血压测量装置及其校准方法.pdf

《血压测量装置及其校准方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《血压测量装置及其校准方法.pdf（19页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)授权公告号 CN 102613966 B (45)授权公告日 2014.11.26 CN 102613966 B (21)申请号 201210055214.X (22)申请日 2012.03.05 13/364,297 2012.02.01 US A61B 5/022(2006.01) (73)专利权人 香港应用科技研究院有限公司 地址 中国香港新界沙田香港科学园科技大 道西二号生物资讯中心三楼 (72)发明人 顾闻博 张春 林暾 梁立慧 (74)专利代理机构 深圳新创友知识产权代理有 限公司 44223 代理人 江耀纯 EP 1970000 A2,2008.09.17, 全文 . U。

2、S 2007/0239040 A1,2007.10.11, 全文 . WO 2011/051822 A1,2011.05.05, 全文 . CN 101176661 A,2008.05.14, (54) 发明名称 血压测量装置及其校准方法 (57) 摘要 本发明为一种血压测量装置， 包括相互连接 的光学感应单元、 处理单元和压力感应单元。其 中， 光学感应单元， 用于探测用户身体表面多个位 置上的光学脉搏信号 ； 处理单元根据探测到的光 学脉搏信号确定多个位置中的最佳位置 ； 压力感 应单元， 用于探测用户在测量位置上的压力脉搏 信号。本发明还披露了使用该血压测量装置测量 用户血压的方法。本发。

3、明的优点是通过光学感应 单元对用户的动脉进行定位， 进而调整传感器的 位置、 或者补偿由于传感器与动脉未对准而造成 的误差， 最终更准确地确定血压。根据该校准方 法， 可以有效减少血压测量装置所需的袖带校准 的次数。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 陈昭阳 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书8页 附图9页 (10)授权公告号 CN 102613966 B CN 102613966 B 1/1 页 2 1. 一种张力血压测量装置， 包括 ： 光学感应单元， 用于探测。

4、用户身体表面上的多个测量位置上的多个光学脉搏信号 ； 压力感应单元， 用于探测所述用户在测量位置上的压力脉搏信号 ； 处理单元， 与所述光学感应单元和压力感应单元相连接 ； 根据多个测量位置上的光学脉搏信号确定血压测量的最佳位置， 最佳位置被确定为光 学脉搏信号幅度最高的区域， 或是根据多个测量位置上的光学脉搏信号和压力脉搏信号确 定血压测量的最佳位置， 其中压力脉搏信号幅度超过一个预定阈值， 该位置才能被认为是 最佳位置 ； 其中探测最佳位置上的压力脉搏信号， 并根据最佳位置上的压力脉搏信号计算血压。 2. 如权利要求 1 所示的装置， 其中所述光学感应单元还用于探测所述最佳位置上的多 个外。

5、部压力下的多个光学脉搏信号， 所述压力感应单元用于探测所述最佳位置上的多个外 部压力下的多个压力脉搏信号 ； 根据多个外部压力下的光学脉搏信号和压力脉搏信号确定所述血压测量的最优外部 压力 ； 其中所述血压是基于所述压力脉搏信号和所述最佳位置和最优外部压力而计算的。 3. 如权利要求 1 所示的装置， 其中所述光学感应单元包括至少一个光发射器和至少一 个光接收器， 所述光接收器空间上放置于所述至少一个光发射器邻近。 4. 如权利要求 1 所示的装置， 其中所述光学感应单元和所述压力感应单元放置在不同 平面上， 所述光学感应单元更邻近所述用户的所述身体表面。 5. 如权利要求 1 所示的装置， 。

6、其中所述光学感应单元和所述压力感应单元放置在同一 平面上。 6. 如权利要求 1 所示的装置， 其中所述多个测量位置上的光学脉搏信号是通过移动一 个光学感应单元在多个位置上分别测量得到， 或通过有多个光接收器的阵列结构在多个位 置上同时测量得到。 7. 如权利要求 1 所示的装置， 其中在所述探测所述多个位置的光学脉搏信号期间， 由 所述装置施加在所述用户身体表面上的外部压力保持不变。 8. 如权利要求 1 所示的装置， 其中所述压力感应单元适用于探测在所述多个位置上 的压力脉搏信号， 在每个所述位置上的所述光学脉搏信号和所述压力脉搏信号是同时探测 的， 所述处理单元根据所述光学脉搏信号和所述。

