專利名稱：血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，屬于橈骨動(dòng)脈檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在臨床或日常健康檢測(cè)時(shí)的血壓間接測(cè)量方法有多種。例如，傳統(tǒng)的以上臂肱動(dòng)脈為檢測(cè)對(duì)象的基于柯氏法的水銀式血壓計(jì)血壓測(cè)量方法；以手腕處的橈骨動(dòng)脈為檢測(cè)對(duì)象的基于壓力示波法的電子血壓計(jì)血壓測(cè)量方法，以及基于容積振動(dòng)法的電子血壓計(jì)血壓測(cè)量方法；以指動(dòng)脈為檢測(cè)對(duì)象的基于容積振動(dòng)法的電子血壓計(jì)血壓測(cè)量方法等。而對(duì)于血氧飽和度的間接測(cè)量方法通常是以指動(dòng)脈為檢測(cè)對(duì)象，采用雙波長(zhǎng)分光法進(jìn)行動(dòng)脈血的血氧飽和度測(cè)量。在使用上述方法對(duì)血壓和血氧飽和度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，血壓的測(cè)量需要 單獨(dú)的血壓計(jì)，血氧飽和度的測(cè)量也需要單獨(dú)的血氧飽和度檢測(cè)儀。即便是使用多功能檢測(cè)儀來(lái)同時(shí)測(cè)量血壓與血氧飽和度，其內(nèi)部的測(cè)量過(guò)程還是分別采用單獨(dú)的光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，兩者不能兼用。這樣，就造成了檢測(cè)裝置的電子元件多及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題；同時(shí)，這種方法也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜脈血的血氧飽和度的間接測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有血壓與血氧飽和度的檢測(cè)需要分別采用單獨(dú)的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，造成檢測(cè)裝置的電子元件多及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。本發(fā)明所述血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置，它包括袖帶，它還包括脈沖發(fā)生器、光電容積傳感器、波峰保持器、第一高通濾波器、第一低通濾波器、第二高通濾波器、第二低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、電空變換器、氣泵、功率放大器和壓力傳感器，氣泵通過(guò)管路為袖帶供氣，電空變換器設(shè)置在氣泵與袖帶之間的管路上，電空變換器的控制信號(hào)輸入端連接功率放大器的控制信號(hào)輸出端，功率放大器的控制信號(hào)輸入端連接D/A轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸出端，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸入端連接計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)輸出端；壓力傳感器的壓力采集端通過(guò)管路與電空變換器和袖帶之間的管路連通，壓力傳感器的壓力信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的壓力信號(hào)輸入端；光電容積傳感器設(shè)置于袖帶內(nèi)，光電容積傳感器由第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管、第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管和光電二極管組成，脈沖發(fā)生器的第一脈沖信號(hào)輸出端連接第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的脈沖信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器的第二脈沖信號(hào)輸出端連接第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的脈沖信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器的第三脈沖信號(hào)輸出端連接光電二極管的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器的第四脈沖信號(hào)輸出端連接光電二極管的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器的第一脈沖信號(hào)和第三脈沖信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)閉，脈沖發(fā)生器的第二脈沖信號(hào)和第四脈沖信號(hào)同時(shí)關(guān)閉或?qū)?，光電二極管分別用于采集第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管和第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的光電容積信號(hào)，光電二極管的采集信號(hào)輸出端連接波峰保持器的采集信號(hào)輸入端，波峰保持器的對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的波長(zhǎng)信號(hào)輸出端同時(shí)連接第一高通濾波器的光波信號(hào)輸入端和第一低通濾波器和光波信號(hào)輸入端，第一高通濾波器的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的第一模擬信號(hào)輸入端,第一低通濾波器的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的第二模擬信號(hào)輸入端，波峰保持器的對(duì)應(yīng)于第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的波長(zhǎng)信號(hào)輸出端同時(shí)連接第二高通濾波器的光波信號(hào)輸入端和第二低通濾波器和光波信號(hào)輸入端，第二高通濾波器的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的第三模擬信號(hào)輸入端,第二低通濾波器的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的第四模擬信號(hào)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的 數(shù)字信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)的采集信號(hào)輸入端。第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的發(fā)光波長(zhǎng)為940nm,第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的發(fā)光波長(zhǎng)為805nm，光電二極管的感光波長(zhǎng)中心范圍為805nm至940nm。脈沖發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)頻率為500Hz。所述脈沖發(fā)生器的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)的關(guān)系為在脈沖發(fā)生器脈沖信號(hào)的一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間各為1/3周期，第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)交替導(dǎo)通或關(guān)閉的時(shí)間差為1/6周期。