專利名稱：改進的電子血壓檢測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于診斷目的的測量血壓、脈率的方法和裝置，尤其涉及一種可準確校正零點壓力測量血壓的方法和裝置。
背景技術：
現有技術中無創血壓測量方法都是采用基于袖帶脈搏波的振蕩方法。人體血壓的無創測量方法主要有利用柯氏音的聽診法(簡稱柯氏音法)和利用袖帶振蕩波的比例系數法(簡稱振蕩法)。
柯氏音法是有經驗的醫護人員采用醫用聽診器、水銀壓力計及袖帶、充/放氣囊通過將袖帶捆綁在受試者上臂的適當位置，以聽診器貼近肱動脈，以充/放氣囊向袖帶充氣增加壓力直到阻塞手臂的血液流動，然后通過充/放氣囊逐步減低袖帶壓力以恢復手臂的血液流動，在這個過程中手臂的動脈血流脈動會產生一個由小到大，再由大到小的柯氏音變化，并可借助聽診器和水銀壓力計來聽取柯氏音的變化以確定收縮壓和舒張壓。
目前在電子血壓測量設備中絕大多數是使用了基于振蕩法的血壓測量方法，基本過程與聽診法極為類似，即也通過袖帶充氣升壓以阻塞手臂的血液流動，然后逐漸使袖帶放氣降壓以恢復手臂的血液流動，并監測袖帶內的靜態壓力和因動脈血的脈動所產生的壓力脈搏波，但計算方法是通過測量在放氣過程手臂的動脈血流脈動變化傳遞到袖帶內所產生的壓力脈搏波及其對應的袖帶壓力，可以檢測到一組幅度從小到大，再由大到小的壓力脈搏波及對應的由大到小的袖帶壓力，并以壓力脈搏波的最大值所對應袖帶壓力為平均壓，再依據經驗值的壓力脈搏波的幅度比例系數(壓力脈搏波的最大值乘以二個小于1的系數得到的二個幅度值所對應的袖帶壓力分別為收縮壓和舒張壓)來向袖帶壓高的方向推算出收縮壓，而向袖帶壓低的方向推算出舒張壓(簡稱基于袖帶振蕩脈搏幅度的比例系數法)。
電子血壓測量設備的基本結構一般包含(一)檢測袖帶壓力的壓力傳感器及處理電路，(二)基于袖帶壓力變化的壓力脈搏波處理電路，(三)過壓力檢測傳感器及放大、保護處理電路，(四)袖帶、控制放氣閥、充氣泵與壓力傳感器連接的氣路及充、放氣控制，(五)模/數轉換、單片機系統，(六)電源部分。其中測量過程中壓力脈搏波和袖帶壓力的檢測可以放在充氣后的放氣階段或充氣階段，放氣階段的放氣形式可以是連續均勻放氣(即以3-5mmHg均勻壓力遞減，同時檢測壓力脈搏波)，也可以是臺階放氣(即以5-10mmHg的臺階逐次減低袖帶壓力，在每個壓力臺階上檢測壓力脈搏波)，每次臺階壓力減低的大小將根據檢測到的脈搏波幅度來確定。連續均勻放氣形式將增加血壓測量過程的時間，對手臂運動、體位變化的影響也難于克服，其應用受到一定限制，而臺階放氣形式將減少血壓測量時間，并能克服由于手臂運動、體位變化等引發的干擾，具備較好的抗干擾能力，所以很多公司在血壓測量中大多采用臺階放氣形式。
現有技術的缺點無創血壓測量的振蕩方法實現應依靠硬件和軟件的綜合來完成血壓測量，其中硬件部分主要考慮一是對袖帶壓力和壓力脈搏波信號的放大，二是袖帶壓另一路獨立的過壓保護電路，三是數字電路部分，目前所了解的硬件部分主要缺陷有A、帶壓力的檢測需要定時的校零操作，目前大多是直接在袖帶沒有充氣的條件下自動校零，但由于電路漂移存在和在多次血壓測量過程中很難保證袖帶內靜壓力能降低到接近“零”的壓力值，這將導致一是可能的校零失敗；二是校零成功但仍可能產生因零點偏移所引發的壓力值偏差，總之會影響袖帶壓力測量的準確性。
