用于光學(xué)血壓監(jiān)測(cè)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了用于無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的設(shè)備、方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括光學(xué)BCG傳感器、PPG傳感器、收發(fā)器以及信號(hào)處理裝置。BCG傳感器光學(xué)地聯(lián)接至受測(cè)者以從受測(cè)者獲取BCG信號(hào)，并光學(xué)地傳輸受測(cè)者的BCG信號(hào)。PPG傳感器光學(xué)地聯(lián)接至受測(cè)者以從受測(cè)者獲取PPG信號(hào)，并光學(xué)地傳輸獲取的受測(cè)者的PPG信號(hào)。收發(fā)器聯(lián)接至BCG傳感器和PPG傳感器以接收BCG信號(hào)和PPG信號(hào)，并從受測(cè)者的BCG信號(hào)生成BCG電子信號(hào)以及從受測(cè)者的PPG信號(hào)生成PPG電子信號(hào)。信號(hào)處理裝置聯(lián)接至收發(fā)器以接收BCG電子信號(hào)和PPG電子信號(hào)，并響應(yīng)于BCG電子信號(hào)的預(yù)定的BCG標(biāo)記和PPG電子信號(hào)的預(yù)定的PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓。
【專利說明】用于光學(xué)血壓監(jiān)測(cè)的方法和系統(tǒng)
[0001] 優(yōu)先權(quán)聲明
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年1月16日提交的第201200333-1號(hào)新加坡專利申請(qǐng)的優(yōu)先 權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明通常涉及用于血壓監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及用于光學(xué)血壓監(jiān)測(cè)的 系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 傳統(tǒng)的血壓測(cè)量系統(tǒng)使用示波法基于外部壓力和動(dòng)脈體積脈動(dòng)的幅度的關(guān)系來 確定血壓。然而，在該測(cè)量要求的對(duì)臂的圓周擠壓期間患者是不舒適的。對(duì)于長(zhǎng)期血壓監(jiān) 測(cè)，患者犧牲生活質(zhì)量以維持該監(jiān)測(cè)。因此已經(jīng)提出一些無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的新方法以測(cè)量 患者的血壓而不犧牲他們的生活質(zhì)量。然而，由于個(gè)體血壓的快速和動(dòng)態(tài)變化，傳統(tǒng)的用于 血壓測(cè)量/監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)器或裝置經(jīng)常是復(fù)雜的。大多數(shù)無袖帶血壓測(cè)量是基于光體積描記 (PPG)信號(hào)和心電圖（ECG)信號(hào)。脈搏傳輸時(shí)間（PTT)和脈搏到達(dá)時(shí)間（PAT)通常用作參 數(shù)以基于PPG和ECG信號(hào)確定血壓。此外，在基于ECG測(cè)量的血壓監(jiān)測(cè)期間，通常需要將多 個(gè)電極附接到患者的胸部以確定以尖峰為特征的ECG波形的時(shí)間依賴成分。
[0005] 因此，需要的是無需以袖帶束縛患者的臂或?qū)⒍鄠€(gè)電極附接到患者的胸部的用于 血壓監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法。此外，結(jié)合附圖和本公開的背景考慮，根據(jù)隨后的詳細(xì)說明和所附 的權(quán)利要求，其他期望的特征和特點(diǎn)將變得明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)詳細(xì)說明，提供了用于無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的設(shè)備。該設(shè)備包括心沖擊描記（BCG) 信號(hào)測(cè)量裝置、光體積描記（PPG信號(hào)測(cè)量裝置）以及聯(lián)接至BCG信號(hào)測(cè)量裝置和PPG信號(hào) 測(cè)量裝置的信號(hào)處理裝置。BCG信號(hào)測(cè)量裝置光學(xué)地檢測(cè)BCG信號(hào)并從該BCG信號(hào)生成表 示該檢測(cè)到的BCG信號(hào)的BCG電子信號(hào)。PPG信號(hào)測(cè)量裝置光學(xué)地檢測(cè)PPG信號(hào)并從該P(yáng)PG 信號(hào)生成表不該檢測(cè)到的PPG信號(hào)的PPG電子信號(hào)。信號(hào)處理裝置響應(yīng)于BCG電子信號(hào)的 預(yù)定的BCG標(biāo)記和PPG電子信號(hào)的預(yù)定的PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)血壓。
