血压测量系统 本发明涉及一种用于在覆盖生物动脉的区域上、在数目有限的血压周期中测量血压的系统。
从美国专利4660566中已知一种如开篇中定义的类型的系统。
已知的系统包括测量单元和处理单元，测量单元包括设置在可充气垫子上的传感器。垫子设置在包括柔性材料的腕套的载体上，使用者将腕套戴在他或她的腕部。在这种已知系统中，借助于垫子在覆盖测试对象的桡动脉的局部、离散的外部点上施加压力脉冲，使动脉产生堵塞和随后的畅通状态，或者使动脉产生畅通和随后的堵塞状态。当传感器检测到所述各个畅通或堵塞状态时，测量垫子中压强的瞬时值，以便通过处理单元提供所述测试对象的血压值。这种已知系统的缺点在于，由于无法准确定位沿对象压力线的测量，而且也不知道是否有至少一次测量是在血压周期的收缩峰值处而一次测量是在血压周期的扩张最小值处，因此系统所给出的血液收缩压和舒张压的测量结果不准确。因此，需要进行长时间的测量，以便得到测量在收缩压和舒张压产生时的那些时间点上进行地较高统计概率。
本发明的一个目的是提供一种改进的血压测量系统，它对血液收缩压和舒张压提供更准确和更快速的测量。
为了达到这个目的，根据本发明的系统的特征在于它包括：
用于响应压力信号而给动脉施加压力以便堵塞所述动脉、并且随后响应压力解除信号而解除所述压力以便重新打开所述动脉的装置；
用于确定参考时间点、并且提供与所述参考时间点对应的参考时间信号的装置；
用于检测在血压周期中最大压强产生的第一时间点、并且提供与所述第一时间点对应的第一时间信号的装置；
用于由参考时间信号和第一时间信号计算从参考时间点到第一时间点的第一持续时间的装置；
用于在解除所述压力后检测动脉打开时的第二时间点、并提供与所述第二时间点对应的第二时间信号的装置；
用于在第二时间点确定所述给动脉施加压力的装置中的压强的装置；
用于由参考时间信号和第二时间信号计算从参考时间点到第二时间点的第二持续时间的装置；以及
这样的装置，它用于通过比较第一持续时间和第二持续时间、计算从所述参考时间点开始、直到给所述施加压力的装置提供下一个压力解除信号为止的延迟时间，还用于计算在下一个测量周期中要加到所述动脉上的压力，还用于随后给所述施加压力的装置提供与所述算出的压力和延迟时间相对应的压力信号和压力解除信号。
血压测量是通过给动脉施加压力而开始的，直到动脉被所述压力堵塞为止。此后，确定参考时间点，从该时间点开始，随后解除垫子中的压力，直到动脉重新打开。在解除压力的过程中，检测产生最大压强的时间点和动脉打开的时间点，并且提供与这各个时间点相对应的第一和第二时间信号。在第二时间点、即动脉打开时，确定压力施加装置中的压强，该压强指示动脉中的血压。然后将从参考时间点到产生最大压强时的时间点的第一持续时间与从参考时间点到动脉打开的时间点的第二持续时间相比较。由这种比较计算出延迟时间。此延迟时间是从参考时间点开始的延迟时间，在此之后给施加压力的装置提供下一个压力解除信号。此外，根据这种比较来计算在下一个测量周期中要施加给所述动脉的压力。然后，把与该计算出的延迟时间和压力对应的信号提供给对动脉施加压力的装置。通过在有限数目的周期重复此测量，修正压力施加装置的延迟时间和压力。因此，重复进行第一持续时间与第二持续时间的比较，直到在预定公差的时间间隔内、动脉打开的时间点与产生最大压强的时间点重合为止。此时确定的压力施加装置中的压强准确地表示了测试对象的血液收缩压。以这种方式准确快速地得出血液收缩压。
根据本发明的系统的实施例的特征在于：参考时间点是血压周期中收缩阶段开始出现的时间点。测量是在与动脉内血压开始升高对应的时间点开始的，因此知道所测压强近似于最大压强、即血液收缩压。由于只需有限次测量就可以确定血液收缩压，因此这对于提高测量血液收缩压的速度是有利的。
根据本发明的系统的实施例的特征在于：用于检测所述收缩阶段开始的装置包括传感器，该传感器在操作中检测当给动脉施加压力的装置中的压强脉冲升高到预定阈值以上时的时间点。因此以简单的方式确定收缩阶段的开始。
