一種提高無創血壓測量準確性的方法及其裝置的製作方法
2023-06-22 05:06:06 1
專利名稱：一種提高無創血壓測量準確性的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫用監護技術領域，具體涉及一種提高無創血壓(NIBP)測量準確性的方法及其裝置。
背景技術：
眾所周知，採用振蕩法原理進行無創血壓(NIBP)測量的過程如下首先向繞在被測者手臂或其他肢體的袖帶充氣加壓至動脈血管阻斷；然後控制袖帶以階梯量逐漸放氣， 當袖帶內壓力下降到一定程度時，血液開始在血管內流動。隨著壓力的下降，血流量加大， 同時引起袖帶內壓力脈搏波動幅度的增大直到最大值；當壓力進一步下降時，波動幅度開始減小。根據不同袖帶壓力下壓力波動幅度變化可以得到一個包絡曲線，據此可以計算出平均動脈壓、收縮壓和舒張壓。記錄某一段時間內的脈搏個數可以得到脈率值。如上所述，在NIBP測量過程的原始的壓力信號中包含兩個重要的信息袖帶壓力信號和脈搏波波動信號。其中，最重要的就是脈搏波信號，它是幅度非常小的交流信號，波形形態表徵複雜，極易受幹擾。如何精確而且無失真的檢測出脈搏波信號，一直是NIBP測量系統設計的重點。現有的自動化法NIBP測量方案，以美國專利No. 4，347，0；34和No. 4, 360, 029 所述的監測器為例具有一大批此類的監測器利用了振蕩測量法。其中這兩個專利同屬於 Maynard Ramsey, III，在此引入作為參考。根據Ramsey的專利，其測量過程如下先將袖套綁在人體肢體上恰當位置，使用氣泵給袖帶充氣至高於收縮壓的預定壓力，然後讓袖帶階梯性的放氣，在每一個壓力臺階處都檢測壓力波動信號。典型的臺階壓力信號都包括小的疊加變化分量的直流袖帶壓力信號，該小的變化分量由動脈血壓脈動所引起。可以稱其為脈搏波信號，幅度可以從零點幾 mmHg 至Ij接近 8mmHg。在壓力信號檢測中，適當的硬體電路可以從原始壓力信號中分離出袖帶壓信號和脈搏波信號分別處理。將袖帶產生的氣體壓力被壓力傳感器轉化為電壓，獲得了以電壓為載體的原始的壓力信號；壓力信號通過模擬高通濾波器後，被提取出微弱的脈搏波信號並放大；壓力信號通過模擬低通濾波器後，被提取出袖帶壓力信號。再使用位數較低的模數轉換器將兩種信號進行模數轉換，送給MCU進行處理。在這個方法中，由於袖帶壓力信號和脈搏波信號在硬體上通過濾波器進行分離、 放大和檢測，是一種分離檢測的NIBP測量方法。從信號處理的角度來看，原始的壓力信號X(t)包含了袖帶壓信號Xl (t)和脈搏波信號 X2(t)。有 X(t) = Xl (t) + X2(t)。通過拉普拉斯變換，可以獲得X(S) =Xl(S) + X2(S)。由於袖帶壓信號Xl (S)是主要集中在低頻領域的低頻直流信號，而脈搏波信號X2(S)是主要集中在0. 5 5Hz範圍的交流信號。硬體上對X6)信號進行低通濾波，是為了獲得獨立的Xl ( 信號，便於精確測量袖帶壓力的值。而對X6)進行高通濾波，也是為了獲得獨立的X2(Q交流信號，便於脈搏波信號的精確檢波和測量。然而，由於受限於硬體阻容器件的精度和PCB板卡空間，無法使用硬體構建非常理想的高階濾波器。這就導致對原始信號X6)進行硬體濾波後，無法獲得相對乾淨且獨立的Xl (S)和X2(S)信號，這就影響了袖帶壓力信號和脈搏波信號的測量精度。同時，由於原始信號分別經過了高通濾波和低通濾波，原始信號的部分細節不可避免的丟失了，特別是高通濾波器和低通濾波器的阻帶及過渡帶的交集處的信號。對於某些異常的信號來說，如受運動幹擾的袖帶壓信號、或者心臟病人的脈搏波信號，可能會在濾波後丟失。這對 NIBP系統實現精確測量非常不利。總的來看，此類的方法可能有如下缺點
1)模數轉換器位數低，且輸入動態範圍較小，解析度較差；
2)電路較複雜，可能引入大的電噪聲；
3)硬體濾波器性能較低，濾波效果不佳，而且難以升級和調整；
4)袖帶壓力和脈搏波兩種信號在電路中分開處理和採集、無法充分獲得原始壓力信號的信息和細節。為解決以上方法的部分問題，業界多採用可調增益的放大電路來放大脈搏波交流信號，以獲得更精確的脈搏波信號。但這樣進一步增加了電路的複雜度，而且無法克服硬體濾波器性能不高，以及袖帶壓力和脈搏波兩種信號分離檢測，原始信息丟失的弊端。
發明內容
為克服上述缺陷，本發明的目的即在於一種提高無創血壓測量準確性的方法及其
直ο本發明的目的是通過以下技術方案來實現的 本發明一種提高無創血壓測量準確性的方法，包括 安裝到被測試者身上的袖帶檢測壓力信號； 將所述的壓力信號轉換為電壓信號；
將所述的電壓信號進行放大；
對放大後的電壓信號進行模數轉換，獲得數字壓力信號；
