基于Android手機(jī)端的連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)和校準(zhǔn)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及血壓連續(xù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種基于Android手機(jī)端的連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)和校準(zhǔn)測(cè)量方法，被測(cè)者可以直接通過(guò)手機(jī)端實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)人體血壓值。
【背景技術(shù)】
[0002]血壓，是反映人體健康狀況的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)?，F(xiàn)有的血壓測(cè)量方法有有創(chuàng)測(cè)量和無(wú)創(chuàng)測(cè)量?jī)煞N，有創(chuàng)測(cè)量就是將壓力傳感器直接插入大動(dòng)脈檢測(cè)血壓信號(hào)，這種測(cè)量方法雖然準(zhǔn)確，但是會(huì)給患者帶來(lái)身體上的疼痛，可能引起感染，而且程序設(shè)置復(fù)雜、耗時(shí)，設(shè)備昂貴。無(wú)創(chuàng)測(cè)量則是通過(guò)間接地測(cè)量血管容積的變化、動(dòng)脈管壁的搏動(dòng)或者脈搏波的特征參數(shù)，直接得到血壓值，這種測(cè)量方法不僅簡(jiǎn)單方便，而且不會(huì)對(duì)人體造成傷害。
[0003]無(wú)創(chuàng)測(cè)量又可以分為間歇式測(cè)量法和連續(xù)式測(cè)量，間歇式測(cè)量法有聽(tīng)診法和示波法，連續(xù)式測(cè)量方法有動(dòng)脈張力測(cè)定法、容積補(bǔ)償法、容積描記法、超聲法和脈搏波測(cè)量法?？率弦舴ê褪静ǚㄒ褂眯鋷нM(jìn)行測(cè)量，用戶舒適度差，而且不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量;動(dòng)脈張力法和容積補(bǔ)償法雖然可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，但設(shè)備復(fù)雜，對(duì)傳感器定位要求高，不適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)血壓測(cè)量。脈搏波測(cè)量方法，是利用脈搏波參數(shù)與血壓之間的正相關(guān)關(guān)系，從而間接獲得人體血壓值。解決了間接測(cè)量中只能給出具體血壓值的問(wèn)題，提供詳細(xì)的血壓波形，從而更好地了解用戶的身體參數(shù)，也克服了動(dòng)脈張力、容積補(bǔ)償設(shè)備復(fù)雜，舒適度不高的弊端，適合對(duì)用戶的長(zhǎng)時(shí)間血壓檢測(cè)，并且獲得的波形參數(shù)還可以用來(lái)預(yù)防心律失常、心臟瓣膜功能異常、中風(fēng)的發(fā)生。此外，與其他幾種方法相比，脈搏波測(cè)量法對(duì)傳感器的定位要求較低，只需要將靈敏度高的傳感器粘貼在皮膚表層捕獲脈搏波的波形即可，是一種比較理想的無(wú)創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量方法，也是未來(lái)血壓測(cè)量的趨勢(shì)。
[0004]基于脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間的無(wú)創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量技術(shù)，原理主要是利用脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間與血壓值存在的正相關(guān)關(guān)系。然而，現(xiàn)有的脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間的血壓測(cè)量裝置都是基于單片機(jī)和DSP開(kāi)發(fā)的，這種方法對(duì)于數(shù)據(jù)的處理速度較慢，加上一些硬件電路的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)整體過(guò)大，不不便于用戶攜帶。另外。由于單片機(jī)和DSP的存儲(chǔ)容量有限，能夠儲(chǔ)存的血壓值的個(gè)數(shù)有限，不利于對(duì)用戶長(zhǎng)期、整體上進(jìn)行身體狀況的分析。而手機(jī)是現(xiàn)代人必備的電子設(shè)備之一，將大量數(shù)據(jù)的分析和處理移植到Android手機(jī)端，不僅加快了測(cè)量過(guò)程，使得血壓的測(cè)量更加實(shí)時(shí)可靠，而且將整個(gè)連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)便攜化，用戶只需佩戴兩個(gè)傳感器，在有wifi的情況下就可以進(jìn)行血壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，用軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波比硬件濾波更準(zhǔn)確可靠，智能手機(jī)本身存儲(chǔ)容量也很大，能存儲(chǔ)大量的血壓值，有利于日后對(duì)用戶病情進(jìn)行更深入的分析。
[0005]此外，現(xiàn)有的連續(xù)測(cè)量技術(shù)在擬合脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間和血壓值的線性關(guān)系時(shí)，忽略了個(gè)體化差異對(duì)血壓測(cè)量的影響，從而造成了測(cè)量誤差，這里每次新的用戶測(cè)量之前都進(jìn)行若干次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行參數(shù)的校準(zhǔn)，根據(jù)不同用戶，擬合不同的脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間和血壓值之間的線性關(guān)系，進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題而做出的。其目的是提供一個(gè)能在Android手機(jī)端實(shí)現(xiàn)連續(xù)血壓測(cè)量的便攜式設(shè)備，利用wifi模塊傳輸信號(hào)，并且在智能手機(jī)端進(jìn)行算法優(yōu)化，從而提高血壓連續(xù)測(cè)量的精度。
