本實用新型涉及血壓測量設備，具體涉及一種血壓測量儀。

背景技術：

心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)是當今發達國家死亡率占第一位的重要疾病，在我國也是死亡率最高的一類疾病，世界衛生組織已將其列為21世紀危害人類健康的頭號殺手，它已經成為中國和世界的主要公共衛生問題。嚴重的影響人們的健康和生活質量，因此，對心血管疾病的早期預測和中期診斷治療，有著及其重要的意義。

血壓是反映心臟泵血功能、血管阻力、血液粘滯性和全身血容量等生理參數的重要指標，在臨床上得到了廣泛應用。血壓具有明顯的隨時間變化特性，在診所進行的單次或少次血壓測量不能可靠地反映血壓的波動和活動狀態下的情況。動態血壓監測是在24小時內自動間斷性定時測量日常生活狀態下血壓的一種診斷技術。由于動態血壓克服了診所血壓測量次數較少、觀察誤差和白大衣效應等的局限性，能客觀地反映血壓的實際水平與波動狀況，因此在臨床疑似高血壓患者確診、判斷“白大衣高血壓”和頑固性高血壓、評價抗高血壓藥物的療效及指導治療等方面得到了越來越廣泛的應用。動態血壓監測一般采用示波法，它是一種無創血壓測量技術，可以采用降壓測量和升壓測量兩種模式。降壓測量是先給袖帶打氣加壓至動脈閉合,然后在放氣過程中,采集由動脈脈動產生的袖帶內壓力振蕩波信號；而升壓測量是在袖帶加壓過程中同時采集袖帶內的壓力振蕩波信號。示波法測量通常采用曲線擬合算法并配合幅值系數計算血壓值，具體過程是:首先使用振蕩波的峰值序列進行曲線擬合，擬合曲線最大值所對應的靜壓(袖帶內壓力的直流成分)值,即為平均壓；利用最大幅值與幅值系數得到收縮壓振幅和舒張壓振幅，然后通過擬合曲線求出對應的靜壓值,即為收縮壓和舒張壓。

傳統動態血壓儀是在電子血壓計的基礎上增加了定時測量，并減小血壓計的體積，以達到便于攜帶獲取24小時血壓變化信息。其局限性在于，測量肱動脈血壓對睡眠影響較大，夜間血壓測量準確性易受到影響，同時測量頻率較低，有效測量次數若不足測量總數的70％，測量數據則無效。

現有的壓力振蕩波大多采用上臂袖帶測量方法，需要一段時間完全阻斷肱動脈血流，多次測量將導致整個上臂的麻木和測量位置的淤血，且泵快速打氣過程中發出的噪聲較大，容易對用戶睡眠造成影響，影響夜間測量的準確性。同時，現有的壓力振蕩波大多采用降壓測量方法，導致單次測量時間過長(45-60s不等)，用戶體驗較差。

專利文獻CN101612039A公開了一種自適應血壓檢測裝置，該裝置能夠根據被測者的心率自適應調節線性充氣速度，消除個體差異對檢測結果的影響，檢測時間短、檢測結果準確。但是該裝置主要是通過根據被測者的心率來調整線性充氣的速度，檢測結果的準確性有待提高。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型的目的旨在提供一種既可以提高用戶舒適度又可以保證檢測結果準確性的血壓測量儀。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種血壓測量儀，包括