B、根據安全的要求，血壓測量過程中需要具有兩套獨立的定時系統來確保測量時間的限制，目前血壓測量模塊通常是模塊自身有一套定時系統，并提供一個接口與外部所提供一個定時觸發端口相連，通過上位機的定時功能來實現另一套獨立定時系統，也能完成獨立計時的安全要求，但這個血壓模塊沒有實現完整的安全獨立定時系統，需要上位機的配合，這樣將給血壓模塊的安全應用帶來隱患。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是為了避免現有技術的不足之處而提出一種改進的電子血壓檢測方法及裝置。該方法和裝置在袖帶與壓力傳感器之間添設三通電磁閥，該閥一個常通氣口通過延長氣管與袖帶連接，其常閉氣口與空氣相通，這樣就實現了在進行血壓測量時，壓力傳感器與整個氣路聯通，實時感應氣路內的壓力，亦使得定期能在每次進行血壓測量過程中和血壓測量的間期，通過對這個三通閥的加電切換，使得上述的壓力傳感器可以直接與外界大氣聯通，可以準確地得到“零壓力”校準值，實現袖帶壓力測量的無內部氣路參與的“零壓力”的定期自動校準，完成袖帶壓力的準確測量。
同時，新增一路獨立定時電路，由一片單片機或兩個固定180秒±5秒的時限定時器電路串接組成，這個觸發器的輸入端與血壓模塊的主微處理器(MCU)的一個I/O口連接，其中當一個來自主MCU的啟動脈沖時啟動這個限時計時器工作，當再次接收一個中止脈沖時將終止上述限時計時器工作，另外在其輸入端有一個延遲門電路，防止在上電時產生觸發脈沖異常啟動定時操作。
本發明解決所述技術問題通過采用以下技術方案來實現實施一種改進的電子血壓檢測方法，基于包括袖帶、充氣泵、壓力傳感器、放氣電磁閥、主微處理器、顯示屏、通訊接口以及上位機構成的系統，其特征在于，所述方法包括步驟a.首先，在袖帶和壓力傳感器之間添設三通電磁閥；b.之后，系統通電開始工作時，先使電磁閥工作于壓力傳感器接通大氣的狀態，壓力傳感器進行零點校準檢測；c.零點校準結束后，使電磁閥工作于壓力傳感器接通袖帶的狀態，進行血壓測量時，啟動充氣泵開始向袖帶加壓，上位機通過通訊接口接收數據并顯示顯示袖帶內壓力或由顯示屏顯示袖帶內壓力，當袖帶內壓力達到設定值后，充氣過程停止；d.系統打開/關閉放氣電磁閥，根據設定的速率放氣，并檢測是否有脈搏信號出現；e.檢測到有脈搏信號出現；主微處理器根據固化軟件所確定的算法進行數據處理，并在顯示屏或上位機上顯示測得的血壓值；f.在測量過程中，遇到超時或過壓現象，系統立即打開放氣電磁閥、關閉充氣泵，將袖帶壓力泄放，保證使用安全，并使主微處理器重新復位；g.一次測量正常結束后，打開放氣電磁閥，將袖帶壓力泄放，關閉放氣電磁閥；h.再次進行血壓測量時，從步驟c開始循環，并定期從步驟b開始循環。
上述方法步驟a所述在袖帶和壓力傳感器之間添設三通電磁閥包括步驟
a.將三通電磁閥的公共通氣口接壓力傳感器，常通氣口接袖帶，常閉氣口與大氣連通；b.設置三通閥驅動電路，該電路由主微處理器控制；c.主微處理器對三通閥驅動電路控制的管腳通過輸出高電平和低電平，使電磁閥工作于公共通氣口與常通氣口通路、與常閉氣口阻塞的A狀態和公共通氣口與常閉氣口通路、與常通氣口阻塞的B狀態。
步驟f所述測量過程中，遇到超時或過壓現象，系統立即關閉充氣泵、打開放氣電磁閥，是在系統中設置一獨立定時電路，所述獨立定時電路由主微處理器控制啟動，計時時間一到便輸出一控制信號到過壓超時控制電路，立即關閉充氣泵、打開放氣電磁閥，將壓力泄放。
本發明還可以通過以下的技術方案進一步實施設計制造一種改進的電子血壓檢測裝置，包括袖帶、充氣泵、壓力傳感器、放氣電磁閥、主微處理器、顯示屏和通訊接口，尤其是還包括三通電磁閥，所述三通電磁閥接在袖帶和壓力傳感器之間。
所述放氣電磁閥接閥驅動電路，所述閥驅動電路的輸入端接主微處理器和過壓超時控制電路，所述過壓超時控制電路的一輸入端接獨立定時電路的輸出。
