用于测量血压的方法和装置与流程

本发明涉及使用体积钳制(volumeclamp)血压方法对血压的测量，并且具体涉及改进对使用体积钳制方法的系统的校准。

背景技术：

动脉血压(bp)是重要的生命体征之一，并且被广泛地用于临床实践中。连续测量血压的一种方式是使用所谓的“体积钳制”方法，所述“体积钳制”方法使用ppg传感器和被保持在手指或其他身体部分周围的可充气套件。该套件被连续加压以使用闭环控制系统来遵循手指动脉中的压力。体积钳制bp监测设备背后的原理是动脉的直径应当被保持恒定。能够利用体积描记传感器来测量动脉的直径的变化，其中光体积描记ppg传感器是使用最普遍的。

以此方式测量血压的一个问题是，例如由于温度相关的血管调节、某些疾病状态或某些药物治疗引起的到手指的血液灌注(即，血液递送)的变化可以改变ppg信号与血压之间的关系，使得将套件压力与(通常为上臂中的)动脉血压相关的校准函数不再有效，并且血压读数变得不准确。

能够在图1中看出这种影响，图1示出了利用商业可获得的体积钳制系统的实验的结果，籍此通过将套件附接到用户的右手的食指来测量用户的血压。图1的y轴示出了由体积钳制bp监测设备随着时间记录的血压。通过在时间t＝375s附近将左手浸没在冷水桶中引发血管收缩(并且因此引发血液灌注的减少)。图1示出了在浸没之后，心脏收缩压(sbp)被低估了大约13mmhg，而心脏舒张压(dbp)被低估了大约10mmhg。

作为参考，手臂套件被放置在左臂上，以通过标准示波方法来测量心脏收缩压和心脏舒张压。这示出了心脏收缩压和心脏舒张压实际上在实验期间保持近似恒定。然而，体积钳制系统示出了刚好在将手浸没在冷水中之后血压的降低，并且从该时间以后继续低估血压。这能够通过以下事实来解释：ppg信号由于血管收缩而引起增大，同时体积钳制方法基于保持ppg信号恒定。控制系统因此通过降低套件压力而使得ppg信号等于它在的血管收缩之前具有的值。这由体积钳制系统随着血压的降低来进行解读。

技术实现要素：

现有的体积钳制bp监测设备在初始使用时被校准以确定上面提到的校准函数。监测设备随后被重新校准，这是因为bp的测量能够由于各种原因而随着时间漂移。对bp监测设备的重新校准将会解决自上一次校准以后已经发生的由血液灌注的变化所引起的bp测量的准确性的问题。

然而，如在上面描述的，血液灌注能够相当大地改变，并且导致来自体积钳制bp监测设备的bp测量是错误的，并且这些改变能够由于例如温度相关的血管调节和血管活性药物治疗而频繁地发生。这种问题的一种解决方案是以规律的间隔重新校准bp监测设备。然而，在重新校准期间，bp监测设备不能进行血压测量(这是因为重新校准要求套件经历一定范围的压力)，因此要求当连续的bp测量时，重新校准事件的数量和重新校准的持续时间应当尽可能短。这意味着bp监测设备应当仅在需要时进行校准，并且应当保持每次校准的时间尽可能短。

当前的体积钳制bp监测设备不满足这种目标，这是因为它们在重新校准事件之间使用固定的时间间隔或预定次数的心跳。结果，血液灌注的改变与能够导致得到一系列不准确测量的下一次安排的重新校准之间会存在显著的持续时间。此外，设备可能会进行不必要的重新校准，从而在设备要进行准确测量时浪费时间。