根据本发明的系统的实施例的特征在于它包括：所述计算装置，该装置还被设计成用来确定从所述参考时间点开始、直到在下一个测量血液舒张压的测量步骤中提供另一压力解除信号给所述施加压力的装置为止的另一延迟时间，以及用来提供与所述另一延迟时间对应的另一压力解除信号；确定装置，该装置由测试对象的至少两次心跳的定时来确定从参考时间点到对应于一个血压周期结束的终止时间点的心率持续时间；用于检测在响应所述另一压力解除信号而解除所述压力之后动脉打开时的另一时间点、并且提供与所述另一时间点对应的第三时间信号的装置；用于计算的装置，它由参考时间信号和另一时间信号计算从参考时间点到另一时间点的第三持续时间，所述用于计算的装置还通过比较心率持续时间和第三持续时间确定所述另一延迟时间的下一个值、在该延时后在所述下一个测量步骤中给所述施加压力的装置提供下一个压力解除信号，并且随后给所述施加压力的装置提供与所述另一延迟时间的所述下一个值对应的所述另一压力解除信号的下一个值。
为了确定血液舒张压，在下一个测量步骤中，确定从所述参考时间点开始、直到给所述施加压力的装置提供另一压力解除信号为止的另一延迟时间。然后，将与所述另一延迟时间相对应的另一压力解除信号提供给施加压力的装置，随后解除垫子中的压力，直到动脉重新打开为止。在此解除压力的过程中，检测动脉打开时的时间点，提供与此时间点相对应的第三时间信号。接着，由至少两次心跳的定时来确定从参考时间点到与一个压力周期结尾对应的终止时间点的心率持续时间。比较此心率持续时间和此第三持续时间。这种比较提供另一延迟时间的下一个值。然后，将与所计算出的另一延迟时间的下一个值相对应的信号提供给用于对动脉施加压力的装置。通过在有限个周期中重复此测量，修正用于压力施加装置的另一延迟时间的下一个值。因此，重复进行心率持续时间与第三持续时间的比较，直到在预定公差的时间间隔内、动脉打开的时间点与血压周期结束的时间点、即产生最小压强的时间点重合为止。此时在压力施加装置中确定的压强准确地表示了测试对象的血液舒张压。以这种方式准确快速地得到血液舒张压。
根据本发明的系统的实施例的特征在于：用于检测所述第一时间点的所述装置包括用于在操作中测量给动脉施加压力的装置中的压力的压力传感器，以及用于由压力传感器提供的信号确定所述第一时间点的处理器。压力传感器测量给动脉施加压力的装置中的压力，并且对此作出响应而给处理器提供信号。然后，处理器由此信号确定所述第一时间点。这样，以简单的方式确定第一时间点。
根据本发明的系统的实施例的特征在于：用于检测所述第二时间点的装置包括用于检测动脉中血液出现的电光传感器，以及由电光传感器提供的信号确定所述第二时间点的另一处理器。电光传感器设置于动脉附近，并且通过检查传感器发出的光的吸收来检测动脉内血液的出现。当动脉打开时，血液进入动脉并吸收所述光。电光传感器检测这种光吸收的变化，并对此作出响应而提供信号给处理器。然后，处理器由此信号确定所述第二时间点。
根据本发明的系统的实施例的特征在于：所述用于计算的装置还确定压力-时间分布，根据该发布来解除所述压力，所述用于计算的装置提供与所述分布对应的压力解除信号。在有限个测量周期内可以这种方式调节解除压力施加装置中压力的压力-时间分布，以便得到准确的测量结果。因此，只需较小数目的测量周期，并且实现了更快速的测量。
下文参考附图对本发明进行更详细的描述，在附图中：
图1以功能框图表示根据本发明的系统的第一实施例；
图2a是包括图1的系统的装置的透视图；
图2b示意地表示图2a的装置中的传感器；
图3a是在第一测量周期中、用图1的系统测量血液收缩压的示意图；
图3b是在若干周期后的图3a的测量的示意图；
图4是在另一测量步骤中用图1的系统测量血液舒张压的示意图。
