測量血壓的方法和基于所述方法的測量血壓的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明，提供一種血壓測量設(shè)備，該設(shè)備包括：壓力傳感器單元，其用于接觸皮膚以便于感測大氣壓、施加的壓力和傳遞至皮膚的血管的血壓，并以電信號的形式輸出感測的壓力；信號分割單元，其用于接收壓力傳感器單元輸出的信號作為輸入信號并將接收到的信號分割成直流信號和交流信號；信號處理器單元，其用于處理所分割的信號；以及血壓計算單元，其用于利用處理的電信號計算施加的壓力，并利用計算出的施加的壓力和所述電信號的變化值來計算血壓平均值。
【專利說明】測量血壓的方法和基于所述方法的測量血壓的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量血壓的設(shè)備和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 使用測量血壓的傳統(tǒng)方法和設(shè)備難以直接測量從心臟泵出的血液的壓力。因此， 使用的是間接測量血壓的方法。Korotkoff方法是這些方法中的代表性方法。在Korotkoff 方法中，用帶纏繞患者的肱骨區(qū)域，通過向所述帶中注入空氣而使條所述帶膨脹，直至血液 不流過血管為止，并且通過利用由于逐漸減小施加到所述帶的壓力而生成的聲音來測量患 者的血壓。即，當通過向所述帶中注入空氣以對所述帶施加壓力并且逐漸減少空氣的量時， 聽到動脈的脈搏的聲音（類似于輕輕敲擊物體時聽到的聲音）。在這種情況下，此刻的壓力 是收縮壓（心臟收縮時的血壓）。然后，當被注入所述帶中的空氣的量進一步減少時，某一 時刻脈搏的聲音增大然后突然消失。此刻的血壓是舒張壓（即，心室收縮并再次擴張時血 管中的壓力）。
[0003] 作為另一示例，還使用SP02方法來測量血壓。在SP02方法中，測量毛細血管中的 氧飽和度，并且基于血流中的血紅素水平來確定受檢者的血壓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題
[0005] 然而，上述傳統(tǒng)方法伴隨著各種問題。首先，在Korotkoff方法中，通過在受檢者 的肱骨區(qū)域下壓以使得血液無法流過血管并逐漸減小施加到肱骨區(qū)域的壓力來測量血壓。 然而，在肱骨區(qū)域被壓住的同時，血液無法被輸送到人體組織。因此，氧和營養(yǎng)物無法被供 應(yīng)給人體組織，毛細血管因此破裂，從而導(dǎo)致末端組織壞死。因此，即使每天對正常人執(zhí)行 五次或更多次Korotkoff方法也是不實際的。尤其是，當對糖尿病患者執(zhí)行Korotkoff方 法時，可能發(fā)生嚴重的問題。
[0006] 另外，在測量氧飽和度的SP02方法中，血紅素水平并不與血壓緊密相關(guān)，因此個 體之間的差異較大。尤其是，在懷有胎兒的孕婦的情況下，血紅素水平較高，但血壓較低。因 此，對孕婦應(yīng)用SP02方法不實際。在糖尿病患者的情況下，血液粘度較高，難以利用SP02 方法精確測量糖尿病患者的血壓。因此，需要開發(fā)一種可用于血壓需要被連續(xù)監(jiān)測的人的 測量血壓的設(shè)備和方法。
[0007] 為了解決上述傳統(tǒng)問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種連續(xù)測量并監(jiān)測血壓的設(shè) 備和方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種精確測量特定受檢者（例如，糖尿病患者、孕婦 等）的血壓的設(shè)備和方法。
[0008] 技術(shù)方案
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種血壓測量設(shè)備，該設(shè)備包括：壓力傳感器單元，其 被配置為在與皮膚接觸的同時感測大氣壓、施加的壓力和傳遞至皮膚的血管的血壓，并輸 出指示壓力感測結(jié)果的電信號；信號分割單元，其被配置為接收所述電信號并將所述電信 號分割成包括直流（DC)信號和交流（AC)信號的分割的電信號；信號處理器單元，其被配置 為處理所述分割的電信號；以及血壓計算單元，其被配置為利用處理過的電信號計算所述 施加的壓力，并利用計算出的所述施加的壓力和所述電信號的擺動值來計算血壓平均值。 [0010] 在一個實施方式中，所述壓力傳感器單元可包括：殼體，其包括凹形結(jié)構(gòu)；以及壓 力傳感器，其被安裝在所述殼體中并被配置為感測所述凹形結(jié)構(gòu)中的壓力。
[0011] 在一個實施方式中，所述壓力傳感器單元可感測所述大氣壓和所述施加的壓力， 輸出指示所述大氣壓和所述施加的壓力的感測結(jié)果的DC信號，感測傳遞至皮膚的血管的 壓力，并輸出指示傳遞的壓力的感測結(jié)果的AC信號。
[0012] 在一個實施方式中，所述信號處理器單兀可包括：放大器，其被配置為將輸入信號 放大；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其被配置為對放大的輸入信號執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