因此，存在对改进体积钳制血压监测设备以解决这些问题的需要。

根据第一方面，提供了一种用于测量用户的血压bp的装置，所述装置包括：体积钳制bp监测设备，其包括第一压力设备、第一光体积描记ppg传感器和控制单元，所述第一压力设备用于将压力施加于所述用户的第一身体部分，所述第一光体积描记ppg传感器用于从所述用户的所述第一身体部分获得第一ppg信号，所述控制单元被配置为：分析所述第一ppg信号，控制所述第一压力设备的所述压力以将所述第一ppg信号维持在恒定水平，并根据所述第一压力设备的所述压力来确定所述用户的所述bp；以及第二传感器，其用于测量所述用户的第二身体部分中的所述用户的生理特性；其中，所述装置被配置为：分析测量到的生理特性以确定所述用户的所述第二身体部分中的血液灌注的量度，并基于所述血液灌注的变化来确定是否要执行对所述体积钳制bp监测设备的重新校准。

在优选实施例中，所述体积钳制bp监测设备还包括第二压力设备，所述第二压力设备用于将压力施加于所述用户的所述第二身体部分和所述第二传感器，其中，所述第二传感器是第二ppg传感器，并且其中，所述装置被配置为使用所述第一压力设备和所述第一ppg传感器以及所述第二压力设备和所述第二ppg传感器交替地测量所述用户的所述bp。

在优选实施例中，所述装置被配置为当所述第一压力设备和所述第一ppg传感器正在用于测量所述用户的所述第一身体部分中的所述用户的所述bp时分析来自所述第二ppg传感器的所述ppg信号，以确定所述用户的所述第二身体部分中的所述血液灌注的所述量度；并且所述装置被还配置为当所述第二压力设备和所述第二ppg传感器正在用于测量所述用户的所述第二身体部分中的所述用户的所述bp时分析来自所述第一ppg传感器的所述信号，以确定所述用户的所述第一身体部分中的所述血液灌注的量度。

在一些实施例中，所述装置被还配置为：当所述第一压力设备和所述第一ppg传感器正在用于测量所述用户的所述bp时，使用所述第二压力设备将压力施加于所述第二ppg传感器，以使所述第二ppg传感器与所述用户的所述第二身体部分相接触。

在一些实施例中，所述装置被还配置为：当所述第二压力设备和所述第二ppg传感器正在用于测量所述用户的所述bp时，使用所述第一压力设备将压力施加于所述第一ppg传感器，以使所述第一ppg传感器与所述用户的所述第一身体部分相接触。

在一些实施例中，所述第二传感器是被放置为与所述用户的所述第二身体部分相接触的传感器。在备选实施例中，所述第二传感器是不与所述用户的所述第二身体部分相接触的传感器。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是以下中的一个或多个：所述测量到的生理特性的dc值、测量结果中的脉冲的幅度以及所述测量到的生理特性中的脉冲的形态的特性。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是所述测量到的生理特性的dc值，并且其中，所述装置被配置为：分析所述测量到的生理特性以确定所述测量结果中的dc值，并基于所确定的dc值的变化来确定是否要执行对所述体积钳制血压监测设备的重新校准。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是所述测量结果中的脉冲的所述幅度，并且其中，所述装置被配置为：分析所述测量到的生理特性以确定所述测量结果中的脉冲的所述幅度，并基于所述脉冲的所述幅度的变化来确定是否要执行对所述体积钳制血压监测设备的重新校准。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是所述测量到的生理特性中的脉冲的所述形态的特性，并且其中，所述装置被配置为确定所述生理特性的所述测量结果中的脉冲的所述形态的特性，并基于所述特性的变化来确定是否要执行对所述体积钳制血压监测设备的重新校准。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是以下的组合：所述dc值、ac值和/或所述测量到的生理特性的脉冲的所述形态的一个或多个特性，并且其中，所述装置被配置为：分析所述测量到的生理特性以确定dc值、ac值和/或所述测量结果中的脉冲的所述形态的一个或多个特性，并基于所确定的dc值、ac值和/或所述测量结果中的脉冲的所述形态的一个或多个特性的变化来确定是否要执行对所述体积钳制血压监测设备的重新校准。