所述獨立定時電路的啟動計時輸入端接主微處理器。
所述三通電磁閥的公共通氣口接壓力傳感器，常通氣口接袖帶，常閉氣口與大氣連通。
所述獨立定時電路由第二微處理器為主構成，并通過軟件方式實現定時、觸發功能；所述第二微處理器的一個I/O接口連接主微處理器的一個I/O接口，第二微處理器的另一個I/O接口連接過壓超時控制電路的一個輸入端。
所述通訊接口可以是RS232接口，還可以采用USB接口。
本發明與現有技術的電路設計相比較，第一個優點為優化了氣路連接結構，實現袖帶壓力自動、準確的“零壓力點”的無氣路殘余壓力影響的自動校準，增加袖帶壓力測量的準確性。
第二個優點是采用了一套定時電路實現了血壓測量過程中的獨立時限定時功能，真正實現模塊級的獨立定時，增強了血壓測量過程中的安全保證。
圖1是本發明所述方法和裝置的構成原理方框圖；圖2、圖3、圖4是本發明所述方法的流程圖；圖5是本發明所述裝置中獨立定時電路的電原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和最佳實施例對本發明做進一步詳盡的描述。
實施一種改進的電子血壓檢測方法，如圖1所示基于包括袖帶10、充氣泵50、壓力傳感器30、放氣電磁閥70、主微處理器100、顯示屏110、通訊接口120以及上位機200構成的系統，如圖2、圖3、圖4所示，所述方法包括步驟a.首先，在袖帶10和壓力傳感器30之間添設三通電磁閥20；b.之后，系統通電開始工作時，先使電磁閥20工作于壓力傳感器30接通大氣的狀態，壓力傳感器30進行零點校準檢測；c.零點校準結束后，使電磁閥20工作于壓力傳感器30接通袖帶10的狀態，進行血壓測量時，啟動充氣泵50開始工作向袖帶10加壓，上位機200通過通訊接口120接收數據并顯示袖帶10內壓力，或由顯示屏110顯示袖帶10內壓力，當袖帶10內壓力達到設定值后，加壓停止；d.系統打開/關閉放氣電磁閥70，根據設定的速率放氣，并檢測是否有脈搏信號出現；e.檢測到有脈搏信號出現；主微處理器100根據固化軟件所確定的算法進行數據處理，并在顯示屏110上或上位機200上顯示測得的血壓值；f.在測量過程中，遇到超時或過壓現象，系統立即關閉充氣泵50，打開放氣電磁閥70，將袖帶10內壓力泄放，保證使用安全，并使得主微處理器100重新復位；g.一次測量結束，打開放氣電磁閥70，將壓力泄放，關閉放氣電磁閥70；h.再次進行血壓測量時，從步驟c開始循環，并定期從步驟b開始循環。
上述方法步驟a所述在袖帶10和壓力傳感器30之間添設三通電磁閥20包括步驟a.將三通電磁閥20的公共通氣口接壓力傳感器30，常通氣口接袖帶10，常閉氣口與大氣連通；b.設置三通閥驅動電路21，該電路21由主微處理器100控制；c.主微處理器100對三通閥驅動電路21控制的管腳通過輸出高電平和低電平，使電磁閥20工作于公共通氣口與常通氣口連通、與常閉氣斷開的A狀態和與公共通氣口與常通氣口斷開、與常閉氣連通的B狀態。
如圖1所示步驟f所述測量過程中，遇到超時或過壓現象，系統立即關閉充氣泵50，打開放氣電磁閥70，是在系統中設置一獨立定時電路45，所述獨立定時電路45由主微處理器100控制啟動，計時時間一到便輸出一控制信號到過壓超時控制電路46，該電路46立即關閉充氣泵50，打開放氣電磁閥70，將壓力泄放。
依據本發明所述方法設計制造的一種改進的電子血壓檢測裝置，如圖1所示包括袖帶10、充氣泵50、壓力傳感器30、放氣電磁閥70、微處理器100、顯示屏110、通訊接口120以及上位機200，尤其是還包括三通電磁閥20，所述三通電磁閥20接在袖帶10和壓力傳感器30之間。