[0007]本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Android手機(jī)端的連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)，包括紅外脈搏傳感器、心電傳感器、袖帶式血壓計(jì)、電源模塊和Android手機(jī)端，所述電源模塊給所述紅外脈搏傳感器、心電傳感器供電，所述Android手機(jī)端分別接收所述紅外脈搏傳感器、所述心電傳感器和所述袖帶式血壓計(jì)發(fā)出的信號(hào)。
[0008]本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于Android手機(jī)端的連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)測(cè)量方法，包括以下步驟:基于Android手機(jī)端的連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括紅外脈搏傳感器、心電傳感器、袖帶式血壓計(jì)、電源模塊和An droid手機(jī)端，所述電源模塊給所述紅外脈搏傳感器、心電傳感器供電，所述Android手機(jī)端接收所述紅外脈搏傳感器、所述心電傳感器和所述袖帶式血壓計(jì)傳來(lái)的信號(hào)。
[0009]本發(fā)明還包括一種基于Android手機(jī)端的連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)測(cè)量方法，包括以下步驟:
[00?0]步驟1.Android手機(jī)端發(fā)出“開(kāi)始校準(zhǔn)”命令時(shí)，紅外脈搏傳感器和心電傳感器同時(shí)開(kāi)始采集指尖脈搏信號(hào)和心電信號(hào)30s，同時(shí)袖帶式血壓計(jì)開(kāi)始工作，測(cè)得當(dāng)前收縮壓BP和舒張壓DP;
[0011 ]步驟2.指尖脈搏信號(hào)和心電信號(hào)傳送到Android手機(jī)端；
[0012]步驟3.Android手機(jī)端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理，得到脈搏波特征系數(shù)k和脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT;
[0013]步驟4重復(fù)步驟I?3，共計(jì)10次，將得到的脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT和血壓計(jì)測(cè)得的收縮壓BPjHKSDP—一對(duì)應(yīng)，利用一元線性回歸模型對(duì)脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT和收縮壓、舒張壓分別進(jìn)行線性擬合。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟3Android手機(jī)端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理，得到的脈搏波特征系數(shù)k與脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT，中到與被測(cè)者的脈搏波特征系數(shù)k的方法具體為:
[0015]k =(Pm-Pd)/(Ps-Pd)
[0016]其中，Pm表示脈搏波平均值，Ps表示指尖脈搏波的波峰值，Pd表示指尖脈搏波的波谷值。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟3Android手機(jī)端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理，得到的脈搏波特征系數(shù)k與脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT，中得到脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT的方法具體為:將同一個(gè)心動(dòng)周期中脈搏波峰值的時(shí)間點(diǎn)減去心電信號(hào)R波峰值點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)得到的時(shí)間差的絕對(duì)值；
[0018]在檢測(cè)每一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的指尖脈搏的峰值點(diǎn)和心電信號(hào)的R波頂點(diǎn)時(shí)，加入漏檢和多檢的檢測(cè)算法，提尚檢測(cè)精度；
[0019]漏檢的檢測(cè)機(jī)制為:第i個(gè)峰值點(diǎn)間隔為0(1)=￥(1+1)-胃(1)，其中胃(1)表示第1個(gè)峰值點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，i為常數(shù)，Mean表示D( i)的平均值，當(dāng)檢測(cè)到的D( i) > 1.5Mean，則認(rèn)為W(i)和W( i+1)之間還存在一個(gè)峰值點(diǎn)被漏檢，于是檢測(cè)W( i)到W( i+1)的最大值；
[0020]多檢的監(jiān)測(cè)機(jī)制為:當(dāng)監(jiān)測(cè)到的D (i) <0.5Mean，則認(rèn)為W( i)和W( i+1)之間存在一個(gè)錯(cuò)誤的峰值點(diǎn)，將w( i)和W( i+1)之間較小的一個(gè)剔除。
[0021]進(jìn)一步地，所述步驟4重復(fù)步驟I?3，共計(jì)10次，將得到的脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT和血壓計(jì)測(cè)得的收縮壓BPjHKSDP—一對(duì)應(yīng)，利用一元線性回歸模型對(duì)脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT和收縮壓、舒張壓分別進(jìn)行線性擬合，其中:
[0022]脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT是指定的N個(gè)心動(dòng)周期的所有脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間的平均值PTTa，所述平均值通過(guò)如下公式獲得:
[0023 ] PTTa = (PTIm+PTIVi+...+PTIVn-2+PTIVn-ι) /N，其中 N取 10，m取 20。
[0024]進(jìn)一步地，所述步驟4重復(fù)步驟I?3，共計(jì)10次，將得到的脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT和血壓計(jì)測(cè)得的收縮壓BPjHKSDP—一對(duì)應(yīng)，利用一元線性回歸模型對(duì)脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT和收縮壓、舒張壓分別進(jìn)行線性擬合，具體為:
[0025]按照下述公式對(duì)脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT和收縮壓Ps、舒張壓Pd分別進(jìn)行線性擬合:
[0026]Ps = a*PTT+b； (I)
[0027]Pd = Ps*eTd/F(k，PTT); (2)
[0028]其中F(k，PTT) = m*k*PTT+n，是脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間和脈搏波特征系數(shù)的線性擬合曲線;Td為一個(gè)心跳舒張期;a，b，m，η可以通過(guò)線性擬合得到。
[0029]將對(duì)應(yīng)10組ΒΡ、ΡΤΤ帶入第一個(gè)公式(I)，線性擬合后即可獲得脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間與收縮壓的線性關(guān)系；解析出第20-30個(gè)心動(dòng)周期的脈搏波波形，分別求得每一個(gè)脈搏波的Pm、Pd、Pd和Td后可以求出對(duì)應(yīng)的脈搏波系數(shù)k，將10個(gè)心動(dòng)周期的平均脈搏波系數(shù)ka和ΒΡ、SP帶入式(2)，線性擬合后即可獲得脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間與舒張壓的線性關(guān)系。
[0030]本發(fā)明花包括一種基于Android手機(jī)端的連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0031]步驟I)接收紅外脈搏傳感器和心電傳感器采集的指尖脈搏信號(hào)和心電信號(hào)，計(jì)算得到得到一個(gè)心動(dòng)周期下心電信號(hào)的R波到脈搏波峰值點(diǎn)的傳遞時(shí)間；
[0032]步驟2)將步驟I)得到的一個(gè)心動(dòng)周期下心電信號(hào)的R波到脈搏波峰值點(diǎn)的傳遞時(shí)間代入預(yù)先存儲(chǔ)的脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT與收縮壓Ps的線性關(guān)系，計(jì)算得到當(dāng)前心動(dòng)周期下人體的收縮壓值，代入脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT與舒張壓Pd的線性關(guān)系則可以計(jì)算得到得到當(dāng)前心動(dòng)周期下人體的舒張壓值；
[0033]步驟3)返回步驟2)得到的當(dāng)前心動(dòng)周期下人體的收縮壓值和人體舒張壓值。
【附圖說(shuō)明】
[0034]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)這些說(shuō)明，本發(fā)明的上述目的、優(yōu)點(diǎn)及特征將變得更加清晰。在以下的附圖中:
[0035]圖1是本發(fā)明的基于Android手機(jī)端血壓連續(xù)測(cè)量裝置的示意圖；
[0036]圖2是傳感器佩戴在被測(cè)者身體位置的示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實(shí)施方案中利用心電信號(hào)和指尖脈搏信號(hào)確定脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間PTT的不意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明實(shí)施方案中利用指尖脈搏信號(hào)確定脈搏波的特征值的示意圖；
[0039]圖5是具體實(shí)現(xiàn)新用戶使用之前進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)的一次試驗(yàn)的流程圖；
[0040]圖6是用戶進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)后，正常進(jìn)行血壓連續(xù)監(jiān)測(cè)的流程圖；具體實(shí)施方案
[0041]以下將參考圖1至圖6對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案所述的方法進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0042]首先參考圖1對(duì)基于Android手機(jī)端血壓連續(xù)測(cè)量裝置的示意圖進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。在圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施方案中，由紅外脈搏傳感器、心電傳感器、傳統(tǒng)袖帶式血壓計(jì)、兩個(gè)wifi模塊、電源模塊和Android手機(jī)端組成。紅外脈搏傳感器用于采集人體的指尖脈搏，心電傳感器用于采集人體的心電信號(hào)，傳統(tǒng)袖帶式血壓計(jì)，在新用戶使用時(shí)，用于校準(zhǔn)血壓值與脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間的線性關(guān)系的參數(shù)，兩個(gè)wifi模塊，用于將采集到的指尖脈搏信號(hào)、心電信號(hào)這兩路信號(hào)實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)绞謾C(jī)端，電源模塊，用于給紅外脈搏傳感器、心電傳感器和wifi模塊供電，Android手機(jī)端用于接收兩路wifi傳來(lái)的指