[0007] 還提供了用于受測(cè)者的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的方法。該方法包括以下步驟：光學(xué)地檢 測(cè)受測(cè)者的BCG信號(hào)和PPG信號(hào)、從檢測(cè)的BCG信號(hào)生成BCG電子信號(hào)并從檢測(cè)的PPG信 號(hào)生成PPG電子信號(hào)以及響應(yīng)于BCG電子信號(hào)的預(yù)定的BCG標(biāo)記和PPG電子信號(hào)的預(yù)定的 PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓。
[0008] 根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的另一方面，提供了用于受測(cè)者的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)包括BCG傳感器、PPG傳感器、收發(fā)器以及信號(hào)處理裝置。BCG傳感器光學(xué)地聯(lián)接至 受測(cè)者以從受測(cè)者獲取BCG信號(hào)并光學(xué)地傳輸受測(cè)者的BCG信號(hào)。PPG傳感器光學(xué)地聯(lián)接 至受測(cè)者以從受測(cè)者獲取PPG信號(hào)并光學(xué)地傳輸獲取的受測(cè)者的PPG信號(hào)。收發(fā)器聯(lián)接至 BCG傳感器和PPG傳感器以接收BCG信號(hào)和PPG信號(hào)并從受測(cè)者的BCG信號(hào)生成BCG電子 信號(hào)以及從受測(cè)者的PPG信號(hào)生成PPG電子信號(hào)。信號(hào)處理裝置聯(lián)接至收發(fā)器以接收BCG 電子信號(hào)和PPG電子信號(hào)，并響應(yīng)于BCG電子信號(hào)的預(yù)定的BCG標(biāo)記和PPG電子信號(hào)的預(yù) 定的PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 在附圖中，貫穿各個(gè)視圖的同樣的附圖標(biāo)記指代相同的或功能上類似的元件，并 且該附圖與以下的詳細(xì)說明一起并入說明書中成為說明書的一部分，用于說明各種實(shí)施方 式并根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式解釋各種原理和優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概述框圖。
[0011] 圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的圖1的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的雙光源實(shí)現(xiàn)的框 圖。
[0012] 圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的圖1的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的單光源實(shí)現(xiàn)的框 圖。
[0013] 圖4以圖形方式示出了通過利用光體積描記（PPG)波形計(jì)算脈搏到達(dá)時(shí)間（PAT) 的傳統(tǒng)血壓監(jiān)測(cè)。
[0014] 圖5圖解地示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的通過利用心沖擊描記（BCG)波形和光體 積描記（PPG)波形計(jì)算時(shí)間差來監(jiān)測(cè)血壓。
[0015] 圖6示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的圖1的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理單元的 操作組件的框圖。
[0016] 圖7包括圖7A和7B，圖7以圖形方式示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的利用商業(yè)的血 壓監(jiān)測(cè)設(shè)備和圖1的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)第一實(shí)驗(yàn)對(duì)象的血壓監(jiān)測(cè)，其中圖7A是收縮壓 與時(shí)間差的線性回歸線圖形以及圖7B是舒張壓與時(shí)間差的線性回歸線圖形。
[0017] 圖8包括圖8A和8B，圖8以圖形方式示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的利用商業(yè)的血 壓監(jiān)測(cè)設(shè)備和圖1的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)第二實(shí)驗(yàn)對(duì)象的血壓監(jiān)測(cè)，其中圖8A是收縮壓 與時(shí)間差的線性回歸線圖形以及圖8B是舒張壓與時(shí)間差的線性回歸線圖形。
[0018] 以及圖9示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的圖1的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的用戶界面的 示例。