具有氣囊的指套，其環繞在第一測定部上，用于獲得第一測定部的初始壓力振蕩波信號；

指套壓力傳感器模塊，用于將指套獲得的壓力振蕩波信號轉換為電壓信號，包括指套壓力傳感器；

袖帶，其環繞在測定部上，用于獲得第二測定部的初始壓力振蕩波信號；

袖帶壓力傳感器模塊，用于將袖帶獲得的壓力振蕩波信號轉換為電壓信號，包括袖帶壓力傳感器；

氣源模塊，通過主氣路與指套以及袖帶連通，為氣囊以及袖帶提供氣源，包括氣泵；

AD采集模塊，用于收集袖帶壓力傳感器模塊或指套壓力傳感器模塊的電壓信號，并將電壓信號轉換為數字信號；

處理器模塊，用于處理AD采集模塊所采集的信號；

處理器模塊包括線性打氣控制部，振蕩波提取部以及血壓參數計算部；

線性打氣控制部，通過控制氣源模塊來使指套或袖帶實現不同的工作模式；

振蕩波提取部，用于對AD采集模塊所產生的數字信號進行提取，以分析獲得最終壓力振蕩波信號；

血壓參數計算部，用于根據振蕩波提取部所獲得的最終壓力振蕩波信號而計算得出血壓參數值。

線性打氣控制部用于控制氣源模塊使指套或袖帶實現第一線性打氣模式和第二線性打氣模式，以及用于設定第一線性打氣模式中氣囊或袖帶內的壓強變化率K₁和最大壓強P₁以及第二線性打氣模式中氣囊或袖帶內的壓強變化率K₂和最大壓強P₂的值；其中P₁小于P₂。

所述處理器模塊還包括心率變異分析部，用于根據振蕩波提取部所獲得的最終壓力振蕩波信號計算得出心率變異參數值，并將計算得出的心率變異參數值與預先設定的心率變異參數值進行比較；若計算得出的心率變異參數值大于設定的心率變異參數值，則啟動血壓參數計算部，測量計算血壓值；若計算得出的心率變異參數值小于設定的心率變異參數值，則一直測量計算心率變異參數值。

上述的血壓測量儀，還包括：

指套閥模塊，用于控制指套與主氣路的連接與否，來控制氣源模塊對氣囊的充放氣，包括指套閥；

袖帶閥模塊，用于控制袖帶與主氣路的連接與否，來控制氣源模塊對袖帶的充放氣，包括袖帶閥；

均勻閥模塊，用于對氣囊以及袖帶中的氣實現均勻泄壓，包括勻速閥；

快速放氣閥模塊，用于對氣囊以及袖帶實現快速泄壓，包括快速放氣閥。

所述指套閥、袖帶閥、快速放氣閥以及氣泵分別與第一四通閥的四個接口相連接；指套閥還與三通閥的一個接口相連接，該三通閥的另外兩個接口分別與指套和指套壓力傳感器相連接；袖帶閥還與第二四通閥的一個接口相連接，該第二四通閥的另外三個接口分別與勻速閥、袖帶以及袖帶壓力傳感器相連接。

所述AD采集模塊包括一24位50Hz的A/D轉換器。

上述的血壓測量儀，還包括用戶交互模塊，用于實時地顯示檢測信息以及接收用戶指令；

上述的血壓測量儀，還包括還包括數據傳輸模塊，用于與移動終端進行數據傳送，實現遠程控制。

上述的血壓測量儀，還包括還包括加速度傳感器模塊，用于提供定位用戶姿態和睡眠狀態所需要的三軸加速度信號。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型的血壓測量儀采用手指指套加壓的方法測量血壓，無需阻斷肱動脈血流，最大可能降低對病人的影響，尤其是睡眠中的影響；采用升壓快速測量技術對血壓進行測量，單次測量僅需要15s，用戶體驗好；采用脈搏波血壓校準技術(袖帶+指套)對血壓進行校準，提高了測量精度度。

附圖說明

圖1為本實用新型血壓測量儀的結構框圖；

圖2為線性打氣的流程圖；

圖3為振蕩波提取的流程圖；

圖4為PID控制框圖；

圖5為線性打氣效果圖；

圖6為線性上升階段及擬合的斜坡信號；

圖7為直接高通后的振蕩波信號的效果圖；

圖8為去掉斜坡信號和高通后的振蕩波信號的效果圖；

圖9為本實用新型血壓測量儀氣路部件的連接框圖；

圖中：1、指套；2、指套壓力傳感器模塊；21、指套壓力傳感器；3、袖帶；4、袖帶壓力傳感器模塊；41、袖帶壓力傳感器；5、氣源模塊；51、氣泵；6、處理器模塊；61、線性打氣控制部；62、振蕩波提取部；63、血壓參數計算部；64、心率變異分析部；7、指套閥模塊；71、指套閥；8、袖帶閥模塊；81、袖帶閥；9、均勻閥模塊；91、均速閥；10、快速放氣閥模塊；101、快速放氣閥；11、電源轉換模塊；12、第一四通閥；13、三通閥；14、第二四通閥；15、戶交互模塊；16、加速度傳感器模塊；17、數據傳輸模塊；18、AD采集模塊。