對所述的數字壓力信號並行進行高通數字濾波、低通數字濾波，通過高通數字濾波得到脈搏波信號，通過低通數字濾波得到袖帶壓力信號；
將所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果； 輸出數據結果。進一步的，本發明一種提高無創血壓測量準確性的方法，還包括
在對所述的數字壓力信號並行進行高通數字濾波、低通數字濾波，通過高通數字濾波得到脈搏波信號，通過低通數字濾波得到袖帶壓力信號的步驟中，包括將所述的數字壓力信號同時存儲到存儲器中。在將所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果的步驟中，包括
對所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行並行分析處理，判斷所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號的分析處理結果是否異常， 若脈搏波信號和袖帶壓力信號的分析處理結果均無異常，則將所述的袖帶壓力信號及其脈搏波信號綜合計算分析，得出數據結果；
若脈搏波信號和/或袖帶壓力信號中的分析處理結果出現異常信號時，則從存儲器中提取對應的數字壓力信號進行分析並判斷是否所述數字壓力信號出現異常， 若所述數字壓力信號出現異常，則結束測量，輸出異常信息，
若所述數字壓力信號未出現異常，則從存儲器中提取對應的數字壓力信號，並將所述數字壓力信號以及與所述數字壓力信號對應的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果。在從儲存器中提取被存儲的數字壓力信號，並將所述數字壓力信號以及與所述數字壓力信號對應的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果的步驟中，包括從儲存器中提取出與脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號對應的數字壓力信號，並將所述的對應的數字壓力信號與所述脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號進行替換，並進行綜合計算分析，得出數據結果。在對所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行並行分析處理的步驟中，對所述的脈搏波信號進行分析處理，具體包括
從所述脈搏波信號中提取出各個臺階壓力的脈搏波信號； 濾去各個臺階壓力的脈搏波信號的毛刺；
搜尋並判斷各個臺階壓力的脈搏波信號的波峰和波谷，得到波峰和波谷的數值； 根據波峰和波谷的數值計算出脈搏波的幅度值。在對所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行並行分析處理的步驟中，對所述的袖帶壓力信號進行分析處理，具體包括
從袖帶壓力信號中提取與脈搏波信號相對應的各個臺階的袖帶壓力信號； 計算各個臺階的袖帶壓力值。所述的對放大後的電壓信號進行模數轉換，獲得數字壓力信號的步驟之前，還包括對所述的放大後的電壓信號進行有源或無源模擬低通濾波，濾除高頻幹擾噪聲。本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置，包括
袖帶、壓力轉換模塊、信號放大模塊、模數轉換模塊、主控模塊、高通數字濾波模塊、低通數字濾波模塊、綜合計算分析模塊、輸出模塊，
所述的袖帶安裝到被測試者身上檢測壓力信號，並將所述的壓力信號傳遞至壓力轉換模塊；
所述的壓力轉換模塊與袖帶和信號放大模塊連接，用於將產生的壓力信號轉換為電壓信號；
所述的信號放大模塊與模數轉換模塊連接，用於對所述的電壓信號進行放大； 所述的模數轉換模塊與主控模塊連接，用於對放大後的電壓信號進行模數轉換，獲得數字壓力信號，並將信號傳送到主控模塊；
所述的高通數字濾波模塊與主控模塊連接，用於接收主控模塊的控制信號對所述的數字壓力信號進行高通數字濾波得到脈搏波信號；
所述的低通數字濾波模塊與主控模塊連接，用於接收主控模塊的控制信號對所述的數字壓力信號進行低通數字濾波得到袖帶壓力信號；
所述的綜合計算分析模塊與主控模塊、高通數字濾波模塊和低通數字濾波模塊連接， 用於響應根據主控模塊發送的信號，並提取所述的高通數字濾波模塊得到的脈搏波信號和低通數字濾波模塊得到的袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果，並將數據結果發送至主控模塊；
所述的輸出模塊與主控模塊連接，用於當接收主控模塊發出的數據導出信號時，導出數據結果或異常信息；