在一些实施例中，所述控制单元被还配置为执行对所述体积钳制bp监测设备的重新校准。

在一些实施例中，所述控制单元被配置为通过以下操作来执行重新校准：(i)使用所述第一压力设备将一定范围的压力施加于所述第一身体部分，并且在所述一定范围的压力中的多个压力下使用所述第一ppg传感器获得ppg信号；(ii)分析所获得的ppg信号以选择针对所述第一ppg信号的恒定水平；并且(iii)确定将所述第一压力设备的所述压力与所述用户的所述bp相关的校准函数。

在一些实施例中，所述一定范围的压力包括在将所述第一ppg信号维持在所述恒定水平的先前所要求的所述第一压力设备的压力之上和之下的压力。

在一些实施例中，所述一定范围的压力包括在所述血液灌注已经减少的情况下将所述第一ppg信号维持在所述恒定水平的先前所要求的所述第一压力设备的压力之上的压力。

在一些实施例中，所述一定范围的压力包括在所述血液灌注已经增加的情况下将所述第一ppg信号维持在所述恒定水平的先前所要求的所述第一压力设备的压力之下的压力。

在一些实施例中，所述一定范围的压力的最小值和/或最大值是基于血液灌注的所述变化的幅值来确定的。

在一些实施例中，所述控制单元被配置为通过重新计算或缩放针对所述第一ppg信号的所述恒定水平或者重新计算或缩放将所述第一压力设备的所述压力与所述用户的所述bp相关的校准函数中的一个或多个校准常数来执行重新校准，其中，所述重新计算或缩放基于血液灌注的所述变化的所述幅值。

在一些实施例中，所述第一身体部分是手指。在一些实施例中，所述第二身体部分是另一手指。

根据第二方面，提供了一种测量用户的血压bp的方法，所述方法包括：使用体积钳制bp监测设备来测量所述用户的所述血压，所述体积钳制bp监测设备包括第一压力设备、第一光体积描记ppg传感器和控制单元，所述第一压力设备用于将压力施加于所述用户的第一身体部分，所述第一光体积描记ppg传感器用于从所述用户的所述第一身体部分获得第一ppg信号，所述控制单元用于：分析所述第一ppg信号，控制所述第一压力设备的所述压力以随着时间将所述第一ppg信号维持在恒定水平，并根据所述第一压力设备的所述压力来确定所述用户的所述bp；测量所述用户的第二身体部分中的所述用户的生理特性；分析测量到的生理特性以确定所述用户的所述第二身体部分中的所述血液灌注的量度；并且基于所述血液灌注的变化来确定是否要执行对所述体积钳制bp监测设备的重新校准。

在优选实施例中，所述体积钳制bp监测设备还包括第二压力设备，所述第二压力设备用于将压力施加于所述用户的所述第二身体部分和所述第二传感器，其中，所述第二传感器是第二ppg传感器，并且其中，所述方法还包括使用所述第一压力设备和所述第一ppg传感器以及所述第二压力设备和所述第二ppg传感器交替地测量所述用户的所述bp。

在优选实施例中，所述分析的步骤包括：当所述第一压力设备和所述第一ppg传感器正在用于测量所述用户的所述第一身体部分中的所述用户的所述bp时，分析来自所述第二ppg传感器的所述ppg信号，以确定所述用户的所述第二身体部分中的所述血液灌注的所述量度；以及当所述第二压力设备和所述第二ppg传感器正在用于测量所述用户的所述第二身体部分中的所述用户的所述bp时，分析来自所述第一ppg传感器的所述ppg信号，以确定所述用户的所述第一身体部分中的所述血液灌注的所述量度。

在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：当所述第一压力设备和所述第一ppg传感器正在用于测量所述用户的所述bp时，使用所述第二压力设备将压力施加于所述第二ppg传感器，以使所述第二ppg传感器与所述用户的所述第二身体部分相接触。

在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：当所述第二压力设备和所述第二ppg传感器正在用于测量所述用户的所述bp时，使用所述第一压力设备将压力施加于所述第一ppg传感器，以使所述第一ppg传感器与所述用户的所述第一身体部分相接触。