[0019] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解附圖中的元素是用于簡(jiǎn)單以及清楚說明的目的并且不 必要按比例示出。例如，框圖中的一些元素的尺寸相對(duì)于其他元素可能是放大的以幫助提 高對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施方式的理解。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下詳細(xì)說明本質(zhì)上僅是示例性的并非旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。 此外，也無意通過上述本發(fā)明的背景或下述詳細(xì)說明所示的任何理論進(jìn)行約束。本發(fā)明旨 在提出基于來自測(cè)量對(duì)象的心沖擊描記（BCG)信號(hào)和光體積描記（PPG)信號(hào)的新的無袖帶 的、非約束的光纖血壓測(cè)量系統(tǒng)。
[0021] 根據(jù)本實(shí)施方式的用于無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)包括用于從測(cè)量對(duì)象的背部或頭 部或身體的其他部分光學(xué)地獲取BCG信號(hào)的光纖傳感器、用于從測(cè)量對(duì)象的手指獲取PPG 信號(hào)的光學(xué)PPG傳感器、用于將光信號(hào)發(fā)送到傳感器并從傳感器接收傳感信號(hào)的收發(fā)器以 及用于過濾噪音并計(jì)算測(cè)量對(duì)象的血壓的信號(hào)處理單元。根據(jù)該系統(tǒng)，BCG傳感器是非接 觸式光纖傳感器。此外根據(jù)本實(shí)施方式,可監(jiān)測(cè)并測(cè)量血壓而不需要為了血壓測(cè)量以袖帶 束縛受測(cè)者的手臂或其他肢體。
[0022] 參考圖1，示出了根據(jù)本實(shí)施方式的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的框圖。收發(fā)器110包括 光生成裝置（將在下文中進(jìn)行描述）并在光路徑112、114上分別向光纖BCG傳感器120 (如 光纖傳感器）和PPG傳感器130 (如PPG傳感器頭）發(fā)送光信號(hào)。BCG傳感器120聯(lián)接至受 測(cè)者（未示出）并獲取受測(cè)者的BCG信號(hào)。通過那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方式，BCG傳 感器120通過從測(cè)量對(duì)象的背部或頭部或身體的其他部分光學(xué)地檢測(cè)BCG信號(hào)來獲取BCG 信號(hào)。PPG傳感器頭130通過從例如與PPG傳感器頭聯(lián)接的受測(cè)者的手指檢測(cè)信號(hào)來獲取 PPG信號(hào)。
[0023] 收發(fā)器110在光信號(hào)路徑112、114上光學(xué)地接收BCG和PPG信號(hào)并由此生成BCG 和PPG電子信號(hào)。收發(fā)器110電子地聯(lián)接至信號(hào)處理單元和顯示器140。收發(fā)器110向信 號(hào)處理單元和顯示器140的信號(hào)處理裝置提供BCG和PPG電子信號(hào)以響應(yīng)于BCG電子信號(hào) 的預(yù)定的BCG標(biāo)記和PPG電子信號(hào)的預(yù)定的PPG標(biāo)記來監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓。信號(hào)處理單元 和顯示器140的用戶界面裝置允許收發(fā)器110的控制（例如開和關(guān)操作），并示出用于用戶 監(jiān)測(cè)的血壓測(cè)量的最終結(jié)果，例如可視化顯示表示受測(cè)者的血壓的圖形和數(shù)字信息，以及 可選擇地，給出包括監(jiān)測(cè)對(duì)象的血壓的聲音表示和/或關(guān)于受測(cè)者的血壓的聲音警報(bào)的聲 音信息。根據(jù)本實(shí)施方式，信號(hào)處理單元和顯示器140的信號(hào)處理裝置確定預(yù)定的BCG標(biāo) 記和預(yù)定的PPG標(biāo)記之間的時(shí)間差（TD)并使用TD預(yù)測(cè)受測(cè)者的血壓。
[0024] 參考圖2,示出了根據(jù)本實(shí)施方式的雙光源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案200。第一光源210是生 成光并沿著光路徑112a向BCG傳感器120提供光的光源。第一光源210可以是發(fā)光二極 管（LED)或激光，并且第一光源210和BCG傳感器120之間的光路徑112a可以是光纖。如 上所述，BCG傳感器通過光耦合從受測(cè)者的頭部、背部或其他身體部分獲取受測(cè)者的BCG信 號(hào)。光纖還可以形成從BCG傳感器120到第一檢測(cè)器220的光路徑112b，第一檢測(cè)器220 將光學(xué)BCG信號(hào)轉(zhuǎn)換為BCG電子信號(hào)。