所述的主控模塊與上述的各個模塊連接，用於控制上述的各個模塊的工作。進一步的，本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置，還包括
存儲模塊、脈搏波信號分析判斷模塊、袖帶壓信號分析判斷模塊、原始信號判斷模塊， 所述的存儲模塊與主控模塊和綜合計算分析模塊連接，用於對所述的數字壓力信號進行存儲；
所述的脈搏波信號分析判斷模塊與主控模塊和高通數字濾波模塊連接，用於對高通數字濾波模塊發送的脈搏波信號進行分析處理，並判斷結果是否異常，並將判斷結果發送至主控模塊；
所述的袖帶壓信號分析判斷模塊與主控模塊和低通數字濾波模塊連接，用於對低通數字濾波模塊發送的袖帶壓力信號進行分析處理，並判斷結果是否異常，並將判斷結果發送至主控模塊；
所述的原始信號判斷模塊與主控模塊和存儲模塊連接，用於響應主控模塊根據袖帶壓信號分析判斷模塊和\或脈搏波信號分析判斷模塊發出的異常信號，並提取存儲模塊中對應的數字壓力信號進行分析判斷，並將判斷結果發送至主控模塊。所述提高無創血壓測量準確性的裝置還包括低通模擬濾波模塊，與所述的信號放大模塊和模數轉換模塊連接，用於對所述的放大後的電壓信號進行有源或無源模擬低通濾波，濾除高頻幹擾噪聲。所述的脈搏波信號分析判斷模塊包括，
提取單元，所述的提取單元用於提取出各個臺階壓力的脈搏波信號； 平滑單元，所述的平滑單元與提取單元連接，用於濾去各個臺階壓力的脈搏波信號的毛刺；
峰谷判斷單元，所述的峰谷判斷單元與平滑單元連接，用於搜尋並判斷各個臺階壓力的脈搏波信號的波峰和波谷；
幅值計算單元，所述的幅值計算單元與峰谷判斷單元連接，用於根據波峰和波谷的數值計算出脈搏波的幅度值。所述的袖帶壓信號分析判斷模塊包括，
袖帶壓提取單元，提取與脈搏波信號相對應的各個臺階的袖帶壓力信號； 袖帶壓計算單元，與袖帶壓提取單元連接，用於計算出各個臺階的袖帶壓力值。所述的綜合計算分析模塊包括，濾波信號計算分析單元和原始信號計算分析單元，
所述的濾波信號計算分析單元，用於當脈搏波信號與袖帶壓信號判斷結果均無異常， 則將所述的袖帶壓力信號及其脈搏波信號綜合計算分析，得出數據結果；所述的原始信號計算分析單元，用於當對應的存儲的數字壓力信號未出現異常時，從儲存模塊中提取出與脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號對應的數字壓力信號，並將所述的對應的數字壓力信號與所述脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號進行替換，並進行綜合計算分析，得出數據結果。所述的信號放大模塊，具體包括，儀表放大器或者三運放放大電路或者雙運放差分放大電路。所述的模數轉換模塊的採集位數大於等於16位。本發明將原始壓力信號通過多位模數轉換變為數字壓力信號，並對其進行數字高低通濾波，存儲原始數字壓力信號，將高通數字濾波得到的脈搏信號和低通數字濾波得到的袖帶壓信號進行分析處理並判斷，如果異常則提取存儲的對應的原始數字壓力信號進行再次判斷，得出數據處理結果。多位模數轉換的使用，使本發明的方法具有更寬的動態範圍和壓力解析度，不再使用硬體濾波器來提取袖帶壓力信號和脈搏波信號，精簡了電路，減少了電噪聲的引入，數字濾波器取代了模擬濾波器，具有更大的設計靈活性，更優的濾波性能，數字濾波提取的袖帶壓力信號和脈搏波信號，具有更高的信噪比，信號不易出現畸變， 保留了原始的壓力信號，使得在濾波後袖帶壓信號和脈搏波信號的分析過程中，如果出現異常的情況，可以非常方便的回溯和分析原始壓力信號。有力的保證了 NIBP測量的準確性和穩健性。
圖1為本發明一種提高無創血壓測量準確性的方法的一個實施例流程圖； 圖2為本發明一種提高無創血壓測量準確性的方法的另一個實施例流程圖； 圖3為本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置的一個實施例流程圖4為本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置的另一個實施例流程圖； 圖5為本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置中信號放大模塊和低通模擬濾波模塊的一個實施例的電路原理圖6為本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置中信號放大模塊和低通模擬濾波模塊的另一個實施例的電路原理具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。請參閱圖1，本發明一種提高無創血壓測量準確性的方法，該方法為一種從人體上獲取作為中間結果的信息的方法，包括