7、压力脉搏信号确定所述最佳位置。 9. 如权利要求 1 所示的装置， 还包括驱动单元， 其适用于沿所述身体表面驱动所述装 置， 所述处理单元与所述驱动单元连接， 用于将所述装置移动到所述最佳位置并调整由该 装置施加的外部压力。 10. 如权利要求 1 所示的装置， 其中所述处理单元确定所述测量位置是否对准了所述 最佳位置。 11. 如权利要求 10 所示的装置， 其中所述血压还基于所述测量位置上的所述光学脉搏 信号而计算的， 所述处理单元调整所述光学脉搏信号的相关系数， 以补偿所述测量位置和 所述最佳位置的未对准。 权 利 要 求 书 CN 102613966 B 2 1/8 页 3 血压测量装。

8、置及其校准方法 【技术领域】 0001 本发明涉及血压测量装置， 特别涉及张力血压测量装置 (tonometric blood pressure measurement)。 【背景技术】 0002 张力血压测量装置通过放置压力传感器在用户动脉上， 获取压力脉搏信号， 从而 计算血压、 测量动态以及连续血压。但是， 如果压力传感器不是放置于动脉的正上方、 或者 施加的外部压力不是最优的， 传统装置探测到的压力脉搏信号则可能无法准确反映内部血 压。 【发明内容】 0003 鉴于以上背景， 本发明目的是提供一种改进的血压测量装置， 以提高血压测量的 精度。 0004 因此， 一方面本发明所述的血压测。

9、量装置， 包括光学感应单元、 处理单元以及压力 感应单元。 其中， 光学感应单元用于探测用户身体表面上多个位置上的光学脉搏信号 ； 处理 单元与光学感应单元相连接， 根据探测到的光学脉搏信号确定多个位置中的最佳位置 ； 压 力感应单元用于探测用户在最佳位置上的压力脉搏信号。 0005 在本发明一个示例性实施例中， 光学感应单元包括至少一个光发射器和多个光接 收器， 光接收器空间上置于所述至少一个光发射器的邻近。 0006 在一个示例性实施例中， 光学感应单元和压力感应单元置于不同的平面上， 光学 感应单元更靠近用户身体表面。在另一个实施例中， 光学感应单元和压力感应单元位于同 一平面上。 00。

10、07 在又一个实施例中， 在探测多个位置上的光学脉搏信号期间， 该装置施加在用户 身体表面上的外部压力保持不变。 0008 在另一个实施例中， 压力感应单元适用于探测多个位置上的压力脉搏信号。每个 位置上的光学脉搏信号和压力脉搏信号是同时探测的， 处理单元根据该光学脉搏信号和压 力脉搏信号确定最佳位置。 0009 在又一个实施例中， 压力感应单元还探测由该装置施加在该身体表面上的外部压 力。 该装置还探测在最佳位置上的、 多个外部压力所对应的光学脉搏信号和压力脉搏信号， 并根据该多个光学脉搏信号和多个压力脉搏信号而确定血压测量的最优外部压力。 0010 在一个实施例中， 该装置还包括驱动单元，。

11、 用于沿着该身体表面驱动该装置。 处理 单元与该驱动装置相连接， 用于移动该装置到最佳位置， 以及用于调整由该装置施加的外 部压力。 0011 在又一个实施例中， 光学感应单元包括多个光接收器。处理单元还根据光接收器 到最佳位置之间的距离而分配一相关系数给每个光接收器， 并根据多个光学脉搏信号、 系 数以及压力脉搏信号计算血压。 说 明 书 CN 102613966 B 3 2/8 页 4 0012 在另一个实施例中， 当光接收器和最佳位置之间有较小的距离时， 则分配一较大 的系数给光接收器。 0013 另一个方面， 本发明披露了一种使用血压测量装置测量用户血压的方法。该方法 包括 ： 探测用。

12、户身体表面多个位置上的光学脉搏信号， 根据该多个光学脉搏信号确定血压 测量的最佳位置， 探测最佳位置上的压力脉搏信号， 并根据最佳位置上的压力脉搏信号计 算血压。 0014 在一个实施例中， 该方法还包括 ： 确定由该血压测量装置施加在用户上的最优外 部压力， 并探测在最佳条件 ( 包括最佳位置和最优外部压力 ) 下的压力脉搏信号和光学脉 搏信号。 0015 在另一个实施例中， 该方法还包括 ： 探测多个位置上的压力脉搏信号， 并根据多个 压力脉搏信号确定最佳位置。 0016 在又一个实施例中， 该方法还包括 ： 根据最佳条件确定是否还需要袖带校准。 该最 佳条件指在最佳位置上、 最优外部压力。