[0013] 在一個實施方式中，所述信號處理器單?？砂ǎ悍糯笃?，其被配置為將輸入信號 放大；電平移位器，其被配置為使所述輸入信號的電平移位；以及多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)， 被配置為對所述放大器和所述電平移位器的輸出執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
[0014] 在一個實施方式中，所述信號分割單元可包括高通濾波器單元，所述高通濾波器 單元被配置為從所述壓力傳感器單元的輸出信號去除DC信號并輸出AC信號。
[0015] 在一個實施方式中，所述高通濾波器單元可包括一階或高階高通濾波器和電容器 中的至少一個。
[0016] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可包括：算術(shù)單元，其被配置為通過對計算 出的施加的壓力和所述電信號的擺動值執(zhí)行算術(shù)運算來計算血壓平均值；存儲器單元，其 被配置為存儲所述施加的壓力和所述電信號的擺動值；輸入/輸出（I/O)單元，其被配置為 從所述信號處理器單元接收信號并輸出由所述算術(shù)單元計算的值；以及控制單元，其被配 置為控制所述算術(shù)單元、所述存儲器單元和所述I/O單元。
[0017] 在一個實施方式中，所述設(shè)備還可包括顯示單元，所述顯示單元被配置為顯示由 所述血壓計算單元計算的血壓。
[0018] 在一個實施方式中，所述設(shè)備還可包括通信單元，所述通信單元被配置為通過有 線/無線通信與外部服務(wù)器和終端中的至少一方通信，以發(fā)送所述血壓計算單元計算的壓 力。
[0019] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可從所述電信號的最大值與最小值之間的 差來計算所述擺動值，并通過從由所述壓力傳感器單元感測并輸出的壓力減去所述大氣壓 來計算所述施加的壓力。
[0020] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可基于所述施加的壓力來計算經(jīng)由皮下組 織的壓力傳遞速度。
[0021] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可從由包括計算出的施加的壓力和所述電 信號的擺動值的坐標對所形成的直線的斜率來計算所述血壓平均值。
[0022] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可通過將通過從所述血壓平均值和第一常 數(shù)的乘積減去第二常數(shù)而獲得的值除以所述施加的壓力來計算脈壓。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種測量血壓的設(shè)備，該設(shè)備包括：壓力傳感器單 元，其被配置為在與皮膚接觸的同時感測大氣壓、施加的壓力和傳遞至皮膚的血管的血壓， 并輸出指示壓力感測結(jié)果的電信號；信號分割單元，其被配置為接收所述電信號并將所述 電信號分割成包括直流（DC)信號和交流（AC)信號的分割的電信號；信號處理器單元，其被 配置為處理所述分割的電信號；以及血壓計算單元，其被配置為利用處理過的電信號計算 所述施加的壓力，并利用計算出的施加的壓力和所述電信號的擺動值來計算脈壓。
[0024] 在一個實施方式中，所述壓力傳感器單元可包括：殼體，其包括凹形結(jié)構(gòu)；以及壓 力傳感器，其被安裝在所述殼體中并被配置為感測所述凹形結(jié)構(gòu)中的壓力。
[0025] 在一個實施方式中，所述壓力傳感器單元可感測所述大氣壓和所述施加的壓力， 輸出指示所述大氣壓和所述施加的壓力的感測結(jié)果的DC信號，感測傳遞至皮膚的血管的 壓力，并輸出指示傳遞的壓力的感測結(jié)果的AC信號。
[0026] 在一個實施方式中，所述信號處理器單?？砂ǎ悍糯笃?，其被配置為將輸入信號 放大；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其被配置為對放大的輸入信號執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
[0027] 在一個實施方式中，所述信號處理器單兀可包括：放大器，其被配置為將輸入信號 放大；電平移位器，其被配置為使所述輸入信號的電平移位；以及多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)， 被配置為對所述放大器和所述電平移位器的輸出執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
[0028] 在一個實施方式中，所述信號分割單元可包括高通濾波器單元，所述高通濾波器 單元被配置為從所述壓力傳感器單元的輸出信號去除DC信號并輸出AC信號。
[0029] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可包括：算術(shù)單元，其被配置為通過對計算 出的施加的壓力和所述電信號的擺動值執(zhí)行算術(shù)運算來計算脈壓；存儲器單元，其被配置 為存儲所述施加的壓力和所述電信號的擺動值；輸入/輸出（I/O)單元，其被配置為從所述 信號處理器單元接收信號并輸出由所述算術(shù)單元計算的值；以及控制單元，其被配置為控 制所述算術(shù)單元、所述存儲器單元和所述I/O單元。