101.袖帶檢測壓力信號
安裝到被測試者身上的袖帶產生、檢測並傳遞壓力信號；
102.轉換為電壓信號
將所述的壓力信號轉換為電壓信號；
9103.電壓信號放大將所述的電壓信號進行放大；
104.模數轉換，獲得數字壓力信號
將放大後的模擬電壓信號轉換成為數字壓力信號；
105.高通數字濾波，獲取脈搏波信號
將數字壓力信號通過高通數字濾波器，濾除信號中的袖帶壓力信號和低頻幹擾信號， 獲得脈搏波信號；
106.脈搏波信號分析處理
對所述的脈搏波信號進行分析處理得到波形相關參數信息； 107判斷結果是否異常
通過脈搏波信號及其相關參數信息，判斷是否超過預設的標準值，如果超過標準值，則判斷信號為異常，如果沒有超過標準值，則判斷信號為正常； 108低通數字濾波，獲取袖帶壓力信號
將數字壓力信號通過低通數字濾波器，濾除信號中的脈搏波信號和高頻幹擾信號，獲得袖帶壓力信號；
109.袖帶壓信號分析處理
對所述的袖帶壓信號進行分析處理得到波形相關參數信息；
110.判斷結果是否異常
通過袖帶壓信號及其相關參數信息，判斷是否超過預設的標準值，如果超過標準值，則判斷信號為異常，如果沒有超過標準值，則判斷信號為正常；
111.提取存儲的對應數字壓力信號
當110和107步驟任一判斷信號結果為異常時，則提取其所對應的存儲的數字壓力信號進行分析；
112.判斷信號是否異常
判斷提取的對應的存儲的數字壓力信號是否超過預設標準值，如果超過則判斷該信號異常，如果未超過則判斷該信號正常；
113.信號綜合計算分析得出數據結果
當110和107步驟均判斷信號結果為正常或者112步驟判斷信號結果為正常時，將數字濾波過後的脈搏波信號和袖帶壓信號進行綜合計算分析，得出平均壓、收縮壓、舒張壓、 心率等測量中間值的信息；
114.輸出數據結果
對得到的平均壓、收縮壓、舒張壓、心率等測量中間值的信息的數據結果進行顯示、列印和/或存儲。115.輸出異常信息
當112步驟判斷信號結果為異常時，顯示、列印和/或存儲具體的異常錯誤信息。116.數字壓力存儲
將原始的數字壓力信號波形放入緩存，以備需要的時候提出來進行補充分析。為了更詳細的了解本發明，下面以另一個實施例對本發明一種提高無創血壓測量準確性的方法進行描述，請參見圖2，具體為201.袖帶檢測壓力信號
安裝到被測試者身上的袖帶產生、檢測並傳遞壓力信號；
202.轉換為電壓信號
將所述的壓力信號轉換為電壓信號；
203.電壓信號放大將所述的電壓信號進行放大；
204.低通模擬濾波
將所述放大後的電壓信號進行有源或無源的低通模擬濾波，濾除信號中的高頻噪聲， 其中既包括了電路高頻噪聲也包括了氣流的高頻噪聲。
205.模數轉換，獲得數字壓力信號
將放大後的模擬電壓信號轉換成為數字壓力信號，所述的模數轉換的採集位數大於等於16位，這是為了在能夠全範圍測量袖帶壓力信號的同時，有足夠的解析度來採集脈搏波信號的信息；
206.高通數字濾波，獲取脈搏波信號
將數字壓力信號通過高通數字濾波器，濾除信號中的袖帶壓信號和低頻幹擾信號，獲得脈搏波信號；
207.脈搏波信號提取
提取出各個臺階壓力的脈搏波信號；
208.脈搏波信號平滑濾去脈搏波信號的毛刺；
209.脈搏波信號峰谷判斷
搜尋並判斷脈搏波的波峰和波谷；
210.脈搏波信號幅值計算
根據波峰和波谷的數值計算出脈搏波的幅度；
211.判斷結果是否異常
通過處理後的脈搏波信號及其相關參數信息，判斷是否超過預設的標準值，如果超過標準值，則判斷信號為異常，如果沒有超過標準值，則判斷信號為正常；
212.低通數字濾波，獲取袖帶壓力信號
將數字壓力信號通過低通數字濾波器，濾除信號中的脈搏波信號和高頻幹擾信號，獲得袖帶壓力信號；
213.讀取各個臺階的袖帶壓力信號
提取與脈搏波相對應的各段各個臺階的袖帶壓力信號；
214.計算各個臺階的袖帶壓力信號
計算各個臺階的袖帶壓力信號的袖帶壓力值；
215.判斷結果是否異常
通過袖帶壓信號及其相關參數信息，判斷是否超過預設的標準值，如果超過標準值，則判斷信號為異常，如果沒有超過標準值，則判斷信號為正常；
216.提取存儲的對應數字壓力信號
當211和215步驟任一判斷信號結果為異常時，則提取其所對應的存儲的數字壓力信號進行分析；
217.判斷信號是否異常
判斷提取的對應的存儲的數字壓力信號是否超過預設標準值，如果超過則判斷該信號異常，如果未超過則判斷該信號正常；
218.替換異常數據段，信號綜合計算分析，得出數據結果