在一些实施例中，所述第二传感器是被放置为与所述用户的所述第二身体部分相接触的传感器。在备选实施例中，所述第二传感器是不与所述用户的所述第二身体部分相接触的传感器。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是以下中的一个或多个：所述测量到的生理特性的dc值、测量结果中的脉冲的幅度以及所述测量到的生理特性中的脉冲的形态的特性。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是所述测量到的生理特性的dc值，并且其中，所述分析的步骤包括分析所述测量到的生理特性以确定所述测量结果中的dc值，并且所述确定的步骤包括基于所确定的dc值的变化来确定是否要执行对所述体积钳制血压监测设备的重新校准。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是所述测量结果中的脉冲的所述幅度，并且其中，所述分析的步骤包括分析所述测量到的生理特性以确定所述测量结果中的脉冲的所述幅度，并且所述确定的步骤包括基于所述脉冲的所述幅度的变化来确定是否要执行对所述体积钳制血压监测设备的重新校准。

在一些实施例中，血液灌注的所述量度是所述测量到的生理特性中的脉冲的所述形态的特性，并且其中，所述分析的步骤包括确定所述生理特性的所述测量结果中的脉冲的所述形态的特性，并且所述确定的步骤包括基于所述特性的变化来确定是否要执行对所述体积钳制血压监测设备的重新校准。

在一些实施例中，所述方法还包括执行对所述体积钳制bp监测设备的重新校准的步骤。

在一些实施例中，所述执行重新校准的步骤包括通过以下操作来执行重新校准：(i)使用所述第一压力设备将一定范围的压力施加于所述第一身体部分，并且在所述一定范围的压力中的多个压力下使用所述第一ppg传感器获得ppg信号；(ii)分析所获得的ppg信号以选择针对所述第一ppg信号的恒定水平；并且(iii)确定将所述第一压力设备的所述压力与所述用户的所述bp相关的校准函数。

在一些实施例中，所述一定范围的压力包括在将所述第一ppg信号维持在所述恒定水平的先前所要求的所述第一压力设备的压力之上和之下的压力。

在一些实施例中，所述一定范围的压力包括在所述血液灌注已经减少的情况下将所述第一ppg信号维持在所述恒定水平的先前所要求的所述第一压力设备的压力之上的压力。

在一些实施例中，所述一定范围的压力包括在所述血液灌注已经增加的情况下将所述第一ppg信号维持在所述恒定水平的先前所要求的所述第一压力设备的压力之下的压力。

在一些实施例中，所述一定范围的压力的最小值和/或最大值是基于血液灌注的所述变化的幅值来确定的。

在一些实施例中，所述执行重新校准的步骤包括通过重新计算或缩放针对所述第一ppg信号的所述恒定水平或者重新计算或缩放将所述第一压力设备的所述压力与所述用户的所述bp相关的校准函数中的一个或多个校准常数来执行，其中，所述重新计算或缩放基于血液灌注的所述变化的所述幅值。

在一些实施例中，所述第一身体部分是手指。在一些实施例中，所述第二身体部分是另一手指。

根据第三方面，提供了一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质具有被嵌入在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得当由合适的计算机或处理器运行时令所述计算机或处理器执行上面描述的方法中的任一种。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了更清楚地示出可以如何实施本发明，现在将仅通过范例的方式参考附图，其中：

图1是示出随着时间的用户的血压读数的曲线图；

图2示出了根据实施例的范例装置；

图3示出了根据实施例的范例方法；

图4是示出随着时间的用户的ppg测量结果的曲线图；

图5更详细地示出了灌注的变化之前和之后的ppg传感器读数的形状；并且

图6示出了根据优选实施例的备选装置。

具体实施方式

图2示出了根据实施例的用于测量用户的血压(bp)的装置200。所述装置包括用于测量用户的bp的体积钳制bp监测设备202。所述体积钳制bp监测设备包括第一压力设备204、第一光体积描记ppg传感器206和控制单元208，所述第一压力设备204用于将压力施加于用户的第一身体部分，所述第一光体积描记ppg传感器206通过第一压力设备204被保持为紧靠皮肤，用于从用户的第一身体部分获得第一ppg信号，所述控制单元208被配置为：分析第一ppg信号，控制第一压力设备204的压力，并确定用户的bp。