[0030] 在一個實施方式中，所述設(shè)備還可包括顯示單元，所述顯示單元被配置為顯示計 算的壓力。
[0031] 在一個實施方式中，所述設(shè)備還可包括通信單元，所述通信單元被配置為通過有 線/無線通信與外部服務(wù)器和終端中的至少一方通信以發(fā)送計算出的壓力。
[0032] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可從所述電信號的最大值和最小值之間的 差來計算所述擺動值，并通過從所述壓力傳感器單元感測并輸出的壓力減去所述大氣壓來 計算所述施加的壓力。
[0033] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可基于所述施加的壓力來計算經(jīng)由皮下組 織的壓力傳遞速度。
[0034] 在一個實施方式中，所述血壓計算單元可從計算的所述施加的壓力和所述電信號 的擺動值的坐標對形成的直線的斜率計算血壓平均值，并通過將通過從所述血壓平均值和 第三常數(shù)的乘積減去第四常數(shù)而獲得的值除以所述施加的壓力并將除法結(jié)果乘以所述擺 動值來計算脈壓。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種測量血壓的方法，該方法包括：感測大氣壓、施 加的壓力和傳遞至皮膚的血管的血壓，并輸出指示壓力感測結(jié)果的電信號；將所述電信號 分割成包括直流（DC)信號和交流（AC)信號的分割的電信號；處理所述分割的電信號；利 用處理過的電信號計算所述施加的壓力；以及利用計算出的施加的壓力和處理過的電信號 的擺動值來計算血壓平均值。
[0036] 在一個實施方式中，所述感測和輸出步驟包括：感測所述大氣壓和所述施加的壓 力，輸出指示所述大氣壓和所述施加的壓力的感測結(jié)果的DC信號，感測傳遞至皮膚的血管 的壓力，并輸出指示傳遞的壓力的感測結(jié)果的AC信號。
[0037] 在一個實施方式中，處理所述分割的電信號的步驟可包括：將所述分割的電信號 放大或使所述分割的電信號的電平移位；以及對放大或電平移位的電信號執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
[0038] 在一個實施方式中，所述方法還可包括：通過有線/無線通信與外部服務(wù)器和終 端中的至少一方通信以發(fā)送計算出的平均血壓。
[0039] 在一個實施方式中，計算血壓平均值的步驟可包括：通過計算所述電信號的最大 值和最小值之間的差來計算所述擺動值；以及通過從所述壓力傳感器感測并輸出的壓力減 去所述大氣壓來計算所述施加的壓力。
[0040] 在一個實施方式中，計算血壓平均值的步驟可包括：利用所述施加的壓力計算經(jīng) 由皮下組織的壓力傳遞速度。
[0041] 在一個實施方式中，計算血壓平均值的步驟可包括：計算包括計算的施加的壓力 和所述擺動值的坐標對；以及從所述坐標對形成的區(qū)段的斜率計算血壓平均值。
[0042] 在一個實施方式中，在計算血壓平均值的步驟之后，所述方法還可包括：通過將通 過從所述血壓平均值和第一常數(shù)的乘積減去第二常數(shù)而獲得的值除以所述施加的壓力來 計算脈壓。
[0043] 有益效果
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，可連續(xù)測量受檢者的血壓。根據(jù)本發(fā)明的一個實施 方式，可精確測量特定受檢者（例如，糖尿病患者、孕婦等）的血壓。根據(jù)本發(fā)明的一個實 施方式，提供一種易于攜帶并能夠一直佩戴的血壓系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血壓測量設(shè)備的簡要框圖。
[0046] 圖2是示意性地示出壓力傳感器的示圖。
[0047] 圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的信號分割單元的示圖。
[0048] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血壓計算單元的示意性框圖。
[0049] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血壓平均值計算方法的曲線圖。
[0050] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的脈壓計算方法的曲線圖。
[0051] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血壓測量方法的簡要流程圖。

【具體實施方式】
[0052] 以下關(guān)于本發(fā)明的描述僅是用于從結(jié)構(gòu)/功能角度描述本發(fā)明的實施方式，本發(fā) 明的范圍不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實施方式。即，在不脫離權(quán)利要求及其等同物中 限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些示例性實施方式進行各種改變。
[0053] 本文所使用的術(shù)語應(yīng)該如下所述來理解。