如果217步驟判斷信號正常，則說明在前述脈搏波信號或袖帶壓信號濾波和處理的過程中造成原始信息的丟失，將原始信號也導入信號綜合處理過程。比如說，如果處理後的脈搏波信號和/或袖帶壓力信號出現異常，可將該信號的異常數據段使用原始數字壓力信號替代並處理，得出平均壓、收縮壓、舒張壓、心率等測量中間值的信息； 219信號綜合計算分析得出數據結果
當110和107步驟均判斷信號結果為正常時，將數字濾波過後的脈搏波信號和袖帶壓信號進行綜合計算分析，得出平均壓、收縮壓、舒張壓、心率等測量中間值的信息； 220.輸出數據結果
對得到的平均壓、收縮壓、舒張壓、心率等測量中間值的信息的數據結果進行顯示、列印和/或存儲。221.輸出異常信息
當217步驟判斷信號結果為異常時，顯示、列印和/或存儲具體的異常錯誤信息。222.數字壓力存儲
將原始的數字壓力信號波形放入緩存，已備需要的時候提出來進行補充分析。請參閱圖3，本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置，主要包括
袖帶301、壓力轉換模塊302、信號放大模塊303、模數轉換模塊304、主控模塊305、高通數字濾波模塊306、低通數字濾波模塊308、存儲模塊311、脈搏波信號分析判斷模塊307、袖帶壓信號分析判斷模塊309、原始信號判斷模塊310、綜合計算分析模塊312、輸出模塊313。袖帶301，所述的袖帶301安裝到被測試者身上產生、檢測並傳遞壓力信號； 壓力轉換模塊302，所述的壓力轉換模塊302與袖帶301和信號放大模塊303連接，用
於將產生的壓力信號轉換為電壓信號；本實施例中壓力轉換模塊可為壓力傳感器，壓力傳感器多為電阻式壓力傳感器，其內部是在半導體矽片上雷射刻蝕出來的等臂電橋。壓力傳感器的測量氣口與袖帶的氣路相連，參考氣口與外界大氣壓相連。當袖帶壓力相對於大氣壓變化時，電阻橋失衡，輸出差分電壓。實現從氣體壓力到電壓的轉變。信號放大模塊303，所述的信號放大模塊303與模數轉換模塊304連接，用於對所述的電壓信號進行放大；本實施例中，信號放大模塊303為放大電路將壓力傳感器輸出的差分信號放大。它可以採用直接的儀表放大器，或者用三運放達成的儀表放大，或者用雙運放實現的差分放大電路等。模數轉換模塊304，所述的模數轉換模塊304與主控模塊305連接，用於對放大後的電壓信號進行模數轉換，獲得數字壓力信號，並將信號傳送到主控模塊305 ；本實施採用多位ADC進行模數轉換，一般選用的是多於等於16位的ADC，這是為了在能夠全範圍測量袖帶壓力信號的同時，有足夠的解析度來採集脈搏波信號的信息。多位ADC通過SPI通訊或別的通訊方式將數位化的壓力信號傳遞給主控模塊305。高通數字濾波模塊306，所述的高通數字濾波模塊306與主控模塊305和脈搏波信號分析判斷模塊307連接，用於接收主控模塊的控制信號對所述的數字壓力信號進行高通數字濾波得到脈搏波信號，並傳送到脈搏波信號分析判斷模塊307 ；
低通數字濾波模塊308，所述的低通數字濾波模塊307與主控模塊305和袖帶壓信號分析判斷模塊309連接，用於接收主控模塊305的控制信號對所述的數字壓力信號進行低通數字濾波得到袖帶壓力信號，並傳送到袖帶壓信號分析判斷模塊309 ；
存儲模塊311，所述的存儲模塊311與主控模塊305和綜合計算分析模塊312連接，用於對所述的數字壓力信號進行存儲；
脈搏波信號分析判斷模塊307，所述的脈搏波信號分析判斷模塊307與主控模塊305和高通數字濾波模塊306連接，用於對高通數字濾波模塊306發送的脈搏波信號進行分析處理，並判斷結果是否異常，並將判斷結果發送至主控模塊305 ；
袖帶壓信號分析判斷模塊309，所述的袖帶壓信號分析判斷模塊309與主控模塊305和低通數字濾波模塊308連接，用於對低通數字濾波模塊308發送的袖帶壓力信號進行分析處理，並判斷結果是否異常，並將判斷結果發送至主控模塊305 ；
原始信號判斷模塊310，所述的原始信號判斷模塊310與主控模塊305和存儲模塊311 連接，用於響應主控模塊305根據袖帶壓信號分析判斷模塊309和\或脈搏波信號分析判斷模塊307發出的異常信號，並調用對應的存儲的原始數字壓力信號進行分析判斷，並將判斷結果發送至主控模塊305 ；
綜合計算分析模塊312，所述的綜合計算分析模塊312與主控模塊305、高通數字濾波模塊306、低通數字濾波模塊308和存儲模塊311連接，用於分別響應根據主控模塊305發送的來自袖帶壓信號分析判斷模塊309和脈搏波信號分析判斷模塊307或者原始信號判斷模塊310的判斷正常信號，並提取所述的高通數字濾波模塊306得到的脈搏波信號、低通數字濾波模塊308得到的袖帶壓力信號和存儲模塊311中對應的數字壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果，並將數據結果發送至主控模塊305 ；
