光學傳感血壓計的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療器械、單片化反射式光學傳感器、數據信號處理(DSP)、連續實時彩色顯示、語音播報和報警、全球定位系統(GPS)、Zigbee無線通信、web服務器及互聯網等技術領域。具體地說，是一種根本區別于傳統袖帶水銀柱血壓計和袖帶電子血壓計這一領域革命性突破和進展的全新一代穿戴式高精度實時光學傳感智能血壓計。
【背景技術】
[0002]1628年，威廉?哈維(英國科學家)注意到當動脈被割破時，血液就像被壓力驅動那樣噴涌而出。通過觸摸脈搏的跳動，會感覺到血壓。1835年，尤利烏斯?埃里松發明了一個血壓計，它把脈搏的搏動傳遞給一個狹窄的水銀柱。當脈搏搏動時，水銀會相應地上下跳動。醫生第一次能在不切開動脈的情況下測量脈搏和血壓。但由于它使用不便，制作粗陋，并且讀數不準確，因此其他的科學家對它進行了改進。血壓計根據水銀柱的高度測量血壓，氣壓計以同樣的方式測量氣壓。I860年，艾蒂安一朱爾.馬雷(法國科學家)研制成了一個當時最好的血壓計。它將脈搏的搏動放大，并將搏動的軌跡記錄在卷筒紙上。這個血壓計也能隨身攜帶。馬雷用這個血壓計來研究心臟的異常跳動。
如今醫生使用的血壓計是希皮奧內.里瓦一羅奇(意大利科學家)在1896年發明的。它有一個能充氣的袖帶，用于阻斷血液的流動。醫生用一個聽診器聽脈搏的跳動，同時在刻度表上讀出血壓數。
隨著人類社會的進步和科技的飛速發展。在科技高度發達的現代社會血壓計不斷的更新換代。市面上也出現了各種電子血壓計。
[0003]第一代電子血壓計(G1-NIBPM):使用的技術:MWD技術(減壓時測量)使用的主要元器件:快速加壓氣泵、電子快速排氣閥、機械式定速排氣閥、氣壓壓力傳感器測量特點:快速加壓到某一壓力值，通過一個機械式定速排氣閥按2?7mmHg/s的速度放氣，并在此放氣的過程中進行血壓測量。特征1:使用了兩個排氣閥------電子快速排氣閥、械式定速排氣閥；特征2:初始的加壓壓力大多設定在200mmHg左右，強調加壓速度要快，通常10秒鐘以內達到設定的加壓值；特征3:加壓剛停止時，放氣速度超過7mmHg/s，幾秒鐘之后才能大致穩定在2?7mmHg/s。這一代產品由于機械式定速排氣閥的不穩定性(原理性缺陷),一般會提高初始的加壓壓力，如目前大部分國產血壓計，初始的加壓壓力大多設定在190?200mmHg，這在一定程度上可以克服加壓剛停止時放氣速度造成的測量不穩定的問題。
[0004]第二代電子血壓計(G2-NIBPM):使用的技術:MWD技術(減壓時測量)使用的主要元器件:加壓氣泵、電子控制排氣閥、氣壓壓力傳感器測量特點:由于采用了電子控制排氣閥的伺服技術(ECV SERVO TECHNOLOGY)，定速排氣的速度真正做到了定速，并能根據測量者的血壓進行智能加壓，測量結果更加穩定(其他影響因素除外)。特征1:只使用一個排氣閥------電子控制排氣閥，同時用于定速排氣及測量結束時的快速排氣；特征2:智能加壓。即血壓計會在加壓過程中預先對測量者血壓進行一次粗略的判斷，從而決定最終需要加至的壓力值，通常壓力值加至測量者收縮壓+30mmHg左右；特征3:放氣速度一開始就能穩定在3?4mmHg/s上。第一代與第二代的測量技術又統稱為MWD技術(減壓時測量)，與下述的第三代MWI技術(加壓時測量)相對應。
[0005]第三代電子血壓計(G3-NIBPM):使用的技術:MWI技術(加壓時測量)使用的主要元器件:伺服加壓氣泵、電子控制排氣閥、氣壓壓力傳感器測量特點:勻速加壓，并在加壓的過程中進行血壓測量。特征1:使用伺服加壓氣泵------控制加壓速度，并在加壓過程中測量血壓；特征2:只使用一個排氣閥------電子快速排氣閥，用于測量結束時的快速排氣。這一代電子血壓計的技術難度是MWI技術(加壓同步測量)，目前國際上掌握這一代技術的公司大致有如下幾家:金億帝、歐姆龍、松下。第三代電子血壓計技術------MWI技術(加壓時測量)已經成為腕式電子血壓計的主流技術，第三代腕式電子血壓計仍然需要充氣袖帶。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服水銀柱血壓計和電子血壓計都需要充氣袖帶的不足，提供一種由單片化反射式光學傳感器、數據信號處理(DSP)、連續實時彩色顯示、語音播報和報警、GPS定位、Zigbee無線通信、web服務器及互聯網等技術研發的穿戴式光學傳感血壓計，就像戴只手表一樣，人們在任何地方都能輕松全天候連續實時觀測自己的血壓數據和/或按需聽取血壓數據的語音播報，并在血壓突然異常變化時即刻語音報警，同時還可實時向醫生的電腦或智能手機上傳血壓信息；
[0007]本發明的另一個目的是，建立PC機的web服務器，可將本光學傳感血壓計Zigbee模塊傳來的血壓信息通過互聯網實時上傳給醫生和120急救中心電腦或智能手機，醫生就能遠程實時監控病人血壓變化并且獲得數據，120急救中心還可用GPS對病人位置即刻定位及時作出反應，以利更主動的介入疾病的預防、控制和治療，大大降低高血壓患者死亡率。
為實現以上目的，本發明是通過以下技術方案來實現的:
[0008]應用光學傳感技術:光學傳感器是將光信號轉換成電信號的器件，它的突出優點是:速度快、靈敏度高、結構簡單以及由于具有很強的抗干擾能力而形成的高可靠性。單片化反射式光電傳感器是把紅外光(波長940nm)和紅光(波長660nm)兩個LED和光電晶體管集在一個封裝，體積只有1.9mm*2.6mm*0.8mm大小；升級產品可采用發光波長為570nm綠色光LED和光電晶體管組合的小型C0B封裝，與紅外光相比綠光反射率更高，測量感度更高，同時提高了 S/N比特性；進一步升級產品還可以采用新一代藍寶石傳感系統(Thenext-generat1n sapphire sensor system)。細小的反射式光電傳感器可以搭載到任何設備之上，如手表、手鐲、鋼筆、鼠標、內衣紐扣等，能持續不間斷地檢測，不對日常生活造成任何干擾。光學傳感器可以測量出精確和強大的血液動力計量生理讀數，并以高保真的信號傳遞，每個信號的傳遞所需時間大概為十億分之一秒，從而可以實現實時監測和記錄血壓變化，光學傳感器檢測精確度高，如無能量輸入則不需調校，可以取得比現有血壓計更加精準的血壓數據。
[0009]應用郎伯.比爾(Lambert-Beer)定律建立反射光波與人體動脈血壓之間關系的理論數學模型，并用MATLAB軟件進行仿真驗證:首先分析了郎伯.比爾定律與光電容積變化波之間的關系；第二，分析郎伯.比爾定律與人體動脈血壓之間的關系，通過對郎伯.比爾定律的擴展推導得出人體動脈收縮和舒張壓的表達式；第三，基于郎伯.比爾定律與人體動脈血壓關系的推導過