基于充气测量的电子血压计研制

1、基于充气测量的电子血压计研制 研究论著 田辉勇 苏永春 刘文军 邓亲恺 南方医科大学生物医学工程学院 摘要 广州市 针对传统电子血压计在放气过程中测量血压时存在的缺点，研制了基于充气过程中之测量血压的新型电子血 使之到达了功耗低、体积小、测压计。该电子血压计根据示波法原理，运用一种新的方法，实现在充气过程中测量血压。量时间短、个体适应性强的设计目的，适用于临床诊断监测和家庭医疗保健。关键词 充气测量；血压；示波法 文献标识码： 文章编号： 中图分类号： ， ， ， ，； 引言 血压是反映心血管系统状态的重要的生理参数。随着人 袖套压力 们生活水平的提高，血压测量在临床诊断和家庭保健中变得越来越

2、重要。常用的血压测量仪器包括汞血压计和电子血压计，其中电子血压计因其测量方便、智能化和读数直观等优点，受到了普遍欢送。 电子血压计通常根据示波法的测量原理研制而成。传统的电子血压计均是在放气过程中测量血压的，存在以下缺点： 放气速度难以根据个体差异性而动态调整，从而难以得到理想的波形数量。比方，同样的放气速度，儿童获得的脉搏波数量明显偏少，这样将导致测量误差很大。通常改良的措施是，采用多气阀组的切换，来取得适宜的放气速度。这种气阀组将导致体积和功耗增大。放气测量的时候，无法根据个体选择什么时候放气。通常是预先确定一个静压力的值，超过这个值，就停止充气开始放气。这样，对于血压比拟低的测量者，测量

3、时间会过长；而对于血压很高的测量者，将直接导致测量失败。 针对上述缺点，通过对血压测量原理的深入分析以及对大量临床实验的研究，我们研制出基于充气过程中测量血压的新型电子血压计。该电子血压计具有测量速度快一次测量只需测量精度高、个体适应性好、体积小、功耗低、小于等特点。 时间 图基于充气的示波法测量原理 袖套静压力小于舒张压以前，由于压力较小，动脉管壁在舒张期已充分扩展，管壁刚性增加，因而波幅维持在较小的水平。随着压力的增加，当袖套静压力高于收缩压时，动脉被压闭，此时因近端脉搏的冲击而呈现细小的振荡波；当袖套静压等于平均压时，动脉管壁处于去负荷状态，波幅到达最大值 ；振荡波的包络线所对应的袖套静

4、压力就间接地反映了动 脉血压。 脉搏波包络线的、点的幅度、存在如下关系：，其中，、一般为常数。因此，只要测出，每个脉冲的幅度和对应的静压力，就可以确定和点的位置，从而计算出收缩压和舒张压。 充气测量血压存在一个充气速度的识别和控制的过程，如图所示。脉搏波产生之前，气泵开始快速充气大于 第一个脉搏波产生之前 快速充气 识别充 气速度 第一个脉搏波产生之时 模糊调节充气速度 测量原理 基于示波法的充气测量恰好是放气测量的逆过程，其原 理见图为：在充气过程中，压力不断增加，检测静压力和袖套内气体的振荡波，振荡波起源于血管壁的搏动。图中，在 作者简介：田辉勇，博士，主要从事生理信号检测方面的研究工作，

5、：。本课题由广东省科技方案工程资助。 图充气测量模糊控制的流程 医疗卫生装备?年第卷第期 ? 研究论著 。在同样的条件下，因为手臂肌肉弹性的差异，不同个体 具有不同的充气速度，图中段直线的斜率即反映了个体生理特性；当第一个脉搏波产生时，根据识别到的个体生理特性，自动调整充气速度，以获取足够的脉搏波。简单地说，就是根据段的直线斜率来自动调整这种自适应的智能控制完全解决了不同个段直线的斜率。 体间脉搏波数量具有差异性的问题。实验说明，充气速度依个体特性而动态改变，使得血压测量具有良好的个体适应性。 当脉搏波消失或峰值小于某一阈值，血压测量完毕，快速放气。由此可见，放气时静压力的阈值完全是根据个体决