輸出模塊313，所述的輸出模塊313與主控模塊305連接，用於當接收主控模塊305發出的數據導出信號時，導出數據結果或異常信息。主控模塊305，所述的主控模塊305與模數轉換模塊304、高通數字濾波模塊306、 低通數字濾波模塊308、存儲模塊311、脈搏波信號分析判斷模塊307、袖帶壓信號分析判斷模塊309、原始信號判斷模塊310、綜合計算分析模塊312、輸出模塊313連接，用於控制模數轉換模塊304、高通數字濾波模塊306、低通數字濾波模塊308、存儲模塊311、脈搏波信號分析判斷模塊307、袖帶壓信號分析判斷模塊309、原始信號判斷模塊310、綜合計算分析模塊 312、輸出模塊313的工作。為了更詳細的了解本發明，下面以另一個實施例對本發明一種提高無創血壓測量準確性的裝置進行描述，請參看圖4，具體為
所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置進一步還包括低通模擬濾波模塊322， 與所述的信號放大模塊303和模數轉換模塊304連接，用於對所述的放大後的電壓信號進行有源或無源模擬低通濾波，濾除高頻幹擾噪聲。所述的低通模擬濾波模塊322本實施例中為低通濾波電路，可以採用有源濾波，也可使用成本低廉且設計簡單的無源濾波。主要目的是濾除高頻的幹擾噪聲包括電路的高頻噪聲或者氣路中相對高頻的噪聲，提高壓力信號的信噪比。
所述的脈搏波信號分析判斷模塊307還進一步包括
提取單元314，所述的提取單元314用於提取出各個臺階壓力的脈搏波信號； 平滑單元315，所述的平滑單元315與提取單元314連接，用於濾去各個臺階壓力的脈搏波信號的毛刺；
峰谷判斷單元316，所述的峰谷判斷單元316與平滑單元315連接，用於搜尋並判斷各個臺階壓力的脈搏波信號的波峰和波谷；
幅值計算單元317，所述的幅值計算單元317與峰谷判斷單元316連接，用於根據波峰和波谷的數值計算出脈搏波的幅度值。所述的袖帶壓信號分析判斷模塊309還進一步包括
袖帶壓提取單元320，提取與脈搏波信號相對應的各個臺階的袖帶壓力信號； 袖帶壓計算單元321，與袖帶壓提取單元320連接，用於計算出各個臺階的袖帶壓力值。所述的綜合計算分析模塊312還進一步包括濾波信號計算分析單元318和原始信號計算分析單元319，
所述的濾波信號計算分析單元318，用於當脈搏波信號與袖帶壓信號判斷結果均無異常，則將所述的袖帶壓力信號及其脈搏波信號綜合計算分析，得出數據結果；
所述的原始信號計算分析單元319，用於當對應的存儲的數字壓力信號未出現異常時， 將出現異常的脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常數據段使用所述的與其對應的存儲的數字壓力信號替代並進行綜合計算分析，得出數據結果。所述的信號放大模塊303和低通模擬濾波模塊322，可以以如下兩種方式實現 方式一，如圖5所示，壓力轉換模塊將壓力信號轉化為差分電壓信號Vi+和Vi-。Vi+
和Vi-分別與運算放大器U2、U3的正輸入端相連。運放U2和U3的負輸入端通過電阻Rl 連在一起，U2的輸出端和負輸入端通過電阻R2相連，U3的輸出端和其負輸入端通過R3相連。為提高共模抑制比，令R2=R3，且此雙運放構成的放大器的U2和U3應採用雙運放或多運放放大器的其中兩個，由於集成在一個矽片中，參數的一致性很高，因此可保證放大器具有較大的共模抑制比。此雙運放放大器的增益計算公式如下，
R2 + R3
即Vi+和Vi-構成的差分信號被運放U2和U3構成的差分放大器放大了 Al倍。
U2和U3構成的雙運放差分放大器輸出的差分信號通過R4和R5接入U4的負輸入端和正輸入端。VCC通過R6和R7連接倒地，其分壓點接入U4的正輸入端。U4的輸出端與其負輸入端通過R8相連。U4單運放放大電路的作用是將差分信號轉化為單端信號，並提供一定的偏壓。為了減小運放偏置電流的影響，往往令R4=R5，R8=R6//R7 (指R8與R6、R7並聯的阻抗相等)。U4和R4、R5、R6、R7、R8構成的單運放放大器的增益倍數可以計算如下
Λ8
^ RA
即U2、U3輸出的差分信號被單運放放大了 A2倍，負號表示該運放輸出的單端信號具有和原差分信號反相。
14
U4輸出的單端信號有一個偏置電壓，可用下式表示
權利要求
1.一種提高無創血壓測量準確性的方法，其特徵在於，包括 安裝到被測試者身上的袖帶檢測壓力信號；將所述的壓力信號轉換為電壓信號； 將所述的電壓信號進行放大；對放大後的電壓信號進行模數轉換，獲得數字壓力信號；對所述的數字壓力信號並行進行高通數字濾波、低通數字濾波，通過高通數字濾波得到脈搏波信號，通過低通數字濾波得到袖帶壓力信號；將所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果； 輸出數據結果。