控制单元208被配置为调节第一压力设备204的压力以将第一ppg信号维持在恒定水平(被称为设定点或设定点水平)。控制单元208根据第一压力设备204的压力和在校准流程期间确定的校准函数来确定用户的血压。所述校准流程在下面会更详细地进行描述。

除非在下面另外指示，体积钳制bp监测设备202以常规方式测量用户的bp。

在一些实施例中，第一压力设备204可以包括泵和被设计为被放置在用户的身体部分周围的可充气套件。该套件可以在控制单元208的控制下使用泵进行充气以将压力施加在身体部分上。本领域技术人员应认识到，第一压力设备204可以采用除了可充气套件外的其他形式。优选地，第一压力设备204被配置为被穿戴在用户的手指上，但是在其他实施例中，第一压力设备204被配置为被穿戴在另一身体部分上，例如，用户的手臂、腿或脚趾。在其他实施例中，第一压力设备204可以包括泵送恒定流量的泵以及控制可充气套件的压力增加的多状态阀。

ppg传感器206一般是常规的，并且包括用于朝向身体部分(例如，手指)发出光的光源和用于探测已经透射通过身体部分或已经从身体部分反射的光的光传感器。ppg传感器206向控制单元208输出ppg信号。本领域技术人员应意识到能够用在体积钳制bp监测设备中的合适类型的ppg传感器。在一些实施例中，由ppg传感器206发出的光的波长在氧合血红蛋白和还原血红蛋白的均衡波长(±800nm)处。在该波长处，ppg信号不受血液氧合的改变所影响。

控制单元208可以包括用于控制第一压力设备204的压力并处理来自ppg传感器206的信号的处理电路。控制单元208还可以包括存储器模块，所述存储器模块用于存储用于使得处理电路能够执行根据本发明的方法的计算机可读代码以及针对体积钳制bp监测设备202的操作或在体积钳制bp监测设备202的操作期间所要求的任何其他信息。

如上所述，控制单元208根据第一压力设备204的压力和在校准流程期间确定的校准函数来确定用户的血压。然而，图1图示了当存在血液灌注的变化时误差将会从体积钳制bp监测设备202被引入到bp测量结果。

通常，控制单元208可以被配置为执行对体积钳制bp监测设备202的重新校准，以在某一时间间隔之后或在某个次数的心跳之后确定新的或更新的校准函数。然而，这意味着在灌注的变化已经发生之后可以不用必须执行或不用足够迅速地执行重新校准。

因此，本发明提供了血液灌注被监测，并且重新校准响应于检测到血液灌注的变化或显著变化而被触发或被起始。

因此，根据本发明，除了体积钳制bp监测设备202外，装置200还包括从用户的第二身体部分测量生理特性的第二传感器210，并且装置200被配置为：分析测量到的生理特性以确定用户的血液灌注的量度，并基于血液灌注的变化来确定是否要执行对体积钳制血压监测设备202的重新校准。第二传感器210能够是其测量结果能够被处理以确定血液灌注的量度的任何类型的传感器。第二传感器210是与第一传感器206分开的传感器(即，第二传感器210是与第一传感器206不同的传感器)。第二身体部分是与第一传感器206从其测量ppg信号的身体部分不同的(分开的)身体部分。优选地，第二传感器210是针对用户的第二身体部分获得ppg信号的传感器。