[0025] 第二光源230是沿著光路徑114a向PPG傳感器130提供光以光學(xué)地獲取受測(cè)者 的PPG信號(hào)的光源。第二光源230可以是LED或激光，并且光路徑114a可以是光纖或僅僅 為自由空間。第二檢測(cè)器240將光學(xué)PPG信號(hào)轉(zhuǎn)換為PPG電子信號(hào)。第二光源230和第二 檢測(cè)器240可與PPG傳感器130共同位于PPG傳感器中（例如，在聯(lián)接至受測(cè)者的手指或 其他指骨的裝置中）或者，如圖2所示，作為收發(fā)器110的部分。
[0026] 第一檢測(cè)器220向信號(hào)處理單元和顯示器140提供BCG電子信號(hào)，第二檢測(cè)器240 向信號(hào)處理單元和顯示器140提供PPG電子信號(hào)。在處理單元和顯示器140的信號(hào)處理裝 置中處理并分析BCG和PPG電子信號(hào)。信號(hào)處理裝置還可包括濾波器以從第一檢測(cè)器220 和第二檢測(cè)器240過濾噪音，并包括峰值和谷值檢索算法以確定BCG電子信號(hào)的預(yù)定的BCG 標(biāo)記和PPG電子信號(hào)的預(yù)定的PPG標(biāo)記之間的時(shí)間差（TD)。根據(jù)本實(shí)施方式，因?yàn)門D被確 定為其與受測(cè)者的血壓是線性相關(guān)的，所以TD被用于預(yù)測(cè)受測(cè)者的血壓，并且因此可被有 利地用于連續(xù)的、非侵入性的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)。
[0027] 圖3是示出了根據(jù)本實(shí)施方式的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的單光源實(shí)現(xiàn)方案300的框 圖。在實(shí)現(xiàn)方案300中，來自光源310的光通過光學(xué)耦合器320(如1x2光纖耦合器）被分 為兩個(gè)光路徑112a、114a，用于輸入到BCG傳感器120和PPG傳感器130。在所有其他方面， 實(shí)現(xiàn)方案300使用類似于實(shí)現(xiàn)方案200的類似的組件和操作（圖2)。因此，可以看出，無 論是根據(jù)本實(shí)施方式的單光源（光源310)或還是雙光源（第一光源210和第二光源220) 都可被用作光生成裝置。同樣，BCG傳感器120和第一檢測(cè)器220可被看作獲取并生成BCG 電子信號(hào)的BCG信號(hào)生成裝置。類似地，PPG傳感器130和第二檢測(cè)器240可被看作獲取 并生成PPG電子信號(hào)的PPG信號(hào)生成裝置。
[0028] 參考圖4,其中示出了傳統(tǒng)的被監(jiān)測(cè)的PPG電子信號(hào)410的圖形表示400。如在圖 形400中所示，PPG電子信號(hào)410包括峰值420和谷值430,在峰值420和谷值430之間具 有可測(cè)量的振幅440。振幅440和脈搏到達(dá)時(shí)間（PAT) 450用于傳統(tǒng)的方法中以從PPG電子 信號(hào)410得到血壓測(cè)量。PAT450為峰值420和谷值430之間的時(shí)間差。
[0029] 參考圖5,其中示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的被監(jiān)測(cè)的BCG電子信號(hào)510和被監(jiān) 測(cè)的PPG電子信號(hào)520的圖形化波形表示500。信號(hào)處理單元和顯示器140(圖1至圖3) 用于在BCG波形510上檢測(cè)BCG峰值位置（時(shí)間）和BCG谷值位置（時(shí)間），并用于在PPG 波形520上檢測(cè)PPG峰值位置（時(shí)間）522和PPG谷值位置（時(shí)間）524。然后，信號(hào)處理單 元和顯示器140通過使用BCG波形510和PPG波形520計(jì)算TD。JTD530為BCG波形510 的J波512與PPG波形520的PPG主峰值522 (或谷值524)之間的時(shí)間差間隔。KTD540為 BCG波形510的K波514與PPG波形520的PPG主峰值522 (或PPG谷值524)之間的間隔。 ITD550為BCG波形510的I波516與PPG波形520的PPG主峰值522 (或PPG谷值524)之 間的間隔。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，BCG波形510的預(yù)定標(biāo)記（例如J波512、K波514或I波516)與 PPG波形的預(yù)定標(biāo)記（例如PPG主峰值522或PPG谷值524)用于估計(jì)血壓。通過使用線性 回歸法可確定血壓測(cè)量。因此，JTD530、KTD540或ITD550可被用作間接測(cè)量血壓變化，例 如，BP = a*JTD+b。
[0031] 參考圖6,以框圖的形式示出了通過信號(hào)處理單元和顯示器140計(jì)算用于血壓提 取的主算法。來自BCG傳感器120的數(shù)據(jù)610接收自檢測(cè)器220 (圖2、圖3)。根據(jù)BCG信 號(hào)的特征，在二赫茲到三十赫茲的范圍內(nèi)的帶通濾波器620用于過濾BCG信號(hào)，滑動(dòng)平均被 應(yīng)用于BCG信號(hào)以平滑BCG信號(hào)。然后，使用BCG峰值檢測(cè)算法630從BCG信號(hào)中提取J 峰值512(或K峰值或I峰值（514、516))的位置。