2.根據權利要求1所述的一種提高無創血壓測量準確性的方法，其特徵在於，在對所述的數字壓力信號並行進行高通數字濾波、低通數字濾波，通過高通數字濾波得到脈搏波信號，通過低通數字濾波得到袖帶壓力信號的步驟中，包括將所述的數字壓力信號同時存儲到存儲器中。
3.根據權利要求1所述的一種提高無創血壓測量準確性的方法，其特徵在於，在將所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果的步驟中，包括對所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行並行分析處理，並判斷分析處理的結果是否異常，若脈搏波信號和袖帶壓力信號的分析處理結果均無異常，則將所述的袖帶壓力信號及其脈搏波信號綜合計算分析，得出數據結果；若脈搏波信號和/或袖帶壓力信號中的分析處理結果出現異常信號時，則從存儲器中提取對應的數字壓力信號進行分析，並判斷是否所述數字壓力信號出現異常， 若所述數字壓力信號出現異常，則結束測量，輸出異常信息，若所述數字壓力信號未出現異常，則從存儲器中提取對應的數字壓力信號，並將所述數字壓力信號以及與所述數字壓力信號對應的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果。
4.根據權利要求2或3所述的一種提高無創血壓測量準確性的方法，其特徵在於，在從儲存器中提取被存儲的數字壓力信號，並將所述數字壓力信號以及與所述數字壓力信號對應的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果的步驟中，包括從儲存器中提取出與脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號對應的數字壓力信號，並將所述的對應的數字壓力信號與所述脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號進行替換，並進行綜合計算分析，得出數據結果。
5.根據權利要求4所述的一種提高無創血壓測量準確性的方法，其特徵在於，在對所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行並行分析處理的步驟中，對所述的脈搏波信號進行分析處理的步驟中，包括從所述脈搏波信號中提取出各個臺階壓力的脈搏波信號； 濾去各個臺階壓力的脈搏波信號的毛刺；搜尋並判斷各個臺階壓力的脈搏波信號的波峰和波谷，得到波峰和波谷的數值； 根據波峰和波谷的數值計算出脈搏波的幅度值。
6.根據權利要求5所述的一種提高無創血壓測量準確性的方法，其特徵在於，在對所述的脈搏波信號和袖帶壓力信號進行並行分析處理的步驟中，對所述的袖帶壓力信號進行分析處理，包括，從袖帶壓力信號中提取與脈搏波信號相對應的各個臺階的袖帶壓力信號； 計算各個臺階的袖帶壓力值。
7.根據權利要求6所述的一種提高無創血壓測量準確性的方法，其特徵在於，在所述的對放大後的電壓信號進行模數轉換，獲得數字壓力信號的步驟之前，包括對所述的放大後的電壓信號進行有源或無源模擬低通濾波，濾除高頻幹擾噪聲。
8.一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，包括袖帶、壓力轉換模塊、信號放大模塊、模數轉換模塊、主控模塊、高通數字濾波模塊、低通數字濾波模塊、綜合計算分析模塊、輸出模塊，所述的袖帶安裝到被測試者身上檢測壓力信號，並將所述的壓力信號傳遞至壓力轉換模塊；所述的壓力轉換模塊與袖帶和信號放大模塊連接，用於將產生的壓力信號轉換為電壓信號；所述的信號放大模塊與模數轉換模塊連接，用於對所述的電壓信號進行放大； 所述的模數轉換模塊與主控模塊連接，用於對放大後的電壓信號進行模數轉換，獲得數字壓力信號，並將信號傳送到主控模塊；所述的高通數字濾波模塊與主控模塊連接，用於接收主控模塊的控制信號對所述的數字壓力信號進行高通數字濾波得到脈搏波信號；所述的低通數字濾波模塊與主控模塊連接，用於接收主控模塊的控制信號對所述的數字壓力信號進行低通數字濾波得到袖帶壓力信號；所述的綜合計算分析模塊與主控模塊、高通數字濾波模塊和低通數字濾波模塊連接， 用於響應根據主控模塊發送的信號，並提取所述的高通數字濾波模塊得到的脈搏波信號和低通數字濾波模塊得到的袖帶壓力信號進行綜合計算分析，得出數據結果，並將數據結果發送至主控模塊；所述的輸出模塊與主控模塊連接，用於當接收主控模塊發出的數據導出信號時，導出數據結果或異常信息；所述的主控模塊與上述的各個模塊連接，用於控制上述的各個模塊的工作。