13、下的光学脉搏信号和压力脉搏信号。 0017 在另一个实施例中， 确定是否需要袖带校准的步骤包括 ： 比较最佳条件下的压力 脉搏信号和第一阈值 ； 比较最优外部压力和参考外部压力之间的百分差和第二阈值 ； 比较 最佳条件下的光学脉搏信号和参考光学脉搏信号之间的百分差和第三阈值 ； 比较最佳条件 下的最优外部压力和光学脉搏信号的加权组合幅度对参考外部压力和参考光学脉搏信号 的加权组合幅度的比值， 和第四阈值。 0018 在另一个实施例， 根据最佳条件下的压力脉搏信号和光学脉搏信号、 最优外部压 力、 以及由袖带校准确定的多个参数， 而计算血压。 0019 本发明有很多优点。 第一个优点是， 与使用。

14、压力感应单元相比， 使用光学感应单元 确定用户动脉的位置更为准确。因为压力脉搏信号探测的是由血管壁波动引起的压力波， 而压力波会沿有弹性的皮肤组织向四周区域扩散， 因此在血管周围多处均能探测到压力脉 搏信号， 所以由此确定的动脉位置往往不够准确。而光学脉搏信号探测的是由血液容积变 化引起的光强度变化， 血液容积变化被限制于在血管内， 所以只在距离血管非常近的位置 方能测得较大的波动变化。 因此， 通过光学感应单元确定血压测量的最佳位置， 再配合最优 外部压力， 从而实现血压计算误差的最小化。 0020 本发明的另一个优点是， 通过比较当前的最佳条件和参考条件， 以确定是否还需 要袖带校准。 在。

15、传统装置中， 每当用户重新佩戴装置时都需要进行袖带校准 ； 而本发明则在 当前测量条件足够接近参考条件时， 可以不需要进行袖带校准。因此本发明通过减少所需 袖带校准次数， 最终提高了血压测量的效率。 0021 本发明还有一个优点是， 即使当前测量位置不是最佳的， 也能准确确定血压。 处理 单元可以根据光学信号幅度调整相关的系数， 用于补偿测量位置的未对准所造成的血压测 量误差。这意味着该装置不需要总是附在驱动单元或袖带上， 使得该装置更加便于携带。 【附图说明】 0022 图 1 是本发明第一实施例血压测量装置的前视图。 0023 图 2a 是本发明一个实施例血压测量装置的前视图。 0024 。

16、图 2b 是图 2a 的血压测量装置的侧视图。 说 明 书 CN 102613966 B 4 3/8 页 5 0025 图 2c 是一个示例的光线示意图， 显示图 2a 的血压测量装置接收从用户动脉反射 的光。 0026 图 2d 显示图 2a 的血压测量装置相对于用户动脉的一个示例性排列。 0027 图 3 是本发明另一个实施例血压测量装置的前视图， 及其相对于动脉的排列。 0028 图 4a 和 4b 是本发明两个其他实施例血压测量装置的前视图和侧视图， 其中压力 感应单元和光学感应单元在同一平面。 0029 图 5a 是本发明一个实施例的示例性的光学脉搏信号幅度分布图。 0030 图 5。

17、b 是本发明一个实施例的示例性的压力脉搏信号幅度分布图。 0031 图6a到6d是在两个不同外部压力下的光学脉搏信号幅度和压力脉搏信号幅度分 布图。 0032 图 7 是本发明一个实施例的血压测量装置的动态校准程序流程图。 0033 图 8a 是一个示例性示意图， 显示图 2a 结构的每个光接收器的归一化的光学脉搏 信号幅度， 其中最佳位置对准测量位置。 0034 图 8b 是一个示例性示意图， 显示图 2a 结构的每个光接收器的归一化的光学脉搏 信号幅度， 其中最佳位置没有对准测量位置。 0035 图 9 是本发明一个实施例使用血压测量装置测量的血压， 及其与袖带校准测量的 比较。 【具体实。

18、施方式】 0036 在此和权利要求中使用的 “包括” 是指包括以下元素但不排除其他。 0037 在此和权利要求中使用的 “连接” 是指通过一个或多个电装置直接或间接地电连 接， 除非有其他声明。 0038 参见图 1， 本发明的第一个实施例， 一个血压测量装置 100 包括光学感应单元 102 或光学传感器(其置于第一表面上)、 压力感应单元104(其和光学感应单元102同向， 均面 对第一表面 )、 和处理单元 106( 其与以上每个所述元件都连接 )。光学感应单元 102 包括 光发射器 108 和光接收器 110( 或者称为光探测器 )。在一个实施例中， 光发射器 108 和光 接收器 。