为了避免由第一压力设备204施加在第一身体部分上的压力对测量到的生理特性的任何影响，第二身体部分优选与和第一压力设备204相接触的或受第一压力设备204影响的用户的皮肤的区在物理上分开且不与所述区交叠。在第一身体部分是手指的情况下，第二身体部分可以是同一支手上的另一手指、相对手上的手指或用户的不同身体部分(例如，手臂、腿、耳朵或脚趾)。在第一身体部分不是手指的情况下，第二传感器210可以被定位在手指或另一身体部分(例如，手臂、腿、耳朵或脚趾)上。

在一些实施例中，第二传感器210是被放置为与用户的身体物理接触的传感器。例如，第二传感器210能够是与皮肤相接触的第二ppg传感器。该ppg传感器可以测量处于一个或多个波长处的光的量。在一个实施例中，ppg传感器也能够用于测量血液的氧合。这样的传感器通常被用在医院中，并且被称为spo2(脉搏血氧计)传感器。能够用于与灌注相关的生理测量的其他接触式传感器是例如激光散斑、激光多普勒或皮肤温度传感器。应当注意，皮肤温度与血液灌注相关联；以及血液灌注的增加通常将会提高皮肤温度。

备选地，第二传感器能够是被定位为远离用户且不与用户的皮肤物理接触的传感器。在这种情况下，第二传感器210能够是相机、视频记录器或其他成像设备，并且控制单元208能够根据记录的图像数据来确定血液灌注。在一个实施例中，捕捉的图像被用作用于ppg测量的来源，其中，血液量的变化通过从皮肤朝向相机反射回来的环境光的量来进行测量(其也被称为远程ppg、rppg)。在另一实施例中，捕捉的图像用于使用热感相机的原理来获得关于温度的信息，所述热感相机的原理基于从身体辐照的红外光。在又一实施例中，激光用于照亮身体，并且捕获的图像利用激光散斑分析来进行分析。激光多普勒是能够以非接触模式来使用的技术的另一范例。

本领域技术人员应意识到用于测量灌注的其他类型的传感器。灌注测量也可以通过使用传感器的组合来执行。例如，为了获得针对灌注的量度，可以使用接触式ppg传感器和热感相机两者的信号。

在一些实施例中，第二传感器210能够被连接到控制单元208，并且控制单元208能够处理来自第二传感器210的信号以确定血液灌注的量度。在备选实施例中，装置200可以包括另外的控制单元或其他处理电路，所述另外的控制单元或其他处理电路被配置为处理来自第二传感器210的信号以确定血液灌注的量度并为控制单元208提供血液灌注的量度。在另外的备选实施例中，装置200可以包括另外的控制单元或其他处理电路，所述另外的控制单元或其他处理电路被配置为处理来自第二传感器210的信号以确定血液灌注的量度并确定是否要触发对体积钳制bp监测设备202的重新校准。在该实施例中，所述另外的控制单元或其他处理电路能够被配置为向控制单元208发送信号以触发对体积钳制bp监测设备202的重新校准。

应认识到，图2仅示出了图示本发明的该方面所要求的部件，并且在实际的实施方式中，装置200可以包括除所示出的那些部件外的额外部件。例如，装置200可以额外地包括以下部件，例如，用于使得bp测量结果能够被传达给远程计算机的通信模块、允许用户(例如，第一压力设备204的穿戴者或健康护理专业人员)与bp监测设备交互并且控制所述bp监测设备的一个或多个用户接口部件、和/或用于给装置200供电的电池或其他电源。

图3示出了根据本发明的使用如在图2中示出的装置测量用户的身体部分中的血压的方法。该方法包括使用体积钳制血压监测设备202测量用户的血压的步骤(步骤300)。

该方法还包括测量用户的第二身体部分中的用户的生理特性的步骤(步骤302)。如在上面提及的，生理特性是使用第二传感器210(例如，ppg传感器)来测量的。如在上面提及的，第二传感器210与体积钳制血压监测设备202中的传感器是分开的，并且第二身体部分与第一传感器206从其测量ppg信号的身体部分是分开的(例如，在一些实施例中，第一身体部分和第二身体部分是同一支手上的不同手指)。在步骤304中，测量到的生理特性被分析以确定用户的第二身体部分中的血液灌注的量度。