[0032] 類似地，來自PPG傳感器130的數(shù)據(jù)612接收自檢測(cè)器240 (圖2、圖3)，并且通過 0.2赫茲到10赫茲范圍內(nèi)（如通過PPG信號(hào)的特征確定的）的帶通濾波器622過濾并根據(jù) 其滑動(dòng)平均來平滑。PPG信號(hào)的峰值522的位置通過PPG峰值檢測(cè)算法632檢測(cè)。
[0033] 基于來自算法630、632的BCG信號(hào)和PPG信號(hào)的峰值位置的信息，計(jì)算（640)在 BCG信號(hào)的J峰值512與相應(yīng)的PPG信號(hào)的峰值522之間的時(shí)間延遲（JTD)。然后通過線 性回歸分析基于時(shí)間延遲（TD)參數(shù)估計(jì)￠50)收縮壓和舒張壓，線性回歸分析的形式為
[0034] SYS = aTD+b (1)
[0035] DIA = cTD+d (2)
[0036] 其中SYS為收縮壓、DIA為舒張壓、以及a、b、c、d為校準(zhǔn)常數(shù)。還可以根據(jù)PPG峰 值522之間的間隔估計(jì)脈率。
[0037] 因?yàn)锽CG、PPG和血壓之間的關(guān)系由于光學(xué)、生物力學(xué)和生理學(xué)因子而復(fù)雜化，所 以由計(jì)算裝置650使用的最終校準(zhǔn)常數(shù)應(yīng)為以下形式
[0038] SYS = (a+ Δ a) TD+ (b+ Δ b) (3)
[0039] DIA = (c+Δ c) TD+(d+Δ d) (4)
[0040] 其中Λ a、Ab、Ac和Ad為用于每個(gè)校準(zhǔn)常數(shù)a、b、c、和d的校正系數(shù)。這些校 正系數(shù)可通過在實(shí)際測(cè)量/監(jiān)測(cè)的情況下從低血壓到高血壓測(cè)量?jī)蓚€(gè)患者數(shù)據(jù)點(diǎn)而容易 地得到。
[0041] 無袖帶BP測(cè)量系統(tǒng)100、200、300包括PPG傳感器頭130和微彎光纖傳感器120以 光學(xué)地獲取PPG信號(hào)和BCG信號(hào)。根據(jù)本實(shí)施方式，PPG信號(hào)從受測(cè)者的手指獲取，BCG信 號(hào)從受測(cè)者的背部或頭部獲取。參考圖7和圖8,其中示出了第一受測(cè)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果700、 750以及第二受測(cè)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果800、850。圖7A和8A示出了兩個(gè)受測(cè)者的測(cè)量的收縮壓 (SBP)對(duì)比計(jì)算出的TD的線性回歸線710、810的圖形700、800。同時(shí)記錄六十秒的PPG信 號(hào)和BCG信號(hào)并用來生成TD。圖7B和8B示出了兩個(gè)受測(cè)者的測(cè)量的舒張壓（DBP)對(duì)比TD 的線性回歸線760、860的圖形750、850以得到校準(zhǔn)常數(shù)。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)（在圖形700、750、 800、850上的〃 〃）表示在計(jì)算TD的時(shí)刻測(cè)量的SBP和DBP。使用商業(yè)數(shù)字示波法血壓 儀得到SBP和DBP的參考值并用于校準(zhǔn)，志愿者是健康的、并且具有由練習(xí)規(guī)定的多個(gè)測(cè)量 點(diǎn)的血壓。
[0042] 因此可以看出計(jì)算的TD與SBP和DBP都相關(guān)。也可發(fā)現(xiàn)使用TD的血壓測(cè)量的準(zhǔn) 確度比測(cè)量的SBP和DBP的準(zhǔn)確度高出5% (對(duì)于DBP比較，忽略錯(cuò)誤的測(cè)量點(diǎn)（見圖7和 8))。
[0043] 參考圖9,示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100、200、300的用 戶界面900。用戶界面900將是信號(hào)處理單元和顯示器140的顯示部分。用戶界面900包 括圖形視覺顯示裝置，如圖形用戶界面（⑶1)910、920,其用于以圖形方式向系統(tǒng)100、200、 300的用戶呈現(xiàn)由用戶監(jiān)測(cè)的受測(cè)者的測(cè)量的血壓信息。用戶界面900還包括數(shù)字視覺顯 示裝置，如數(shù)字顯示器930、940、950，其用于向用戶呈現(xiàn)受測(cè)者的血壓的數(shù)字信息及其他可 測(cè)量的參數(shù)以進(jìn)行監(jiān)測(cè)。雖然未在圖9中示出，用戶界面900也可包括聲音呈現(xiàn)裝置，其用 于向用戶警報(bào)血壓變化（例如，BP低于或高于指定的BP測(cè)量的下閾值和上閾值）和/或 用于跟蹤身體參數(shù)，如脈搏。