6、定的依脉搏波的幅度识别，这提高了测量效率，缩短了测量时间，增加了测量者的舒适感。 过单片机的脉冲宽度调制口来控制气泵的电动机。调节的占空比，就可以改变对气泵供电的平均电压，从而动态调整气泵充气的速度。 由于是充气测量，气泵的振动和电源噪声，导致脉搏波信号受到很大的高频干扰。解决的措施有项：一是选择适宜的充气速度，实验说明，干扰的大小和频率与充气速度密切相关；二是选择严格的低通滤波，我们选择二阶巴特沃斯低通滤波，频率为，不仅有效地滤掉了电源的干扰，而且脉搏信号衰减很小，从而能有效地提取脉搏波信号，见图。 硬件设计 基于充气测量的电子血压计主要由单片机模块、血压检 测模块、液晶显示模块、电源管理模

7、块、气泵气阀控制模块等组成，如图所示。其中，血压检测模块是电子血压计的核心局部，其设计见图。 图 巴特沃斯滤波效果比拟 软件设计 本电子血压计的血压测量软件流程见图所示。其中，信 号处理主要采用移动平均、频域滤波等。移动平均算法能有效地降低测量中的噪声干扰，而频域滤波能改善脉搏波的包络线，从而可以提高电子血压计在测量血压时的抗干扰能力和精度。 图电子血压计硬件框图 图血压信号检测的模块图 在充气过程中测量血压，气泵充气速度的控制和调节非常关键，图中，是具有很强驱动能力的场效应管，通 图 图 气泵控制电路 血压测量软件流程图 临床实验 医疗卫生装备?年第卷第期 ? 研究论著 用基于充气测量的电子

8、血压计和汞血压计分别对名接受测试者进行了比照性血压测量实验。实验统计结果说明，收缩压的相关性为，舒张压的相关性为，二者具有良好的相关性。舒张压的相关性较收缩压差的原因可能与以汞血压计测量血压时对舒张压的判断人为误差较大有关。 我们运用和提出的标准差平均差方法，绘制了收缩压差值和舒张压差值的散点图，如图所示。从散点图可以看出，该血压测量系统与汞血压计具有一致性。 临床实验说明，该系统测量精度到达标准和标准。另外，测量的重复性好，特别是对不同年龄的测试者具有良好的适应性。 结束语 我们研制的电子血压计，首次采用了自适应的充气测量 技术，它具有测量个体适应性更好、测量精度更高、测量时间更短、体积和功

9、耗更小等特点。该电子血压计适用于临床诊断监测和家庭医疗保健，值得推广。 参考文献 齐颂扬医学仪器北京：高等教育出版社，：， ，： ， ，： 为电子血压计血压值；为汞血压计血压值；为的均值；为的标准差。 图电子血压计与水银血压计测量散点图分析 邓亲恺，田辉勇现代医学仪器设计原理北京：科学出版社， ： 谭小丹，邓亲恺数字血压计的软件系统研制中国医学物理学杂志，： 收稿 修回 """""""""""""""""""

10、;""""""""""""""""""""""""""" !上接! 科学、可靠。为了适应最新的创伤医学开展，首次在系统中引入了美国机动车医学会最新的版简明损伤定级标准，并开拓性地将其与临床诊断和编码对应起来，相互对应提示。软件的字典维护功能允许对生存概率中的权重系数进行调整，有利于临床评分工作者对创伤评分方法的改良和创新。考虑到

11、临床评分资料的存档需要，设计了报告打印功能，使评分结果可以成为临床病历资料的一局部。 为了便于临床医师对创伤资料的积累、管理和总结分析，本系统构建了评分资料数据库，并设计了简便而实用的查询、修改、导出工作表等功能。数据库的导出和导入功能，可以简便地实现不同计算机中评分数据的交换和汇总，方便临床医师进行资料统计分析。 创伤评分系统软件已获得著作权保护，国家版权局著“ 作权登记号为：。本系统已在全国余家医院投入临床应用。临床应用调查结果说明，本系统的评分方法科学、简捷、高效，为临床创伤救治提供了很好的帮助。 致谢：感谢重庆市急救中心都定元主任在“创伤评分系统软件研制过程中于资料提供方面给予的帮助！ 参考文献 ，： ，：