19、110 大体上都位于同一表面上， 且朝向相同。在不同的实施例中， 压力感应单元 104 可以和光学感应单元102在同一平面上， 或者是堆叠在或盖在光学感应单元102之上， 这会 在以下实施例中解释。 0039 在图2a和2b显示的特定实施例中， 8个光接收器110以方形布局围绕在一个光发 射器 108 周围， 组成光学传感器阵列。压力感应单元 104 叠在光学感应单元 102 之上， 压力 感应单元 104 的大部分面积与光学感应单元 102 重叠。 0040 在图 3 显示的另一个实施例中， 11 个光接收器 110( 如， 光探测器 ) 围绕在 4 个光 发射器 108( 如， 红外 LE。

20、D) 周围。这些光接收器 110 和光发射器 108 一起形成一个二维的 长方形阵列， 这 4 个光发射器 108 形成菱形布局。使用多个光发射器 108 会使得总发射光 强增大， 并使得区域内光强分布更为均匀， 因此有助于取得更准确的探测结果。 为了便于描 述， 这里没有显示压力感应单元， 很显然压力感应单元可以叠在光学感应单元 102 之上或 置于其附近。 0041 在图 4a 和 4b 显示的实施例中， 压力感应单元 104 和光学感应单元 102 置于同一 说 明 书 CN 102613966 B 5 4/8 页 6 平面上。在图 4a 显示的实施例中， 压力感应单元 104 的 5 。

21、个压力传感器 412 排成直线， 置 于 5 个光接收器 110 邻近， 光接收器 110 也是排成直线， 和压力传感器 412 平行， 而光接收 器 110 置于 3 个光发射器 108 邻近， 光发射器 108 也是排成直线， 和光接收器 110 平行。在 图 4b 显示的实施例中， 5 个压力传感器 412 置于光发射器 108 和光接收器 110 之间。也就 是说， 光发射器 108 和光接收器 110 可以在压力传感器 412 的同一侧， 也可以分别在压力传 感器 412 的两侧。这些实施例的工作原理和图 1 3 所示实施例的是类似的， 细节将在以 下描述。 0042 然而， 本实施。

22、例中光接收器和发射器的数量和构造， 可以根据不同需要而设定， 并 不受上述实施例的限制。 对本领域技术人员来说， 光接收器、 光发射器和压力传感器的数量 和构造很显然是可以更改的， 而不会脱离本发明的范围。 在不同实施例中， 光学感应单元可 工作于可见光、 红外光或其组合。 0043 在一个示例的实施例中， 每个光发射器 108 的尺寸是 1.21.2 毫米， 每个光接收 器110的尺寸是1.21.2毫米。 光发射器108和邻近的光接收器110之间的距离或两个相 邻的光接收器 110 之间的距离是 2.54 毫米。在一个示例的实施例中， 每个压力传感器 412 的尺寸是 2x2 毫米。两个相邻。

23、的压力传感器 412 之间的距离是 2.54 毫米。 0044 光学感应单元 102 用于探测由用户反射的光学脉搏信号或光学信号。以图 2c 为例， 光学感应单元通过光发射器 108 发出的光信号， 经过用户动脉 214( 通常是桡动脉 (radial artery) 反射之后， 由光接收器 110 探测获得。图中箭头显示的是光传播的方向。 0045 人类桡动脉的直径通常约为 2 毫米， 桡动脉在手腕处的皮下深度约 3 5 毫米。 因此， 光学传感器不仅要足够靠近用户身体表面， 以便信号的分辨率高、 能够精确地探测到 动脉位置 ； 还要使光发射器 108 和光接收器 110 之间保持足够大的距。

24、离， 以便接收到的信 号包含足够量的由动脉反射的光。光发射器和光接收器的合理尺寸范围是 0.1*0.1 毫米 10*10 毫米， 更合理的尺寸范围为 0.1*0.1 毫米 4*4 毫米。传感器间距的合理范围是 0 毫 米 20 毫米， 更合理的间距为 2 毫米 4 毫米。 0046 动脉内的血液流动以及用户皮肤下的其他组织(如骨骼或肌肉组织)均会吸收光 信号、 衰减光强。 由于一段血管内的血液容量随心脏搏动而变化， 故血液引起的光强衰减的 大小是随心脏脉动而变化的 ； 相对的， 其他组织引起的光强衰减通常是稳定不变的。因此， 当皮肤被光发射器 108 照射时， 反射到光接收器 110 上的光强。