9.根據權利要求8所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，包括 存儲模塊、脈搏波信號分析判斷模塊、袖帶壓信號分析判斷模塊、原始信號判斷模塊， 所述的存儲模塊與主控模塊和綜合計算分析模塊連接，用於對所述的數字壓力信號進行存儲；所述的脈搏波信號分析判斷模塊與主控模塊和高通數字濾波模塊連接，用於對高通數字濾波模塊發送的脈搏波信號進行分析處理，並判斷結果是否異常，並將判斷結果發送至主控模塊；所述的袖帶壓信號分析判斷模塊與主控模塊和低通數字濾波模塊連接，用於對低通數字濾波模塊發送的袖帶壓力信號進行分析處理，並判斷結果是否異常，並將判斷結果發送至主控模塊；所述的原始信號判斷模塊與主控模塊和存儲模塊連接，用於響應主控模塊根據袖帶壓信號分析判斷模塊和\或脈搏波信號分析判斷模塊發出的異常信號，並提取存儲模塊中對應的數字壓力信號進行分析判斷，並將判斷結果發送至主控模塊。
10.根據權利要求9所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，所述提高無創血壓測量準確性的裝置包括低通模擬濾波模塊，與所述的信號放大模塊和模數轉換模塊連接，用於對所述的放大後的電壓信號進行有源或無源模擬低通濾波，濾除高頻幹擾噪聲。
11.根據權利要求10所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，所述的脈搏波信號分析判斷模塊包括，提取單元，所述的提取單元用於提取出各個臺階壓力的脈搏波信號；平滑單元，所述的平滑單元與提取單元連接，用於濾去各個臺階壓力的脈搏波信號的毛刺；峰谷判斷單元，所述的峰谷判斷單元與平滑單元連接，用於搜尋並判斷各個臺階壓力的脈搏波信號的波峰和波谷；幅值計算單元，所述的幅值計算單元與峰谷判斷單元連接，用於根據波峰和波谷的數值計算出脈搏波的幅度值。
12.根據權利要求11所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，所述的袖帶壓信號分析判斷模塊包括，袖帶壓提取單元，提取與脈搏波信號相對應的各個臺階的袖帶壓力信號；袖帶壓計算單元，與袖帶壓提取單元連接，用於計算出各個臺階的袖帶壓力值。
13.根據權利要求12所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，所述的綜合計算分析模塊包括，濾波信號計算分析單元和原始信號計算分析單元，所述的濾波信號計算分析單元，用於當脈搏波信號與袖帶壓信號判斷結果均無異常， 則將所述的袖帶壓力信號及其脈搏波信號綜合計算分析，得出數據結果；所述的原始信號計算分析單元，用於當對應的存儲的數字壓力信號未出現異常時，從儲存模塊中提取出與脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號對應的數字壓力信號，並將所述的對應的數字壓力信號與所述脈搏波信號和/或袖帶壓力信號的異常信號進行替換，並進行綜合計算分析，得出數據結果。
14.根據權利要求13所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，所述的信號放大模塊，包括儀表放大器或者三運放放大電路或者雙運放差分放大電路。
15.根據權利要求14所述的一種提高無創血壓測量準確性的裝置，其特徵在於，所述的模數轉換模塊的採集位數大於等於16位。
全文摘要
本發明涉及醫用監護技術領域，具體涉及一種提高無創血壓(NIBP)測量準確性的方法及其裝置。本發明包括將原始壓力信號轉換為數字壓力信號，分別對其進行高通數字濾波、低通數字濾波和存儲，將高通數字濾波得到的脈搏信號和低通數字濾波得到的袖帶壓信號進行分析處理並判斷是否異常，如果異常則提取存儲的對應的數字壓力信號，並判斷是否異常，如果異常則輸出異常信息，如正常則提取上述所述的信號進行綜合計算分析，得出數據結果。本發明採用數位訊號濾波，減少了電噪聲的引入，優化了濾波性能，存儲原始數字壓力信號，方便回溯和分析，保證了NIBP測量的準確性和穩健性。
文檔編號A61B5/0225GK102160780SQ201110067649
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月21日 優先權日2011年3月21日
發明者吳祖軍, 陳璐 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司