所述放氣電磁閥70接閥驅動電路71，所述閥驅動電路71的輸入端接主微處理器100和過壓超時控制電路46，所述過壓超時控制電路46的一輸入端接獨立定時電路45的輸出。
所述三通電磁閥20的公共通氣口接壓力傳感器30，常通氣口接袖帶10，常閉氣口與大氣連通。
所述獨立定時電路45由第二微處理器U2為主構成，并通過軟件方式實現定時、觸發功能；第二微處理器U2的一個I/O接口連接主微處理器100的一個I/O接口，第二微處理器U2的另一個I/O接口連接過壓超時控制電路46的一個輸入端。
所述通訊接口120在最佳實施例中采用RS232接口，在其他實施例中還可以選用USB接口。
如圖5所示的最佳實施例所述獨立定時電路45的啟動計時輸入端接主微處理器100的P02接口。圖中的第二微處理器U2由TI的MSP430型單片機構成，由MSP430的系統軟件完成計時，當U2檢測到啟動定時器信號時，即啟動軟件計時器；當U2檢測到終止定時器信號時，即終止軟件計時器；這個軟件計時器的限制將依賴于應用模式設置即成人/新生兒模式設置，成人模式為180±1秒，新生兒模式為90±1秒。
當然上述計時器還可以采用模擬器件實現同樣的功能。
在本最佳實施例中，微處理器U2的一個I/O口P1.0連接超時控制電路46的輸入端，當系統處在除測量狀態以外的其它待命狀態時，這個端口保持低電平，而當系統處在正常測量工作狀態時這個端口將輸出一個高電平，并保持一直到本次測量過程結束，這個端口再次回到低電平繼續保持待命狀態。當超時控制電路46的一輸入端處在低電平時，計時器處在停止計時狀態，只有當計時器的計時超過限時(如180±1秒(成人)或90±1秒(新生兒))時這個端口才有輸出，啟動放氣電磁閥70、終止充氣泵50，并通知主微處理器100。
實踐證明，本發明優化了氣路連接結構，實現袖帶壓力自動、準確的的無殘余壓力影響的“零壓力點”自動校準，增加了袖帶壓力測量的準確性。
同時，本發明采用了一套定時電路實現了血壓測量過程中的獨立時限定時功能，真正實現了模塊級的獨立定時，增強了血壓測量過程中的安全保證。
權利要求
1.一種改進的電子血壓檢測方法，基于包括袖帶(10)、充氣泵(50)、壓力傳感器(30)、放氣電磁閥(70)、主微處理器(100)、顯示屏(110)、通訊接口(120)以及上位機(200)構成的系統，其特征在于，所述方法包括步驟a.首先，在袖帶(10)和壓力傳感器(30)之間添設三通電磁閥(20)；b.之后，系統通電開始工作時，先使電磁閥(20)工作于壓力傳感器(30)接通大氣的狀態，壓力傳感器(30)進行零點校準檢測；c.零點校準結束后，使電磁閥(20)工作于壓力傳感器(30)接通袖帶(10)的狀態，進行血壓測量時，啟動充氣泵(50)開始向袖帶(10)加壓，上位機(200)通過通訊接口(120)接收數據并顯示袖帶(10)內壓力，或由顯示屏(110)顯示袖帶內壓力，當袖帶(10)內壓力達到設定值后，充氣過程停止；d.系統打開/關閉放氣電磁閥(70)，根據設定的速率放氣，并檢測是否有脈搏信號出現；e.檢測到有脈搏信號出現；主微處理器(100)根據固化軟件所確定的算法進行數據處理，并在顯示屏(110)或上位機(200)上顯示測得的血壓值；f.在測量過程中，遇到超時或過壓現象，系統立即關閉充氣泵(50)，打開放氣電磁閥(70)，將袖帶(10)內壓力泄放，保證使用安全；并使得主微處理器(100)重新復位；g.一次測量結束，打開放氣電磁閥(70)，將袖帶(10)壓力泄放，關閉放氣電磁閥(70)；h.再次進行血壓測量時，從步驟c開始循環，并定期從b開始循環。