25、同时包括脉动的部分和恒定 不变的部分。光学脉搏信号也称为动脉容积脉搏信号 (arterial volume pulse)。在一个 实施例中， 接收到的光学信号可以分为直流分量 (DC 分量 ) 和交流分量 (AC 分量 )。DC 分 量的大小主要与其他组织的厚度、 组成成分相关， AC 分量的变化则主要与动脉的脉搏波动 相关， 即为光学脉搏信号。在有动脉 214 出现的位置， 和没有动脉 214 出现的位置， 由光接 收器 110 探测到的光学信号幅度的 AC 分量是不同的。 0047 在一个示例的实施例中， 装置100可拆卸地附着在一个驱动单元(未显示)上。 在 进一步的实施例中， 驱动单元。

26、可固定在用户手腕上。当驱动单元固定在用户手腕上且装置 100 处于附着状态时， 装置 100 是面对并接触用户手腕内侧外表面 ( 例如皮肤 ) 的。 0048 在一个示例的实施例中， 当装置 100 处于附着状态时， 驱动单元可以沿着用户皮 肤横向和纵向移动装置 100。在进一步的实施例中， 当装置 100 处于附着状态时， 驱动单元 与处理单元 106 相连接， 处理单元 106 可以通过驱动单元控制装置 100 的移动。 说 明 书 CN 102613966 B 6 5/8 页 7 0049 当装置 100 的运行时， 在测量用户血压之前， 需通过一个定位系统来校准测量血 压的最佳位置。在。

27、一个示例的实施例中， 该定位系统包括光学感应单元 102 和处理单元 106。光学感应单元 102 在用户皮肤上移动， 以探测皮肤上至少一个位置上的光学脉搏信 号。在一个实施例中， 装置 100 附着在驱动单元上， 处理单元 106 控制包括光学感应单元 102的装置100以预定的方式移动， 依次探测到每个位置(或叫做数据点)上的光学脉搏信 号。在一个示例的实施例中， 装置 100 在皮肤 25 个不同位置上探测光学脉搏信号， 这些位 置以上 5x5 方式排列， 其中相邻数据点之间的距离为 3 毫米。 0050 图5a显示了用户皮肤上25个区域的光学脉搏信号幅度分布， 相邻区域行、 列之间 的。

28、距离是 3 毫米。如图所示， 归一化之后， 中间列 ( 列 3) 与其他列在光学脉搏信号幅度上 有很大的差别。该结果清楚地显示动脉是沿着中间列走向的。在中间列的 5 个数据点中， 中央数据点(行3， 列3)比其他数据点的幅度要大很多。 原因可能是， 该中央点处用户皮肤 表面和动脉之间的组织厚度是最薄的。在一个示例的实施例中， 最佳位置就被确定为光学 脉搏信号幅度最高的区域。 0051 为了探测光学脉搏信号， 需要装置 100 在用户身上施加一个外部压力。在一个示 例的实施例中， 该外部压力在不同数据点上的探测中保持不变。需要保持压力不变的原因 是生物组织的特性 ( 如密度或衰减特性 ) 与施加。

29、的外部压力密切相关。在一个示例的实 施例中， 处理单元 106 通过控制驱动单元纵向移动该装置朝向用户的皮肤或离开用户的皮 肤， 来设置所需要的外部压力。处理单元 106 控制驱动单元在横向平面上移动、 到达不同位 置后， 将重新调整驱动单元的纵向位置， 以保持外部压力不变。在另一个实施例中， 外部压 力由压力感应单元 104 监控， 如果需要， 可以在任何位置调整外部压力， 以保持外部压力不 变。 0052 在一个示例的实施例中， 在光学感应单元 102 探测光学脉搏信号时， 压力感应单 元 104 同时也探测压力脉搏信号。如图 1 3 所示的实施例， 压力感应单元 104 叠在光学 感应单。

30、元 102 之上， 光学感应单元 102 更接近用户皮肤。用户动脉产生的压力脉搏信号穿 过光学感应单元 102， 被压力感应单元 104 探测到， 压力脉搏信号不会被光学感应单元 102 阻止或减弱。如图 4 所示的实施例， 压力感应单元 104 直接在用户皮肤表面上探测压力脉 搏信号。 在这些实施例中， 尽管压力感应单元104探测的压力脉搏信号与光学感应单元102 探测的光学脉搏信号几乎是同时获得的， 但是本发明并不受此限制， 只要不同感应系统探 测时的情况保持不变， 压力感应单元 104 也可以不和光学感应单元 102 同时工作。 0053 在一个示例的实施例中， 可以同时应用压力脉搏信号。