[0044] 因此，可看出，已經(jīng)提供了全部的光學(xué)方法和系統(tǒng)以基于來自受測(cè)者的手指的PPG 信號(hào)和來自受測(cè)者的背部或頭部的BCG信號(hào)確定收縮壓和舒張壓。全部的光學(xué)系統(tǒng)可在核 磁共振成像（MRI)室中使用，因此，提供了核磁共振成像安全血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)本申請(qǐng)實(shí) 施方式的系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)包括用于獲取BCG信號(hào)和PPG信號(hào)的微彎纖維BCG傳感器120和 光學(xué)PPG傳感器130。雖然本文已經(jīng)討論了線性回歸計(jì)算，但根據(jù)PPG信號(hào)和BCG信號(hào)決定 的時(shí)間差JTD530、KTD540或ITD可被用于通過線性或非線性回歸方法計(jì)算血壓。雖然在上 述本發(fā)明的詳細(xì)說明中已經(jīng)示出示例性實(shí)施方式，但應(yīng)當(dāng)理解仍存在多種變化。
[0045] 還應(yīng)當(dāng)理解的是示例性實(shí)施方式僅是示例，并且不打算以任何方式限制本發(fā)明的 范圍、應(yīng)用、操作或結(jié)構(gòu)。相反地，上述詳細(xì)說明將為那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供用于實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的方便的線路圖，應(yīng)當(dāng)理解可對(duì)示例性實(shí)施方式中描述的功能和 元件的布置以及操作方法進(jìn)行多種變化而不背離所附的權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的設(shè)備，包括： 心沖擊描記（BCG)信號(hào)測(cè)量裝置，用于光學(xué)地檢測(cè)BCG信號(hào)并從所述BCG信號(hào)生成表 示所述檢測(cè)到的BCG信號(hào)的BCG電子信號(hào)； 光體積描記（PPG)信號(hào)測(cè)量裝置，用于光學(xué)地檢測(cè)PPG信號(hào)并從所述PPG信號(hào)生成表 示所述檢測(cè)到的PPG信號(hào)的PPG電子信號(hào)；以及 信號(hào)處理裝置，聯(lián)接至所述BCG信號(hào)測(cè)量裝置和所述PPG信號(hào)測(cè)量裝置，以響應(yīng)于所述 BCG電子信號(hào)的預(yù)定的BCG標(biāo)記和所述PPG電子信號(hào)的預(yù)定的PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)血壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述BCG信號(hào)測(cè)量裝置包括用于檢測(cè)所述BCG信 號(hào)的光纖裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述光纖設(shè)備包括用于獲取所述BCG信號(hào)的微彎 光纖傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理裝置響應(yīng)于所述預(yù)定 的BCG標(biāo)記監(jiān)測(cè)血壓，所述預(yù)定的BCG標(biāo)記包括從BCG J波、BCG K波和BCG I波中選擇的 記。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理裝置響應(yīng)于所述預(yù)定 的PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)血壓，所述預(yù)定的PPG標(biāo)記包括從PPG峰值和PPG谷值中選擇的標(biāo)記。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理裝置響應(yīng)于所述預(yù)定 的BCG標(biāo)記與所述預(yù)定的PPG標(biāo)記之間的時(shí)間差監(jiān)測(cè)血壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括： 聯(lián)接至所述BCG信號(hào)測(cè)量裝置和所述PPG信號(hào)測(cè)量裝置的光生成裝置，所述光生成裝 置用于分別向所述BCG信號(hào)測(cè)量裝置和所述PPG信號(hào)測(cè)量裝置提供光信號(hào)以光學(xué)地檢測(cè)所 述BCG信號(hào)和所述PPG信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述光生成裝置包括： 聯(lián)接至所述BCG信號(hào)測(cè)量裝置的第一光生成裝置，用于向所述BCG信號(hào)測(cè)量裝置提供 光信號(hào)以光學(xué)地檢測(cè)所述BCG信號(hào)；以及 聯(lián)接至所述PPG信號(hào)測(cè)量裝置的第二光生成裝置，用于向所述PPG信號(hào)測(cè)量裝置提供 光信號(hào)以光學(xué)地檢測(cè)所述PPG信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括： 聯(lián)接至所述信號(hào)處理裝置的用戶界面裝置，用于呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的血壓的信息， 所述用戶界面裝置包括圖形視覺顯示裝置、數(shù)字視覺顯示裝置和聲音呈現(xiàn)裝置中的一個(gè)或 多個(gè)，其中，所述圖形視覺顯示裝置用于以圖形方式顯示表示所述監(jiān)測(cè)的血壓的信息，所述 數(shù)字視覺顯示裝置用于顯示對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的血壓的數(shù)字信息，以及所述聲音呈現(xiàn)裝置用 于顯示對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的血壓的至少一部分的聲音信息。
