu)點。
文檔編號A61B5/0402GK2707188SQ20042002111
公開日2005年7月6日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者洪明, 潘衛(wèi)江 申請人:洪明