31、和光学脉搏信号确定最佳位 置。如前所述， 在确定动脉位置时， 通常光学感应单元 102 比压力感应单元 104 更准确。但 是， 即使找到正确的动脉位置， 有时探测出的压力脉搏信号 ( 在计算血压时其是主要参数 ) 也不能准确反映内部血压变化所产生的动脉血压波。造成这一问题的原因是， 当前测量位 置的动脉之下没有骨骼支撑该动脉， 因此探测单元施加的外部压力没有完全传递到动脉 上、 动脉被探测的一面没有被压平 ； 压力感应单元 104 所探测到的压力脉搏信号还包含血 管壁张力等其他压力分量， 因此也就不能正确地反映垂直于血管壁的内部血压变化。在一 个示例的实施例中， 在一个特定位置测量到的压力脉。

32、搏信号幅度应该超过一个预定阈值， 该位置才能被认为是最佳位置。 0054 图 5b 是如图 5a 中的 25 个数据点的压力脉搏信号幅度分布图。比较这两个分布 说 明 书 CN 102613966 B 7 6/8 页 8 图可以看出， 两个分布图都在中间列 ( 列 3) 有最大幅度。但是， 在中间列 ( 列 3) 和中间列 邻近区域 ( 列 2 和列 4) 之间的差别中， 图 5b 的压力脉搏信号图没有图 5a 的光学脉搏信号 图那么反差强烈。另外， 在压力脉搏信号图 5b 的中央数据点 ( 行 3， 列 3) 的压力脉搏信号 幅度不是最高的， 而光学脉搏信号图 5a 的光学脉搏信号幅度是最高。

33、的。这个发现和以上段 落的描述是一致的。 0055 图6a到6d显示在同一个位置上设置两个不同外部压力时探测到的光学脉搏信号 和压力脉搏信号。 更具体地， 图6a和6b内的数据是在比图6c和6d更高的外部压力下探测 到的。图 6a 和 6c 是光学脉搏信号幅度图， 图 6b 和 6d 是压力脉搏信号幅度图。如图 6a 和 6c 所示， 最大的光学脉搏信号幅度都在中央数据点 ( 行 3， 列 3)， 所以中央区域可以确认是 最佳位置。和压力脉搏信号图 ( 图 6b 和 6d) 相比， 在光学脉搏信号图 ( 图 6a 和 6c) 中， 通 常在最佳位置 ( 中央数据点 ) 和其他位置 ( 周围数据。

34、点 ) 的光学脉搏信号幅度之间有更大 的差异， 意味着光学信号比压力信号更敏感。特别地， 在图 6d， 有多个周围数据点上探测的 压力脉搏信号比中央数据点上探测的压力脉搏信号都强。为了确定血压测量的最佳位置， 图 6a 和 6b 显示的数据比图 6c 和 6d 显示的数据更好， 因为图 6a 和 6b 有更均匀分布的压 力脉搏信号幅度和更高的外部压力。 0056 单个压力感应单元 104 可以同时探测外部压力和压力脉搏信号。原因是外部压力 基本为一恒定量， 并且在有些数据点上是完全没有压力脉搏信号的， 所以处理单元 106 可 以很容易地分开两个压力分量。换言之， 压力感应单元 104 探测到。

35、的压力信号的 DC 分量即 是外部压力， 而压力信号的 AC 分量则是压力脉搏信号。 0057 在本发明的进一步实施例中， 在确定测量血压的最佳位置后， 还需要确定最佳外 部压力以用于校准。 在最佳位置上， 当施加的外部压力在预定范围内变化时， 探测到至少一 个光学脉搏信号和一个压力脉搏信号。当测量用户血压时， 由装置 100 施加的外部压力应 使一部分动脉变平。 如果外部压力太小， 外部压力无法使动脉变平， 进而压力脉搏信号太微 弱， 无法被压力感应单元 104 探测到。另一方面， 如果外部压力太大， 动脉被压住堵塞、 血液 被阻止流过动脉， 也会影响压力脉搏信号。通常， 当外部压力从 0 。

36、开始增加时， 探测到的压 力脉搏信号幅度会逐渐增加到一个最大值 ； 在到达最大值后， 更大的外部压力会导致探测 到压力脉搏信号幅度变小 ； 如果外部压力大到完全堵塞动脉， 就会完全没有压力脉搏信号。 0058 在一个示例的实施例中， 血压测量装置的动态校准程序流程图如图 7 所示。首先， 如上所述， 外部压力被设置成一个常数值， 但该值不必是最优的。然后， 该装置在用户外表 面不同位置上移动， 以检测每个位置上的光学信号(和压力信号或不检测压力信号)。 然后 分析光学信号和压力信号的特征， 以确定测量的最佳位置。特征包括但不限于 ： 幅度、 上升 时间、 下降时间、 上升时间与下降时间的比值、。