[0054] 將理解，盡管本文中可使用術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等來描述各種元件、組件、 區(qū)域、層和/或區(qū)段，這些元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段應(yīng)該不受這些術(shù)語的限制。這些 術(shù)語僅用于將一個元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段相區(qū)別。因 此，在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，下述第一元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段可被稱為第二元 件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段。
[0055] 將理解，當元件或?qū)颖环Q為"在"另一元件或?qū)?上"時，所述元件或?qū)涌芍苯釉诹?一元件或?qū)踊蛘呔娱g的元件或?qū)由?。相比之下，當元件被稱為"與"另一元件或?qū)?接觸"時， 不存在居間元件或?qū)?。描述元件或?qū)又g的關(guān)系的其它表達（例如，"經(jīng)由"、"直接經(jīng)由"、 "在…….之間"、"直接在……之間"、"與…….相鄰"和"直接與……相鄰"應(yīng)該同樣來理 解。
[0056] 如本文所用，單數(shù)形式意在也包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指示。將進一 步理解，說明書中所使用的術(shù)語"包括"和/或"包含"指定存在所提及的特征、整數(shù)、步驟、 操作、元件和/或組件，但不排除存在或增加一個或更多個其它特征、步驟、操作、元件、部 件和/或其組。
[0057] 處理中所包括的操作可按照不同于所描述的順序的順序來執(zhí)行，除非另外指明。 即，操作可按照所描述的順序執(zhí)行、基本上同時執(zhí)行、或者按照與描述的順序相反的順序執(zhí) 行。
[0058] 在描述本文所闡述的實施方式時所參照的附圖中，層和區(qū)域的尺寸、高度、厚度等 可能為了清晰而被夸大，并且不應(yīng)被理解為按照某種比例放大或縮小。另外，在圖中，在其 尺寸、高度或厚度方面，一些元件可被有意減小，一些元件可被有意放大。
[0059] 除非另外定義，否則本文所使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有本發(fā)明 所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。將進一步理解，術(shù)語（例如，常用字典中定 義的那些術(shù)語）應(yīng)該被解釋為具有與其在相關(guān)技術(shù)背景下的含義一致的含義，并且將從理 想化或過于正式的意義上解釋，除非本文中明確如此定義。
[0060] 現(xiàn)在將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的測量血壓的方法。圖1至圖5是示 出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的血壓測量設(shè)備的示圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血 壓測量設(shè)備1000的簡要框圖。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血壓測量設(shè)備1000 包括壓力傳感器單元100、信號分割單元200、信號處理器單元300和血壓計算單元400。根 據(jù)該實施方式，血壓測量設(shè)備1000還包括通信單元500。
[0061] 圖2是示意性地示出壓力傳感器單元100的示圖。參照圖1和圖2,在壓力傳感器 單元100與受檢者的皮膚101接觸的狀態(tài)下，壓力傳感器單元100感測大氣壓Patm、施加的 壓力Ppress以及傳遞至受檢者的皮膚的血管的壓力Pskin，并輸出指示壓力感測結(jié)果的電 信號。在一個實施方式中，壓力傳感器單元100包括具有凹形結(jié)構(gòu)的殼體120以及安裝在 殼體120中的壓力傳感器140,壓力傳感器140感測包含在殼體120的凹形結(jié)構(gòu)與皮膚101 之間的氣壓以及傳遞至皮膚101的血管102中的血壓，然后輸出指示氣壓和血壓的感測結(jié) 果的電信號。在一個實施方式中，壓力傳感器140感測大氣壓Patm、施加的壓力Ppress以 及由血管102經(jīng)由皮下組織103施加于皮膚101的壓力Pskin。由于通常大氣壓Patm具有 760mmHg的恒定值，當壓力傳感器140感測大氣壓Patm時從壓力傳感器140輸出的電信號 具有直流（DC)分量。傳遞至皮膚101的壓力Pskin意指經(jīng)由血管102、皮下組織103和皮 膚101施加到壓力傳感器140的血管102中的血壓。由于血管102的壓力隨著心臟收縮和 放松而在收縮壓（最大壓力）和舒張壓（最小壓力）之間周期性地切換，所以傳遞至皮膚 101的壓力Pskin也在最高水平和最低水平之間周期性地切換。另外，壓力Pskin形式根據(jù) 時間的變化類似于血管102中的血壓形式根據(jù)時間的變化。