基于上述血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置的血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)方法，它包括以下步驟步驟一將光電容積傳感器設(shè)置在袖帶內(nèi)表面與皮膚的接觸面之間；步驟二 通過(guò)調(diào)節(jié)電空變換器來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入袖帶內(nèi)的進(jìn)氣量，使袖帶內(nèi)的壓力以5mmHg/S的速率上升，直至達(dá)到規(guī)定的壓力；步驟三控制脈沖發(fā)生器輸出四個(gè)脈沖信號(hào)，使脈沖發(fā)生器的第一脈沖信號(hào)和第三脈沖信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通的同時(shí)，第二脈沖信號(hào)和第四脈沖信號(hào)同時(shí)關(guān)閉；脈沖發(fā)生器的第二脈沖信號(hào)和第四脈沖信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通的同時(shí)，第一脈沖信號(hào)和第三脈沖信號(hào)同時(shí)關(guān)閉，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)發(fā)光二極管的間歇驅(qū)動(dòng)，同時(shí)光電二極管在每個(gè)發(fā)光二極管分別點(diǎn)亮的同時(shí)，采集相應(yīng)的發(fā)光二極管的光電容積信號(hào)；步驟四波峰保持器根據(jù)脈沖發(fā)生器的脈沖邏輯將光電二極管檢測(cè)獲得的兩種波長(zhǎng)的反射光信號(hào)分別輸出，由計(jì)算機(jī)對(duì)所有的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得被檢測(cè)部位的血壓與血氧飽和度數(shù)值。步驟四中計(jì)算機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得血壓數(shù)值的方法為計(jì)算機(jī)將A/D轉(zhuǎn)換器采集獲得的第二高通濾波器的光波信號(hào)與壓力傳感器采集獲得的袖帶內(nèi)的壓力信號(hào)采用容積振動(dòng)法進(jìn)行計(jì)算，得到平均血壓和伸縮壓的數(shù)值，并經(jīng)計(jì)算得到舒張壓的數(shù)值。步驟四中計(jì)算機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得血氧飽和度數(shù)值的方法為首先，當(dāng)被檢測(cè)部位沒(méi)有受到袖帶壓迫時(shí)，其吸光度AAi為
= iog(ii /Iv)=(4bcam+4hoC°moK + (4,0,+4^k)dv+dt + 壙Ic/1為入射光量，Ιλι為反射光量，λ =λ1，λ 2，λ I為對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的光波信號(hào)，A 2為對(duì)應(yīng)于第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的光波信號(hào)，￡^6為還原血紅蛋白Hb的吸光系數(shù)，
為動(dòng)脈血液的還原血紅蛋白Hb濃度，為氧合血紅蛋白Hbo的吸光系數(shù)，乙為動(dòng)脈血液的氧合血紅蛋白Hbo濃度，da為動(dòng)脈血液的光路長(zhǎng)度，為動(dòng)脈血液的還原血紅蛋白Hb濃度，為動(dòng)脈血液的氧合血紅蛋白Hbo濃度，dv為靜脈血液的光路長(zhǎng)度，￡·/力肌肉組織的吸光系數(shù)，Ct為肌肉組織的濃度，dt為肌肉組織的光路長(zhǎng)度，為散亂光的吸收；當(dāng)被檢測(cè)部位受到的袖帶壓迫使動(dòng)脈血管不發(fā)生變化，只有靜脈血管發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的波長(zhǎng)λ I和第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的波長(zhǎng)λ2分別在V1W
態(tài)下的吸光度、 Α、和V2狀態(tài)下的吸光度AAi和A=分別為··
權(quán)利要求
1.一種血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置，它包括袖帶(1)，其特征在于它還包括脈沖發(fā)生器(2)、光電容積傳感器(3)、波峰保持器(4)、第一高通濾波器(5-1)、第一低通濾波器(5-2)、第二高通濾波器(5-3)、第二低通濾波器(5-4)、A/D轉(zhuǎn)換器(6)、D/A轉(zhuǎn)換器(7)、計(jì)算機(jī)(8)、電空變換器(9)、氣泵(10)、功率放大器(11)和壓力傳感器(12)， 氣泵(10)通過(guò)管路為袖帶(I)供氣，電空變換器(9)設(shè)置在氣泵(10)與袖帶(I)之間的管路上，電空變換器(9)的控制信號(hào)輸入端連接功率放大器(11)的控制信號(hào)輸出端，功率放大器(11)的控制信號(hào)輸入端連接D/A轉(zhuǎn)換器(7)的模擬信號(hào)輸出端，D/A轉(zhuǎn)換器(7)的數(shù)字信號(hào)輸入端連接計(jì)算機(jī)(8)的控制信號(hào)輸出端； 壓力傳感器(12)的壓力采集端通過(guò)管路與電空變換器(9)和袖帶(I)之間的管路連通，壓力傳感器(12)的壓力信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器(6)的壓力信號(hào)輸入端； 光電容積傳感器(3)設(shè)置于袖帶(I)內(nèi)，光電容積傳感器(3)由第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管、第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管和光電二極管組成，脈沖發(fā)生器(2)的第一脈沖信號(hào)輸出端連接第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的脈沖信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器(2)的第二脈沖信號(hào)輸出端連接第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的脈沖信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器(2)的第三脈沖信號(hào)輸出端連接光電二極管的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器(2)的第四脈沖信號(hào)輸出端連接光電二極管的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，脈沖發(fā)生器(2 )的第一脈沖信號(hào)和第三脈沖信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)閉,脈沖發(fā)生器(2)的第二脈沖信號(hào)和第四脈沖信號(hào)同時(shí)關(guān)閉或?qū)ǎ怆姸O管分別用于采集第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管和第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的光電容積信號(hào)，光電二極管的采集信號(hào)輸出端連接波峰保持器(4)的采集信號(hào)輸入端，波峰保持器(4)的對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的波長(zhǎng)信號(hào)輸出端同時(shí)連接第一高通濾波器(5-1)的光波信號(hào)輸入端和第一低通濾波器(5-2)和光波信號(hào)輸入端，第一高通濾波器(5-1)的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器(6)的第一模擬信號(hào)輸入端，第一低通濾波器(5-2)的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器(6)的第二模擬信號(hào)輸入端，波峰保持器(4)的對(duì)應(yīng)于第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的波長(zhǎng)信號(hào)輸出端同時(shí)連接第二高通濾波器(5-3)的光波信號(hào)輸入端和第二低通濾波器(5-4)和光波信號(hào)輸入端,第二高通濾波器(5-3 )的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器(6 )的第三模擬信號(hào)輸入端,第二低通濾波器(5-4)的光波信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器(6)的第四模擬信號(hào)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器(6)的數(shù)字信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)(8)的采集信號(hào)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于第一波長(zhǎng)發(fā)光二極管的發(fā)光波長(zhǎng)為940nm,第二波長(zhǎng)發(fā)光二極管的發(fā)光波長(zhǎng)為805nm,光電二極管的感光波長(zhǎng)中心范圍為805nm至940nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于脈沖發(fā)生器(2)的驅(qū)動(dòng)頻率為500Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于所述脈沖發(fā)生器(2)的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)的關(guān)系為在脈沖發(fā)生器(2)脈沖信號(hào)的一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間各為1/3周期，第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)交替導(dǎo)通或關(guān)閉的時(shí)間差為1/6周期。
5.一種基于權(quán)利要求I所述血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置的血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于它包括以下步驟 步驟一將光電容積傳感器(3)設(shè)置在袖帶(I)內(nèi)表面與皮膚的接觸面之間；步驟二 通過(guò)調(diào)節(jié)電空變換器(9)來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入袖帶(I)內(nèi)的進(jìn)氣量，使袖帶(I)內(nèi)的壓力以5mmHg/S的速率上升，直至達(dá)到規(guī)定的壓力； 步驟三控制脈沖發(fā)生器(2)輸出四個(gè)脈沖信號(hào)，使脈沖發(fā)生器(2)的第一脈沖信號(hào)和第三脈沖信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通的同時(shí)，第二脈沖信號(hào)和第四脈沖信號(hào)同時(shí)關(guān)閉；脈沖發(fā)生器(2)的第二脈沖信號(hào)和第四脈沖信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通的同時(shí)，第一脈沖信號(hào)和第三脈沖信號(hào)同時(shí)關(guān)閉，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)發(fā)光二極管的間歇驅(qū)動(dòng)，同時(shí)光電二極管在每個(gè)發(fā)光二極管分別點(diǎn)亮的同時(shí)，采集相應(yīng)的發(fā)光二極管的光電容積信號(hào)； 步驟四波峰保持器(4)根據(jù)脈沖發(fā)生器(2)的脈沖邏輯將光電二極管檢測(cè)獲得的兩種波長(zhǎng)的反射光信號(hào)分別輸出，由計(jì)算機(jī)(8)對(duì)所有的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得被檢測(cè)部位的血壓與血氧飽和度數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于步驟四中計(jì)算機(jī)(8)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得血壓數(shù)值的方法為計(jì)算機(jī)(8)將A/D轉(zhuǎn)換器(6)采集獲得的第二高通濾波器(5-3)的光波信號(hào)與壓力傳感器(12)采集獲得的袖帶(I)內(nèi)的壓力信號(hào)采用容積振動(dòng)法進(jìn)行計(jì)算，得到平均血壓和伸縮壓的數(shù)值，并經(jīng)計(jì)算得到舒張壓的數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于步驟四中計(jì)算機(jī)(8)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得血氧飽和度數(shù)值的方法為 首先，當(dāng)被檢測(cè)部位沒(méi)有受到袖帶(I)壓迫時(shí)，其吸光度Αλ 1為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于所述還原血紅蛋白Hb與氧合血紅蛋白Hbo具有的等吸收點(diǎn)波長(zhǎng)為805nm。
全文摘要
血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，屬于橈骨動(dòng)脈檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有血壓與血氧飽和度的檢測(cè)需要分別采用單獨(dú)的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，造成檢測(cè)裝置的電子元件多及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。裝置包括袖帶，它還包括脈沖發(fā)生器、光電容積傳感器、波峰保持器、第一高通濾波器、第一低通濾波器、第二高通濾波器、第二低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、電空變換器、氣泵、功率放大器和壓力傳感器；方法為以橈骨動(dòng)脈為檢測(cè)對(duì)象，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)血壓與動(dòng)、靜脈血的血氧飽和度進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)靜脈血的血氧飽和度的間接測(cè)量。本發(fā)明適用于血壓與血氧飽和度的同時(shí)檢測(cè)。
文檔編號(hào)A61B5/145GK102715893SQ20121021335
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者宋義林, 彭景云, 高樹枚 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)