2.根據權利要求1所述的改進的電子血壓檢測方法，其特征在于步驟a所述在袖帶(10)和壓力傳感器(30)之間添設三通電磁閥(20)包括步驟a.將三通電磁閥(20)的公共通氣口接壓力傳感器(30)，常通氣口接袖帶(10)，常閉氣口與大氣連通；b.設置三通閥驅動電路(21)，該電路(21)由主微處理器(100)控制；c.主微處理器(100)對三通閥驅動電路(21)控制的管腳通過輸出高電平和低電平，使電磁閥(20)工作于公共通氣口與常通氣口通路、與常閉氣口阻塞的A狀態和公共通氣口與常閉氣口通路、與常通氣口阻塞的B狀態。
3.根據權利要求1所述的改進的電子血壓檢測方法，其特征在于步驟f所述測量過程中，遇到超時或過壓現象，系統立即關閉充氣泵(50)、打開放氣電磁閥(70)，是在系統中設置一獨立定時電路(45)，所述獨立定時電路(45)由主微處理器(100)控制啟動，計時時間一到便輸出一控制信號到過壓超時控制電路(46)，該電路(46)立即打開放氣電磁閥(70)、關閉充氣泵(50)，將袖帶壓力泄放。
4.一種改進的電子血壓檢測裝置，包括袖帶(10)、充氣泵(50)、壓力傳感器(30)、放氣電磁閥(70)、主微處理器(100)、顯示屏(110)和通訊接口(120)，其特征在于還包括三通電磁閥(20)，所述三通電磁閥(20)接在袖帶(10)和壓力傳感器(30)之間。
5.根據權利要求4所述改進的電子血壓檢測裝置，其特征在于所述放氣電磁閥(70)接閥驅動電路(71)，所述閥驅動電路(71)的輸入端接主微處理器(100)和過壓超時控制電路(46)，所述過壓超時控制電路(46)的一輸入端接獨立定時電路(45)的輸出。
6.根據權利要求5所述改進的電子血壓檢測裝置，其特征在于所述獨立定時電路(45)的啟動計時輸入端接主微處理器(100)。
7.根據權利要求4所述改進的電子血壓檢測裝置，其特征在于所述三通電磁閥(20)的公共通氣口接壓力傳感器(30)，常通氣口接袖帶(10)，常閉氣口與大氣連通。
8.根據權利要求6所述改進的電子血壓檢測裝置，其特征在于所述獨立定時電路(45)由第二微處理器U2為主構成，并通過軟件方式實現定時、觸發功能，所述第二微處理器U2的一個I/O接口連接主微處理器(100)的一個I/O接口，第二微處理器U2的另一個I/O接口連接過壓超時控制電路(46)的一個輸入端。
9.根據權利要求4所述改進的電子血壓檢測裝置，其特征在于所述通訊接口(120)是RS232接口。
10.根據權利要求4所述改進的電子血壓檢測裝置，其特征在于所述通訊接口(120)是USB接口。
全文摘要
改進的電子血壓檢測方法，基于包括袖帶(10)、充氣泵(50)、壓力傳感器(30)、放氣電磁閥(70)、微處理器(100)、通訊接口(120)、顯示屏(110)或上位機(200)構成的系統，步驟包括在袖帶(10)和壓力傳感器(30)之間添設三通電磁閥(20)；首次加電時，先使電磁閥(20)接通大氣，壓力傳感器(30)進行零點校準，再使電磁閥(20)接通袖帶(10)，測量時，通過通訊接口(120)借助上位機(200)或由顯示屏(110)顯示袖帶(10)內壓力，遇到超時或過壓現象，系統立即泄放袖帶壓，保證使用安全；上述零點校準將定期插在周期測量的間隙中進行；本發明確保了零壓力點準確和可靠的安全保證。
文檔編號A61B5/0225GK1608583SQ20041005117
公開日2005年4月27日 申請日期2004年8月16日 優先權日2004年8月16日
發明者葉繼倫, 陶波, 余深衍 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司