因此，當壓力傳感器140感測 對傳遞至皮膚101的壓力Pskin時從壓力傳感器140輸出的電信號是根據(jù)時間改變的交流 (AC)信號的形式。施加的壓力Ppress意指除了大氣壓Patm和傳遞至皮膚101的血管102 的壓力Pskin以外由壓力傳感器140感測對的壓力，諸如當壓力傳感器單元100被用戶的 手指等按壓時的壓力或者佩戴壓力傳感器單元100的受檢者的身體部位移動時增大或減 小的壓力。在本公開中，施加的壓力Ppress是除了大氣壓Patm和傳遞至皮膚101的壓力 Pskin以外任何施加的壓力的通稱。因此，當壓力傳感器140感測施加的壓力Ppress時從 壓力傳感器140輸出的電信號是不根據(jù)時間改變或者輕微改變的DC信號的形式。當壓力 傳感器單元100感測大氣壓Patm和施加的壓力Ppress時從壓力傳感器單元100輸出的信 號為DC信號的形式，當壓力傳感器單元100感測傳遞至皮膚101的壓力Pskin時從壓力傳 感器單元100輸出的信號為AC信號的形式。因此，從壓力傳感器單元100輸出的總信號為 DC信號和AC信號彼此交疊的形式。標號"104"（這里未描述）表示皮下組織中可能存在 的骨骼。
[0062] 圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的信號分割單元200的示圖。參 照圖1和圖3,根據(jù)本發(fā)明的實施方式，通過信號分割單元200將從壓力傳感器單元100輸 出的信號分割成壓力傳感器單元100感測大氣壓Patm和施加的壓力Ppress時從壓力傳感 器單元100輸出的DC信號z'以及壓力傳感器單元100感測傳遞至皮膚101的壓力Pskin 時從壓力傳感器單元100輸出的AC信號y'。當壓力傳感器單元100感測大氣壓Patm和施 加的壓力Ppress時從壓力傳感器單元100輸出的DC信號z'通過根據(jù)大氣壓Patm的值和 根據(jù)施加的壓力Ppress的值的交疊來產(chǎn)生。通過從總的壓力中減去大氣壓Patm來計算施 加的壓力Ppress。在一個實施方式中，信號分割單元200可包括從壓力傳感器單元100所 輸出的電信號中僅分離出AC信號y'的高通濾波器（HPF)單元220以及從壓力傳感器單元 1〇〇所輸出的電信號中僅分離出DC信號z'的低通濾波器（LPF)單元240。在另一實施方 式中，如圖3中的（b)所示，信號分割單元200僅包括HPF單元220，HPF單元220從壓力傳 感器單元100所輸出的電信號中僅分離出AC信號/，這是因為在壓力傳感器單元100所 輸出的電信號中，AC信號y'的強度小于DC信號z'的強度。在一個實施方式中，HPF單兀 220或LPF單元240可被具體實現(xiàn)為一階濾波器、二階濾波器和高階濾波器中的至少一個。 在另一實施方式中，如圖3中的（c)所示，HPF單元220可被具體實現(xiàn)為阻擋直流的電容器 220,。
[0063] 返回參照圖1，信號處理器單兀300處理電信號。在一個實施方式中，信號處理器 單元300包括將輸入AC信號/放大的放大器320a、將放大的AC信號/轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC) 340a、將DC信號z'放大至足以將DC信號z'轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電平 或者將DC信號z'的電平移位的放大器/電平移位器320b、以及將輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號的ADC 340b。在一個實施方式中，從信號分割單兀200輸出的信號可以是DC信號z'和 AC信號/或者通過將DC信號z'和AC信號/交疊而獲得的信號。這些信號可被直接轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號，但AC信號y'的擺動寬度遠窄于DC信號z'，因此難以被轉(zhuǎn)換為具有最大分 辨率的數(shù)字信號。因此，通過放大器320a將AC信號y'放大，所述放大器320a具有適合于 用作最大分辨率的增益?？赏ㄟ^將放大的AC信號y'輸入ADC 340a來形成具有高分辨率 的數(shù)字信號y。另外，放大器/電平移位器320b將輸入至信號處理器單元300的DC信號 z'轉(zhuǎn)換為適合于將DC信號z'轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電平，并將轉(zhuǎn)換的DC信號z'輸入至ADC 340b。由ADC 340b將轉(zhuǎn)換的DC信號z'轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號z。盡管以下可按照與對模擬信號 執(zhí)行的方式類似的方式來描述算術(shù)運算，對數(shù)字信號執(zhí)行所述算術(shù)運算。