图1表示在覆盖生物动脉3的区域2处、在有限个血压周期内测量血压的系统1。系统1包括装置4，它响应压力信号Uprise而对动脉3施加压力P以堵塞所述动脉3，并在此后响应压力解除信号Uprelease而解除所述压力，从而重新打开所述动脉3。用于施加压力的装置4包括例如可充气和放气的气袋，但是其它类型的压力施加装置也是可能的。系统1还包括用于确定参考时间点并提供与所述参考时间点相对应的参考时间信号Uref的装置5。它还包括用于检测在血压周期内产生最大压强时的第一时间点、并提供与所述第一时间点相对应的第一时间信号Umax的装置6。它还包括用于由参考时间信号Uref和第一时间信号Umax计算从参考时间点到第一时间点的第一持续时间ΔT1的装置7。它还包括用于在解除所述压力后检测动脉3打开时的第二时间点、并提供与所述第二时间点相对应的第二时间信号Uopen1的装置8，用于在第二时间点确定所述给动脉3施加压力的装置中的压力的装置9。所述系统还包括用于由参考时间信号Uref和第二时间信号Uopen1计算从参考时间点到第二时间点的第二持续时间ΔT2的装置10。它还包括装置11，该装置11通过比较第一持续时间ΔT1和第二持续时间ΔT2计算从所述参考时间点开始、直到提供下一个压力解除信号给所述施加压力的装置4为止的延迟时间Tdelay1，该装置11还计算在下一个测量周期内将施加给所述动脉3的压力P2，并且随后给所述施加压力的装置4提供与所述计算出的压力P2和延迟时间Tdelay1相对应的压力信号Uprise和压力解除信号Uprelease。用于计算的装置11还通过比较心率持续时间ΔThr和第三持续时间ΔT3来确定另一延迟时间Tdelay2的下一个值，在其以后在所述下一个测量步骤中将下一个压力解除信号提供给所述施加压力的装置4，并且将与所述另一延迟时间Tdelay2的所述下一个值相对应的所述另一压力解除信号Uprelease2的下一个值提供给所述施加压力的装置4。所述用于计算的装置11还确定压力-时间分布，根据该分布来解除所述压力，所述用于计算的装置11提供与所述分布对应的压力解除信号Uprelease。
图2a表示包括图1所示系统的装置。把系统1’结合在腕部血压监测器21中，监测器21包括带子20，带子上设有压力施加装置4’，这里由可充气和放气的气袋构成装置4’。在此实施例中，所述用于确定参考时间点并提供与所述参考时间点相对应的参考时间信号Uref的装置5包括用于检测血压周期中收缩阶段开始的装置5’。这些装置5’包括传感器25，用于在操作中检测给动脉施加压力的装置4’中压力脉冲14上升到预定阈值15以上时的时间点。这在图3中有进一步表示。在此实施例中，用于检测所述第一时间点的所述装置6’还包括：在操作中测量给动脉3施加压力的装置4’中的压力的压力传感器26；以及用于由压力传感器26提供的信号确定所述第一时间点的处理器36。
在此实施例中，用于检测所述第二时间点的所述装置8’还包括：用于检测动脉中血液的出现的电光传感器28；以及用于由电光传感器28提供的信号来确定所述第二时间点的另一处理器38。此实施例中的电光传感器28包括带有光源58、如发光二极管的电光检测器48的结构。在操作中，光源58发出光到覆盖动脉的区域上。当动脉被压力施加装置4’第一次关闭时，覆盖所述动脉的区域反射一定量的来自光源58的光。当响应压力解除信号而解除压力施加装置4’中的压力时，所述动脉重新打开，血液再次进入动脉。由于动脉中的血液吸收了一定量的光，因此所述区域对光的反射发生变化。电光检测器48检测到这种变化，并且根据此变化提供信号给处理器38。然后处理器38确定所述第二时间点，即动脉打开的时间点。