10. -種用于受測(cè)者的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的方法，所述方法包括以下步驟： 光學(xué)地檢測(cè)受測(cè)者的心沖擊描記（BCG)信號(hào)； 光學(xué)地檢測(cè)受測(cè)者的光體積描記（PPG)信號(hào)； 從所檢測(cè)的BCG信號(hào)生成BCG電子信號(hào)并從所檢測(cè)的PPG信號(hào)生成PPG電子信號(hào)； 響應(yīng)于所述BCG電子信號(hào)的預(yù)定的BCG標(biāo)記和所述PPG電子信號(hào)的預(yù)定的PPG標(biāo)記監(jiān) 測(cè)受測(cè)者的血壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓的步驟包括響應(yīng)于從 BCG J波、BCG K波和BCG I波中選擇的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的BCG標(biāo)記和從PPG峰值和PPG谷 值中選擇的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓的步驟 包括響應(yīng)于所述預(yù)定的BCG標(biāo)記和所述預(yù)定的PPG標(biāo)記之間的時(shí)間差監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓的步驟 包括響應(yīng)于所述預(yù)定的BCG標(biāo)記和所述預(yù)定的PPG標(biāo)記之間的時(shí)間差和選擇的校準(zhǔn)常數(shù)測(cè) 量受測(cè)者的血壓以生成血壓的收縮壓部分和舒張壓部分。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述監(jiān)測(cè)受測(cè)者的血壓的步驟還包括響應(yīng)于 用于所述校準(zhǔn)常數(shù)的校正系數(shù)測(cè)量受測(cè)者的血壓，所述校正系數(shù)響應(yīng)于所述受測(cè)者和所述 光學(xué)檢測(cè)步驟的光學(xué)、生物力學(xué)和生理因子來確定。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的方法，還包括： 提供光信號(hào)用于光學(xué)地檢測(cè)所述受測(cè)者的BCG信號(hào)和所述受測(cè)者的PPG信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述提供光信號(hào)的步驟包括提供第一光信號(hào) 以光學(xué)地檢測(cè)所述BCG信號(hào)和提供第二光信號(hào)以光學(xué)地檢測(cè)所述PPG信號(hào)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10至16中任一項(xiàng)所述的方法，還包括： 顯示對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的血壓的信息，所述顯示信息的步驟包括以圖形方式顯示表示所 述監(jiān)測(cè)的血壓的信息、顯示對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的血壓的數(shù)字信息以及呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的 血壓的至少部分的聲音信息中的一種或多種。
18. -種用于受測(cè)者的無袖帶血壓監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，包括： 心沖擊描記（BCG)傳感器，用于光學(xué)地聯(lián)接至所述受測(cè)者并從所述受測(cè)者獲取BCG信 號(hào)，所述BCG傳感器還光學(xué)地傳輸從所述BCG傳感器獲取的受測(cè)者的BCG信號(hào)； 光體積描記（PPG)傳感器，用于光學(xué)地聯(lián)接至所述受測(cè)者并從所述受測(cè)者獲取PPG信 號(hào)，所述PPG傳感器還光學(xué)地傳輸從所述PPG傳感器獲取的受測(cè)者的PPG信號(hào)； 聯(lián)接至所述BCG傳感器和所述PPG傳感器的收發(fā)器，用于接收所述BCG信號(hào)和所述PPG 信號(hào)并用于從所述受測(cè)者的BCG信號(hào)生成BCG電子信號(hào)以及用于從所述受測(cè)者的PPG信號(hào) 生成PPG電子信號(hào)；以及 聯(lián)接至所述收發(fā)器的信號(hào)處理裝置，用于從所述收發(fā)器接收所述BCG電子信號(hào)和所述 PPG電子信號(hào)并響應(yīng)于所述BCG電子信號(hào)的預(yù)定的BCG標(biāo)記和所述PPG電子信號(hào)的預(yù)定的 PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)所述受測(cè)者的血壓。