[0064] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血壓計算單元400的示意性框圖。圖5是示 出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的血壓平均值計算方法的曲線圖?，F(xiàn)在將參照圖1、圖4和圖 5描述用于計算血壓平均值的血壓計算單元400的結(jié)構(gòu)和血壓計算單元400的操作。血壓計 算單元400接收通過信號處理器單元300數(shù)字化的電信號y和z,計算施加的壓力Ppress, 并基于施加的壓力Ppress以及電信號y和z的擺動值來計算血壓平均值。在一個實施方 式中，血壓計算單元400包括：輸入/輸出（I/O)單元420,其包括輸入子單元420a和輸出 子單元420b，通過信號處理器單元300處理的電信號y和z被輸入至輸入子單元420a，輸 出子單元420b輸出計算的血壓平均值；算術(shù)單元440,其基于被信號處理器單元300轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號的信號來計算血壓平均值；存儲器單元460,其存儲輸入值和算術(shù)結(jié)果值；以及 控制單元480,其控制I/O單元420、算術(shù)單元440和存儲器單元460。在一個實施方式中， 血壓計算單元400被具體實現(xiàn)為一個微控制器單元（MCU)芯片。在另一實施方式中，算術(shù) 單元440、存儲器單元460、I/O單元420和控制單元480中的至少一個被具體實現(xiàn)為單獨 的芯片。在一個實施方式中，算術(shù)單元440根據(jù)以硬件實現(xiàn)的算法來計算血壓等。在另一 實施方式中，算術(shù)單元440根據(jù)以軟件實現(xiàn)的算法來計算血壓等。以下將使用根據(jù)本發(fā)明 的實施方式的血壓計算單元描述的的操作旨在幫助理解本發(fā)明的概念，而非旨在由本文所 闡述的實施方式來限制本發(fā)明的范圍。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可基于本發(fā)明的概念按 照不同的形式實現(xiàn)本發(fā)明，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該被理解為涵蓋落入本文所公開的發(fā)明 構(gòu)思內(nèi)的等同形式。
[0065] 在一個實施方式中，I/O單元420的輸入子單元420a接收傳遞至受檢者的皮膚并 被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的壓力信號y以及作為大氣壓Patm和施加的壓力Ppress之和的信號z。 控制單元480將信號y和z輸出到算術(shù)單元440。算術(shù)單元440從作為大氣壓Patm和施 加的壓力Ppress之和的信號z計算施加的壓力Ppress。即，如果輸入至I/O單元420的 DC信號z的壓力值為P，則P = Patm+Ppress。因此，可通過從輸入的壓力值P減去大氣壓 Patm來計算施加的壓力Ppress。
[0066] 另外，通過感測傳遞至受檢者的皮膚的壓力而獲得的信號y根據(jù)血管中的血壓變 化而具有最大值和最小值。算術(shù)單元440計算擺動值dy(是在各個預(yù)定周期中（例如，在 收縮周期之間或舒張周期之間）通過感測傳遞至皮膚的壓力而獲得的信號y的最大值和最 小值之差），并基于各個周期中的擺動值dy和施加的壓力Ppress在圖5中形成由"〇"和 "·"指示的坐標對。控制單元480將坐標對存儲在存儲器單元460中，算術(shù)單元440根據(jù) 平均算法（例如，遞歸平均算法等）從存儲的坐標對獲得直線Xavgl和Xavg2。在圖5的 直線Xavgl的情況下，施加的壓力Ppress越低,通過感測傳遞至皮膚的壓力而獲得的信號 y的擺動值dy越小，施加的壓力Ppress越高，擺動值dy越大。即，當在增大施加到血壓計 上的壓力的同時測量傳遞至皮膚的壓力時，血管和皮下組織被按壓以增大經(jīng)由皮下組織的 壓力傳輸速率，從而增大施加到皮膚的壓力的擺動寬度dy。
[0067] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由特定時間周期中的擺動值dy和施加的壓力Ppress形成 的直線的斜率與受檢者的血壓平均值成比例，可從該直線的斜率計算血壓平均值。即，與斜 率較陡的線（例如，直線Xavg2)對應(yīng)的受檢者的血壓平均值高于與斜率較緩的線（例如， 直線Xavgl)對應(yīng)的受檢者的血壓平均值。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人，如上所述測量的線的斜率 與血壓平均值之間的關(guān)系由下面的等式1表示。
[0068] [等式 1]
[0069]

【權(quán)利要求】
1. 一種測量血壓的設(shè)備，該設(shè)備包括： 壓力傳感器單元，其被配置為在與皮膚接觸的同時感測大氣壓、施加的壓力和傳遞至 皮膚的血管的血壓，并輸出指示壓力感測結(jié)果的電信號； 信號分割單元，其被配置為接收所述電信號并將所述電信號分割成包括直流（DC)信 號和交流（AC)信號的分割的電信號； 信號處理器單元，其被配置為處理所述分割的電信號；以及 血壓計算單元，其被配置為利用處理的電信號計算所述施加的壓力，并利用計算的所 述施加的壓力和所述電信號的擺動值來計算血壓平均值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述壓力傳感器單元包括： 殼體，其包括凹形結(jié)構(gòu)；以及 壓力傳感器，其被安裝在所述殼體中并被配置為感測所述凹形結(jié)構(gòu)中的壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述壓力傳感器單元感測所述大氣壓和所述施 