具體實施方式

下面，結合附圖以及具體實施方式，對本實用新型做進一步描述：

如圖1和圖9所示，本實用新型的血壓測量儀包括具有氣囊的指套1，其環繞在第一測定部上，用于獲得第一測定部的初始壓力振蕩波信號；指套壓力傳感器模塊2，用于將指套獲得的初始壓力振蕩波信號轉換為電壓信號，包括指套壓力傳感器21；袖帶3，其環繞在測定部上，用于獲得第二測定部的初始壓力振蕩波信號；袖帶壓力傳感器模塊4，用于將袖帶3獲得的初始壓力振蕩波信號轉換為電壓信號，包括袖帶壓力傳感器41；氣源模塊5，通過主氣路與指套1以及袖帶3連通，為氣囊以及袖帶提供氣源，包括氣泵51；AD采集模塊18，可采用單片機、FPGA、ARM等，用于采集指套壓力傳感器模塊2以及袖帶壓力傳感器模塊4上的電壓信號以及本血壓測量儀的電池電量以及溫度等其他信號，并將相應的電壓信號轉換為數字信號；處理器模塊6，用于處理AD采集模塊18采集的信號；處理器模塊6包括線性打氣控制部61，振蕩波提取部62以及血壓參數計算部63；線性打氣控制部61，用于控制指套1或袖帶3實現不同的工作模式；振蕩波提取部62，用于對AD采集模塊18所產生的數字信號進行提取，以分析獲得最終壓力振蕩波信號；血壓參數計算部63，用于根據振蕩波提取部62所獲得的最終壓力振蕩波信號而計算得出血壓參數值。

本實用新型的血壓測量儀具有如下的幾種工作模式：

1、校正模式

啟動氣泵51，對袖帶3和指套1同時打氣，指套1僅需要維持較低壓力(50mmHg)來測量脈搏波，所以當指套1到達設定的壓力值時，比如45-55mmHg時，氣泵51則暫停對指套1打氣，并保存指套1內壓力；氣泵51則繼續對袖帶3打氣，直到袖帶內的壓力超過收縮壓(正常人的收縮壓值大概是110-130mmHg)，然后對袖帶31進行均勻線性放氣，直到袖帶內的壓力低于收縮壓，由指套壓力傳感器采所集到的指套壓力信號中的檢測到第一個脈搏波峰值為校準后的收縮壓，再通過放氣閥對袖帶和氣囊進行快速放氣，完成校正工作。

2、指套單獨工作進行測量血壓

本實用新型的血壓測量儀校準完成后，如圖2所示，需要初始化設備，然后將指套1環繞在用戶的手指上；再將指套1的工作模式設定為第一線性打氣模式和第二線性打氣模式，并設定第一線性打氣模式中指套1氣囊內的壓強變化率K₁(如40/fs)和最大壓強P₁(如40mmHg)以及第二線性打氣模式中指套1氣囊內的壓強變化率K₂(如120/(14*fs))和最大壓強P₂(如160mmHg)；

此外，為了能最大程度地縮短測量時間，如圖5所示，可將第一線性打氣模式設定為快速打氣階段(壓力從0至40mmHg，大約1s)，第二線性打氣模式為慢速打氣階段(壓力從40至160mmHg，大約14s)。也就是說，采用本實用新型血壓測量儀的來實現線性打氣的方式，單次測量的時間只需15S左右，甚至更短，與現有的降壓測量方法(單次測量的時間需要45-60s不等)大大地縮短了測量時間，從而可以明顯地提高用戶的舒適度。當然，上述的第一線性打氣模式以及第二線性打氣模式的測量時間，可以根據不同用戶的需求設定不同的值。