37、 特征点的第一导数、 以及特征点的第二导数。 在确定最佳位置后， 将测量装置移动至最佳位置， 然后改变外部压力， 获得不同外部压力对 应的多个光学信号和压力信号。再使用上述类似的信号特征进行分析， 以确定实施测量的 最优外部压力。在得到最佳位置和最优外部压力后， 检查该装置之前是否已经进行了袖带 校准。如果已经进行过袖带校准， 则将当前的光学和压力信号与存储在装置 100 中的参考 光学和压力信号进行比较。如果没有进行过袖带校准， 或当前光学和压力信号与参考数据 差异较大， 那么就需要进行袖带校准， 以更新该装置的设置和参数。 如需要进行新的袖带校 准， 则会通知用户。在校准之后或者不需要校准。

38、， 血压就由压力脉搏信号估算。 说 明 书 CN 102613966 B 8 7/8 页 9 0059 以上步骤是第一次使用血压测量装置、 或者将该装置重新戴在用户身上时进行 的。在一个示例的实施例中， 第一次校准时， 装置 100 按照上述方法在用户皮肤上移动以确 定测量血压的最佳位置。对单个光学感应单元 102 而言， 最佳位置定义为记录有最大光学 脉搏信号幅度的地方。对于如图 2a 所示的有多个光接收器 110 的阵列结构而言， 归一化的 光学脉搏信号幅度阵列图大致如图 8a 所示， 该幅度随着探测位置和最佳位置之间距离的 增加而减小。在此模式下， 当测量区域与最佳位置对准时， 获得的幅。

39、度阵列图是中心对称 的。如图 8a 所示， 直接与中央光发射器 108 相邻的 4 个光接收器的相对幅度是 0.15， 而 4 个角的光接收器 110 的相关幅度是 0.10， 因为角上的光接收器 110 距离在最佳位置上的光 发射器 108 更远。 0060 在确定最佳位置后， 装置 100 移到最佳位置， 外部压力在预定范围内变动， 多次测 量光学信号和压力信号。最优的外部压力取决于压力和光学脉搏信号是否都足够大。在最 佳位置上和最优外部压力下所获得的压力脉搏信号和 / 或光学脉搏信号的特征将被记录 下来用于重校准程序。然后， 通过使用袖带式血压计， 进行一次标准血压测量。收缩压和 / 或。

40、舒张压的读数被记录下来。计算血压的参数通过袖带校准来确定， 具体计算方法将在之 后的段落中描述。 0061 在一个示例的实施例中， 当装置 100 被重新戴在用户身上时， 以上提到的最佳位 置和最优外部压力的校准程序通过驱动单元被重新处理一次。 在当前的最佳位置上和最优 外部压力条件下， 所获得的压力脉搏信号和 / 或光学脉搏信号的特征将与先前的最优条件 下的信号特征进行比较。如果那些特征的差异很小， 则无须再进行袖带校准。否则就需要 新的袖带校准程序。 0062 在一个示例的实施例中， 在当前的最佳位置上和最优外部压力条件下的压力脉搏 信号和 / 或光学脉搏信号的特征与先前的信号特征进行比较。

41、， 是依据 4 个不同的阈值实施 的。第一， 当前压力脉搏信号幅度 (PP) 应该大于第一阈值 A， 即 PP A。第二， 当前外部压 力 (EP) 和先前外部压力 (EP0) 之间的百分差异应该小于第二阈值 B， 即 (EP-EP0)/EP0 B。 第三， 当前光学脉搏信号幅度 (OP) 和先前光学脉搏信号幅度 (OP) 之间的百分差异应该小 于第三阈值 C， 即 (OP-OP0)/OP0 C。最后， 外部压力和光学脉搏信号的加权组合幅度应该 小于第四阈值 D， 即 (EP+OP)/(EP0+OP0) D。如果以上所有条件都满足， 则无须袖 带校准程序。否则， 就需要新的袖带校准程序。 00。