加的壓力，輸出指示所述大氣壓和所述施加的壓力的感測結(jié)果的DC信號，感測傳遞至皮膚 的血管的壓力，并輸出指示所傳遞的壓力的感測結(jié)果的AC信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述信號處理器單元包括： 放大器，其被配置為將輸入信號放大；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其被配置為對放大的輸入信號執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述信號處理器單元包括： 放大器，其被配置為將輸入信號放大； 電平移位器，其被配置為使所述輸入信號的電平移位；以及 多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，所述多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器被配置為對所述放大器和所述電平移位 器的輸出執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述信號分割單元包括高通濾波器單元，所述高 通濾波器單元被配置為從所述壓力傳感器單元的輸出信號去除DC信號并輸出AC信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述高通濾波器單元包括一階或高階高通濾波 器和電容器中的至少一個。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元包括： 算術(shù)單元，其被配置為通過對計算出的施加的壓力和所述電信號的擺動值執(zhí)行算術(shù)運 算來計算血壓平均值； 存儲器單元，其被配置為存儲所述施加的壓力和所述電信號的所述擺動值； 輸入/輸出（I/O)單元，其被配置為從所述信號處理器單元接收信號并輸出由所述算 術(shù)單元計算的值；以及 控制單元，其被配置為控制所述算術(shù)單元、所述存儲器單元和所述I/O單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括顯示單元，所述顯示單元被配置為顯示 所述血壓計算單元計算的血壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括通信單元，所述通信單元被配置為通過 有線/無線通信與外部服務(wù)器和終端中的至少一方通信，以將所述血壓計算單元計算的壓 力發(fā)送給所述外部服務(wù)器和所述終端中的至少一方。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元根據(jù)所述電信號的最大值和 最小值之差來計算所述擺動值，并通過從所述壓力傳感器單元感測并輸出的壓力減去所述 大氣壓來計算所述施加的壓力。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元基于所述施加的壓力來計 算經(jīng)由皮下組織的壓力傳輸率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元根據(jù)由包括計算出的施加的 壓力和所述電信號的所述擺動值的坐標對形成的直線的斜率來計算所述血壓平均值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元通過將用所述血壓平均值 和第一常數(shù)的乘積減去第二常數(shù)而獲得的值除以所述施加的壓力來計算脈壓。
15. -種測量血壓的設(shè)備，該設(shè)備包括： 壓力傳感器單元，其被配置為在與皮膚接觸的同時感測大氣壓、施加的壓力和傳遞至 皮膚的血管的血壓，并輸出指示壓力感測結(jié)果的電信號； 信號分割單元，其被配置為接收所述電信號并將所述電信號分割成包括直流（DC)信 號和交流（AC)信號的分割的電信號； 信號處理器單元，其被配置為處理所述分割的電信號；以及 血壓計算單元，其被配置為利用處理的電信號計算所述施加的壓力，并利用計算出的 施加的壓力和所述電信號的擺動值來計算脈壓。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述壓力傳感器單元包括： 殼體，其包括凹形結(jié)構(gòu)；以及 壓力傳感器，其被安裝在所述殼體中并被配置為感測所述凹形結(jié)構(gòu)中的壓力。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述壓力傳感器單元感測所述大氣壓和所述 施加的壓力，輸出指示所述大氣壓和所述施加的壓力的感測結(jié)果的DC信號，感測傳遞至皮 膚的血管的壓力，并輸出指示傳遞的壓力的感測結(jié)果的AC信號。