氣泵51啟動，指套壓力傳感器21以及AD采集模塊18實時采集指氣囊內的壓強P并計算壓強變化率K，在P小于P₁之前，通過PID實時調節氣泵電壓U以跟蹤目標壓強變化率K₁，直至實現第一線性打氣模式中指套1氣囊內的壓強從0線性升至P₁；

同理，在P大于P₁而小于P₂之前，通過PID實時調節氣泵電壓U以跟蹤目標壓強變化率K₂，直至實現第二線性打氣模式中指套1氣囊內的壓強從P₁線性升至P₂；

如P大于P2，則氣泵51停止打氣。

也就是說，指套1的線性打氣是通過PID實時控制氣泵來實現的，具體如圖4所示，將指套1氣囊內壓強的實時變化率k作為PID控制量，通過給壓強變化率設定目標值(K₁和K₂)，跟反饋得到的當前實時壓強變化率k相比較，得到控制誤差作為PID控制的輸入量，再通過增量式PID計算得到輸出量，控制氣泵1調節輸出到氣囊的氣量Q(氣泵輸出到氣囊的氣量Q主要是通過控制氣泵的電壓來實現)，最后通過指套壓力傳感器檢測氣囊內的壓強來進行下一次PID調整。如此，通過對實時測量到的變化率k進行反饋調整，能夠精確地保證所測量到的壓強的準確性，從而可以保證氣壓振蕩波信號的穩定性和準確性。

其中，上述氣泵電壓U由如下的關系式求得：

U＝Kp*e+Ki*∑e+kd*Δe

其中：Kp為為比例單元系數；Ki為為積分單元系數；kd為微分單元系數；Δe為為誤差的微分，等于當前誤差與前一次誤差的差值；

e為控制誤差：e＝K-Kn；Kn為K₁或K₂；

k＝P_i-P_(i-1)；P_i為當前采集點壓力值，P_(i-1)為當前采集點的前一個采集點的壓力值。

通過上述的關系式，能夠精確地控制氣泵的電壓U，進而可以精確地控制氣泵調節輸出到氣囊的氣量Q。

同時，振蕩波提取部62會對AD采集模塊18所產生的數字信號進行提取以獲得最終壓力蕩波信號，如圖3所示，該最終壓力振蕩波的提取流程為：首先選取P₁以上的壓力波形數據，將其經過3Hz的低通軟件濾波，再通過最小二乘法擬合得到實際的斜坡信號，將P₁以上的原始壓力信號減去擬合得到的斜坡信號，如圖6所示，振蕩波的包絡效果好，且算法簡單，利于在單片機上實現；最后再經過0.5Hz的軟件高通濾波，即可得到最終壓力振蕩波信號，效果如圖8所示。采用本實用新型血壓測量儀得到的振蕩波效果明顯好于采用傳統血壓測量儀采用帶通濾波器操得到的振蕩波效果，效果具體如圖7所示。