42、63 在另一个实施例， 提供了一种静态校准程序作为以上所述动态校准程序的替代。 例如， 装置 200 不需要附在驱动单元上， 且测量位置不需要对准最佳位置。而是， 测量位置 和最佳位置之间的未对准由处理单元 106 根据不同位置的光学脉搏信号的归一化幅度进 行补偿。 0064 在图 8b 所示的归一化后的幅度阵列中， 右列中央区域有最大数值 0.20， 相比较而 言， 右列有较大的归一化幅度， 左列有较小的归一化幅度。那么可以确定有 0.20 归一化幅 度的区域应为最佳位置。因为当前装置 200 的中心稍稍偏离了最佳位置， 所以由压力传感 器测量的压力脉搏信号要小于在最佳位置上测量的。根据这一。

43、点， 处理单元 106 将确定所 需的血压计算的调整， 比如增加压力脉搏信号的系数。 0065 在一个实施例中， 通过段落 0062 中所述的比较， 先确定是否需要袖带校准。如 果不需要袖带校准， 则在动态校准和静态校准之间选择一个模式运行。如果选择了静态校 说 明 书 CN 102613966 B 9 8/8 页 10 准， 那么就需确定最佳位置。在假设装置 200 放置得足够靠近最佳位置时， 最佳位置应为光 接收器可以探测到多个位置中的一个， 在确定了该最佳位置之后， 就可由处理单元 106 计 算位置偏移的补偿。如果选择了动态校准， 那么装置 200 就需要通过驱动单元或者手动的 方式移。

44、动到最佳位置上。 这两种模式区别在于， 动态模式将测量位置移动到最佳位置， 而静 态模式由存储在处理单元 106 内的算法对测量位置的未对准 (misalignment) 进行补偿。 0066 在本发明中， 血压 (BP)， 如收缩压、 舒张压和 / 或平均血压， 主要是通过压力脉搏 信号进行计算的。光学脉搏信号， 和 / 或光学信号的直流部分， 和 / 或外部压力都可以用做 血压计算的补偿参数。 0067 在一个示例的实施例中， 用户的血压计算公式是 BP a+b*PP， 其中 a 和 b 是从袖 带校准程序中得到的预定参数， PP 是压力脉搏信号的幅度。 0068 在另一个实施例中， 用户。

45、的血压计算公式是 BP a+b*PP+d*OP+e*OD， 其中 a、 b、 d 和 e 是从袖带校准程序中得到的预定参数， PP 是压力脉搏信号的幅度， OP 是光学脉搏信号 的幅度， OD 是光学信号的直流部分。 0069 在又一个实施例中， 用户的血压计算公式是 BP a+b*PP+c*EP+d*OP+e*OD， 其中 a、 b、 c、 d 和 e 是从袖带校准程序中得到的预定参数， PP 是压力脉搏信号的幅度， EP 是外部 压力， OP 是光学脉搏信号的幅度， OD 是光学信号的直流部分。 0070 在段落0067到0069中所描述的所有公式均可以更加复杂， 多个压力信号和/ 或多个。

46、光学信号可以同时用于血压计算 ； 并且计算公式并不限于线性公式， 也可以是非线 性的， 其中包括模糊逻辑算法、 人工神经网络计算等。通常意义上， 血压可以由一个有 PP、 EP、 OP 和 / 或 OD 的函数表达， 即 ： 0071 BP f(PP1， .， PPm， EP1， .， EPn， OP1， .， OPi， OD1， .， ODj)。 0072 在一个示例的实施例中， 袖带校准可基于多个参考点进行。在采集多个参考点上 的光学脉搏信号、 压力脉搏信号、 外部压力以及由传统袖带测量的参考血压值之后， 基于这 些数据， 段落 0068 中的公式的预定参数 a e 被计算出来， 用于估算。

47、血压。如图 9 所示 为， 在一段长达 60 分钟的运动 - 休息重复过程中， 这种方法所估测的血压值与参考值之间 的比较。经计算， 血压估测值与标准血压计测量的参考值之间的差异仅为 3.03.6mmHg。 0073 虽然参照所述实施例已经特别显示和描述了本发明， 本领域的技术人员应当理 解， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 还可以做出若干改进和细节上的修改， 并且这些 改进和细节上的修改也应视为本发明的保护范围。因此本发明并不限于在此描述的实施 例。 说 明 书 CN 102613966 B 10 1/9 页 11 图 1 图 2a 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 11。

48、 2/9 页 12 图 2b 图 2c 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 12 3/9 页 13 图 2d 图 3 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 13 4/9 页 14 图 4a 图 4b 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 14 5/9 页 15 图 5a 图 5b 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 15 6/9 页 16 图 6a 图 6b 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 16 7/9 页 17 图 6c 图 6d 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 17 8/9 页 18 图 7 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 18 9/9 页 19 图 8a图 8b 图 9 说 明 书 附 图 CN 102613966 B 19 。