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述BCG傳感器包括光纖BCG傳感器，所述光 纖BCG傳感器包括用于從所述受測(cè)者獲取所述BCG信號(hào)的光纖微彎傳感器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其中，所述PPG傳感器包括PPG傳感器頭，用于 從所述受測(cè)者獲取所述PPG信號(hào)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述收發(fā)器包括聯(lián)接至所述 BCG傳感器和所述PPG傳感器的光生成裝置，以提供用于所述BCG傳感器的光信號(hào)從而光學(xué) 地獲取所述受測(cè)者的BCG信號(hào)以及提供用于所述PPG傳感器的光信號(hào)從而光學(xué)地獲取所述 受測(cè)者的PPG信號(hào)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述光生成裝置包括： 聯(lián)接至所述BCG傳感器的第一光源，用于向所述BCG傳感器提供光信號(hào)以光學(xué)地獲所 述得受測(cè)者的BCG信號(hào)；以及 聯(lián)接至所述PPG傳感器的第二光源，用于向所述PPG傳感器提供光信號(hào)以光學(xué)地獲取 所述受測(cè)者的PPG信號(hào)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述光生成裝置包括： 光源；以及 聯(lián)接至所述光源的光耦合器，用于向所述BCG傳感器提供第一光信號(hào)以光學(xué)地獲取所 述受測(cè)者的BCG信號(hào)以及用于向所述PPG傳感器提供第二光信號(hào)以光學(xué)地獲取所述受測(cè)者 的PPG信號(hào)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18至23中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述收發(fā)器包括： 聯(lián)接至所述BCG傳感器的第一檢測(cè)器，用于接收所述受測(cè)者的光學(xué)BCG信號(hào)并從所述 受測(cè)者的光學(xué)BCG信號(hào)生成所述BCG電子信號(hào)；以及 聯(lián)接至所述PPG傳感器的第二檢測(cè)器，用于接收所述受測(cè)者的光學(xué)PPG信號(hào)并從所述 受測(cè)者的光學(xué)PPG信號(hào)生成所述PPG電子信號(hào)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求18至24中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理裝置響應(yīng)于從BCG K J波、BCG K波和BCG I波中選擇的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的BCG標(biāo)記以及從PPG峰值和PPG谷 值中選擇的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的PPG標(biāo)記監(jiān)測(cè)所述受測(cè)者的血壓。
26. 根據(jù)權(quán)利要求18至25中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理裝置響應(yīng)于所述 預(yù)定的BCG標(biāo)記和所述預(yù)定的PPG標(biāo)記之間的時(shí)間差監(jiān)測(cè)所述受測(cè)者的血壓。
27. 根據(jù)權(quán)利要求18至26中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括： 聯(lián)接至所述信號(hào)處理裝置的用戶界面裝置以顯示對(duì)應(yīng)于所述受測(cè)者的監(jiān)測(cè)的血壓的 信息，所述用戶界面裝置包括圖形視覺顯示裝置、數(shù)字視覺顯示裝置和聲音呈現(xiàn)裝置中的 一個(gè)或多個(gè)，其中，所述圖形視覺顯示裝置用于以圖形方式顯示表示所述監(jiān)測(cè)的血壓的信 息，所述數(shù)字視覺顯示裝置用于顯示對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的血壓的數(shù)字信息，以及所述聲音呈 現(xiàn)裝置用于呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)于所述監(jiān)測(cè)的血壓的至少一部分的聲音信息。
【文檔編號(hào)】A61B5/021GK104114084SQ201380005673
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月16日
【發(fā)明者】陳智浩, 楊秀峰, 黃順發(fā), 張櫸騰 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局