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述信號處理器單元包括： 放大器，其被配置為將輸入信號放大；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其被配置為對放大的輸入信號執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述信號處理器單元包括： 放大器，其被配置為將輸入信號放大； 電平移位器，其被配置為使所述輸入信號的電平移位；以及 多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，所述多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器被配置為對所述放大器和所述電平移位 器的輸出執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述信號分割單元包括高通濾波器單元，所述 高通濾波器單元被配置為從所述壓力傳感器單元的輸出信號去除DC信號并輸出AC信號。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元包括： 算術(shù)單元，其被配置為通過對計算出的施加的壓力和所述電信號的所述擺動值執(zhí)行算 術(shù)運算來計算脈壓； 存儲器單元，其被配置為存儲所述施加的壓力和所述電信號的所述擺動值； 輸入/輸出（I/O)單元，其被配置為從所述信號處理器單元接收信號并輸出所述算術(shù) 單元計算的值；以及 控制單元，其被配置為控制所述算術(shù)單元、所述存儲器單元和所述I/O單元。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括顯示單元，所述顯示單元被配置為顯 示計算的壓力。
23. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括通信單元，所述通信單元被配置為通 過有線/無線通信與外部服務(wù)器和終端中的至少一方通信，以將計算的壓力發(fā)送給所述外 部服務(wù)器和所述終端中的至少一方。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元根據(jù)所述電信號的最大值 和最小值之差來計算所述擺動值，并通過從所述壓力傳感器單元感測并輸出的壓力減去所 述大氣壓來計算所述施加的壓力。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元基于所述施加的壓力計算 經(jīng)由皮下組織的壓力傳輸率。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述血壓計算單元從由計算出的施加的壓力 和所述電信號的所述擺動值的坐標對形成的區(qū)段的斜率來計算血壓平均值，并通過將用所 述血壓平均值和第三常數(shù)的乘積減去第四常數(shù)而獲得的值除以所述施加的壓力并將除法 結(jié)果乘以所述擺動值來計算脈壓。
27. -種測量血壓的方法，該方法包括： 感測大氣壓、施加的壓力和傳遞至皮膚的血管的血壓，并輸出指示壓力感測結(jié)果的電 信號； 將所述電信號分割成包括直流（DC)信號和交流（AC)信號的分割的電信號； 處理所述分割的電信號； 利用處理的電信號計算所述施加的壓力；以及 利用計算出的施加的壓力和所處理的電信號的擺動值計算血壓平均值。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述感測和輸出步驟包括：感測所述大氣壓和 所述施加的壓力，輸出指示所述大氣壓和所述施加的壓力的感測結(jié)果的DC信號，感測傳遞 至皮膚的血管的壓力，并輸出指示傳遞的壓力的感測結(jié)果的AC信號。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，處理所述分割的電信號的步驟包括： 將所述分割的電信號放大，或使所述分割的電信號的電平移位；以及 對放大或電平移位的電信號執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，該方法還包括：通過有線/無線通信與外部服務(wù)器 和終端中的至少一方通信，以將計算的平均血壓發(fā)送給所述外部服務(wù)器和所述終端中的至 少一方。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，計算血壓平均值的步驟包括： 通過計算所述電信號的最大值和最小值之差來計算所述擺動值；以及 通過從所述壓力傳感器感測并輸出的壓力減去所述大氣壓來計算所述施加的壓力。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，計算血壓平均值的步驟包括：利用所述施加的 壓力計算經(jīng)由皮下組織的壓力傳輸率。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，計算血壓平均值的步驟包括： 計算包括計算出的施加的壓力和所述擺動值的坐標對；以及 根據(jù)所述坐標對形成的區(qū)段的斜率來計算所述血壓平均值。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，該方法在計算血壓平均值的步驟之后還包括： 通過將用所述血壓平均值和第一常數(shù)的乘積減去第二常數(shù)而獲得的值除以所述施加 的壓力來計算脈壓。
【文檔編號】A61B5/02GK104159502SQ201280071263
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月8日
【發(fā)明者】禹成勛, 崔允瑛, 張允碩 申請人:優(yōu)美德思有限公司