最后，血壓參數計算部63會根據振蕩波提取部62所獲得的最終壓力振蕩波信號計算得出血壓參數值，如平均壓、舒張壓、收縮壓等等。

3、袖帶單獨工作進行測量血壓

袖帶單獨工作與指套單獨工作測血壓的工作過程一致，在此就不在贅述。

由上述可知，本實用新型的血壓測量儀具有如下的技術優勢：

1、本實用新型的血壓儀，采用手指指套加壓的方法測量血壓，無需阻斷肱動脈血流，最大可能降低對病人的影響，尤其是睡眠中的影響；

2、本實用新型的血壓測量儀，指套采用無光電傳感器的方案，指套佩戴和使用方便，利于家庭使用；

3、本實用新型的血壓測量儀，由于采用了小泵和指套小氣囊，體積和功耗較傳統的動態血壓儀降低；

4、本實用新型的血壓測量儀，采用升壓快速測量技術對血壓進行測量，單次測量僅需要15s，用戶體驗好；

5、本實用新型的血壓測量儀，采用脈搏波血壓校準技術(袖帶+指套)對血壓進行校準，提高了測量精度度。

此外，為了提高本血壓測量儀的有效測量次數，在上述處理器模塊6中還設置有心率變異分析部64，用于根據振蕩波提取部62所獲得的壓力振蕩波信號計算得出心率變異參數值，并將計算得出的心率變異參數值與預先設定的心率變異參數值進行比較；若計算得出的心率變異參數值大于設定的心率變異參數值，則啟動血壓參數計算部，測量計算血壓值；若計算得出的心率變異參數值小于設定的心率變異參數值，則一直測量計算心率變異參數值。也就是說，本實用新型的血壓測量儀還有一測量心率的工作模式，能夠對用戶的心率進行測量，同時，可根據測量的結果來判斷是否對用戶的血壓進行血壓測量，以保證血壓測量的有效次數。經驗證，采用本實用新型的血壓測量儀，其有效的測量次數達到總測量次數的99％以上，保證了測量數據的有效性，從從而解決了現有血壓測量儀夜間血壓測量準確性易受到影響的技術問題。

其中，返回圖1和圖9所示，在本血壓測量儀中，還包括指套閥模塊7，用于控制指套與主氣路的連接與否，來控制氣源模塊5對氣囊的充放氣，包括指套閥71；袖帶閥模塊8，用于控制袖帶3與主氣路的連接與否，來控制氣源模塊5對袖帶3的充放氣，包括袖帶閥81；均勻閥模塊9，用于對氣囊以及袖帶3中的氣實現均勻泄壓，包括勻速閥91；快速放氣閥模塊10，用于對氣囊以及袖帶3實現快速泄壓，包括快速放氣閥101；當然，還包括一電源轉換模塊11，以為上述的各個模塊提供電量，實現電池電壓到各目標電壓的轉換。

如圖9所示，上述的指套閥72、袖帶閥81、快速放氣閥101以及氣泵51分別與第一四通閥12的四個接口相連接；指套閥72還與三通閥13的一個接口相連接，該三通閥13的另外兩個接口分別與指套1和指套壓力傳感器21相連接；袖帶閥81還與第二四通閥14的一個接口相連接，該第二四通閥14的另外三個接口分別與勻速閥91、袖帶3以及袖帶壓力傳感器41相連接。也就是說，本實用新型通過巧妙地利用兩個四通閥和一個三通閥將本實用新型的各個閥、氣泵以及指套壓力傳感器、袖帶壓力傳感器連接在一起，以使得本血壓測量儀可以具有不同的工作模式，保進一步證了本血壓測量儀使用的舒適性以及檢測結果的準確性。

其中，上述的AD采集模塊18包括一是24位50Hz的A/D轉換器以及配套輔助電路，采用24位A/D轉換器無需動態增益及相關調理電路、硬件，可以減少電路的復雜性和電路濾波引起的波形畸變，用戶適應性好，可以有效地避免氣泵產生噪音。

其中，再返回圖1所示，本血壓測量儀還包括用戶交互模塊15，用于實時地顯示檢測信息以及接收用戶指令，使得本血壓測量儀更具人性化

本血壓測量儀還包括加速度傳感器模塊16，用于提供定位用戶姿態和睡眠狀態所需要的三軸加速度信號，包括加速度傳感器。以獲得用戶的姿態，從而決定是否需要重新測量血壓，減少測量錯誤的可能性，同時通過加速度傳感器可以獲得睡眠的深淺，可以作為預測血壓改變的因素之一，從而改變血壓測量的頻率。

本血壓測量儀還包括數據傳輸模塊17，用于與移動終端進行數據傳送，實現遠程控制，可采用無線及有線的方法，包括無線如藍牙等，有線如串口、USB等。

對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬于本實用新型權利要求的保護范圍之內。