图3a表示在第一测量周期中、用图1的系统测量血液收缩压的示意图。在此图中，绘制了时间t和压力施加装置4中的压强P的相互关系。图中还示出血压波形13。从图3a中可以看出，在动脉被压力施加装置4’堵塞时的时间点a，压力施加装置4’中的压强P升高到第一水平。随后，压力施加装置4’中的压力P被解除，从而在某一时间点重新打开动脉。在此解除过程中的某些时间点上，压力施加装置中的压强会等于动脉中的血压，这可从图中P和血压波形13的交点看出。在这一点，可以确定动脉中的血压X。但是，从图中可看出，由于测量发生在血液收缩压S出现之前，因此在此测量中确定的动脉中的血压X不能代表血液收缩压S，而是比其稍低一些的压强。因此，在下一个测量周期中，压力施加装置4’中的压强P被提高到动脉被压力施加装置4’堵塞时的水平。在另一个时间点b，装置5’确定参考时间点，并且提供与所述参考时间点相对应的参考时间信号Uref。在此实施例中，参考时间点是在血压周期中收缩阶段开始的时间点。这个收缩阶段的开始由传感器25检测，它检测压力施加装置4’中的压力脉冲14升高到预定阈值15以上的时间点。这个时间点指示了收缩阶段的开始。从这个时间点b开始，压力施加装置4’中的压力P随后被解除，从而重新打开动脉。在此解除过程中，压力传感器26测量压力施加装置4’中的压强，处理器36由压力传感器26提供的信号来确定产生最大压强时的第一时间点c。提供与此时间点相对应的第一时间信号Umax。由参考信号Uref和第一时间信号Umax来计算从参考时间点b到第一时间点c的第一持续时间ΔT1。接着，装置8’的电光传感器28检测动脉打开时在动脉3中出现的血液，另一处理器38由电光传感器28提供的信号确定动脉3打开时的第二时间点d。提供对应于此时间点d的第二时间信号Uopen1。由参考时间信号Uref和第二时间信号Uopen1计算从参考时间点b到第二时间点d的第二持续时间ΔT2。
利用第一持续时间ΔT1与第二持续时间ΔT2的比较，计算出从所述参考时间点b开始、直到给所述施加压力的装置4’提供下一个压力解除信号为止的延迟时间Tdelay1，并在下一个测量周期中给所述动脉施加压力P2。接着，给压力施加装置4’提供与所述计算出的压力P2和延迟时间Tdelay1相对应的压力信号Uprise和压力解除信号Uprelease。通过有限个周期的重复测量，修正延迟时间Tdelay和压力施加装置4’的压力P。重复第一持续时间ΔT1与第二持续时间ΔT2的比较，直到动脉打开的时间点与产生最大压强的时间点在预定公差的时间间隔内重合。此时确定的压力施加装置4’中的压强准确地代表了血液收缩压S。所述用于计算的装置11确定根据其来解除所述压力的压力-时间分布，并且提供与所述分布相对应的压力解除信号Uprelease。从此图中可看出，根据其来解除压力施加装置4中所述压力的压力-时间分布的调整也使在有限个周期内实现准确测量成为可能。
图3b表示在有限个周期后图3a的测量的示意图。在此有限个周期之后，实现血液收缩压S的准确测量。这是通过调节延迟时间而完成的，在该延迟时间之后根据计算出的下一个Tdelay1值来解除压力，或者通过调节由压力施加装置4’根据计算出的下一个P2值对动脉施加的压力来完成。应当指出，也可能根据计算来调节压力或延迟时间，或者同时调节两者。
图4表示在另一测量步骤中用图1所示系统测量血液舒张压的示意图。由测试对象的至少两次心跳的定时来确定从参考时间点b到终止时间点f的心率持续时间ΔThr。比较心率持续时间ΔThr与从参考时间点到动脉打开的另一时间点e的第三持续时间ΔT3，从该比较中计算出从所述参考时间点b开始、直到将下一个压力解除信号提供给所述压力施加装置为止的第二延迟时间Tdelay2。然后，将对应于所述计算出的第二延迟时间Tdelay2的第二压力解除信号Uprelease2提供给所述压力施加装置4’。通过在有限个周期重复此测量，修正压力施加装置4’的延迟时间。重复心率持续时间ΔThr与第三持续时间ΔT3之间的比较，直到动脉打开的时间点与一段心率持续时间达到其终点的时间点在预定公差的时间间隔内相重合，从而出现最小血压。此时确定的压力施加装置中的压强准确地代表了测试对象的血液舒张压D。