随着时间获得的血液灌注的测量结果被分析以确定血液灌注的变化，并且基于测量到的血液灌注的变化来确定是否应当执行对体积钳制血压监测设备202的重新校准(步骤306)。

在要执行重新校准的情况下，该方法还包括重新校准体积钳制血压监测设备的步骤(步骤308)。一旦完成了重新校准，该方法就返回到步骤300并开始测量用户的bp。在下面更详细地描述了用于校准和重新校准监测设备202的技术。

应认识到，由于体积钳制bp监测设备202能够用于连续测量用户的bp，因此通常将会在bp监测设备正在根据步骤300测量bp时执行步骤302、304和306。在图3中示出的步骤的顺序因此不应当被认为是限制性的。

如在上面提及的，就血压的测量而言，体积钳制bp监测设备202一般是常规的，并且因此步骤300包括操作体积钳制bp监测设备202以一般常规的方式测量bp。因此，在步骤300中，被放置在身体部分(例如，手指)周围的可充气套件或其他压力设备被充气至特定压力，以便将压力施加在该身体部分中的动脉上。对来自被附接到套件的ppg传感器的信号进行分析。ppg信号的强度取决于身体部分中的动脉的直径，所述动脉的直径继而取决于动脉中的血液量和血压。使用ppg传感器和套件，能够使用闭环控制系统来测量血压，籍此ppg信号的变化用于触发由套件施加的压力的变化，使得动脉被保持在恒定的直径(并且因此ppg信号被保持在恒定值)。这样，当动脉中的压力(并且因此动脉的直径)增加或降低时，套件中压力被增加或被降低以进行补偿。校准函数用于将第一压力设备204的压力与针对用户的bp测量结果相关。

如在上面提及的，在优选实施例中，第二传感器是为第二身体部分提供ppg信号的ppg传感器或其他类型的传感器。图4示出了来自相同实验的用于提供图1的曲线图的ppg信号，其中，ppg信号是从右手的中指上的ppg传感器获得的(其中，体积钳制bp监测设备的套件被附接到右手的食指)。图4示出了两个ppg信号，一个ppg信号是使用红光源获得的(上曲线图)，而另一个ppg信号是使用红外光源获得的(下曲线图)。在两个曲线图中，用户的左手在大约t＝375s处被浸没在冷水中，由此引起血管收缩并且因此引起更低的血液灌注。

如已知的，ppg传感器测量从身体部分(例如，指尖)反射回来或透射通过身体部分(例如，指尖)的光的量。当灌注水平下降时，手足(例如，手指和脚趾)包含更少的血液，并且因此从ppg吸收更少的光，引起ppg传感器的光探测器(光传感器)上的更高信号并且因此引起更高的总ppg信号，这能够在图4中看出(并且在图4的下曲线图中最明显)。总ppg信号水平在本文中被称为低频分量或dc值，并且该dc值在时间尺度上波动大于心跳之间的时间。ppg信号的高频分量(其在本文中被称为ac值)的幅度由心脏的脉动引起。图4的上曲线图中的垂直箭头具有相同的长度，并且示出当左手被放在冷水中并且血液灌注减少时脉冲幅度降低。

此外，当灌注减少时，微血管收缩并且反射的压力波改变，这引起信号中的脉冲的变化的形态。这能够在图5中看出。

图5更详细地示出了脉冲，并且具体示出了根据时间的在冷暴露之前(顶曲线图)和之后(下曲线图)的倒置的ppg信号。该图是从论文“selectedcardiovascularstudiesbasedonphotoplethysmographytechnique”(v.k.jayasree，internationalschoolofphotonics，cochinuniversityofscienceandtechnology，印度，2009年)中的第四章(“investigationsontheeffectoflocalcoldexposureonthephotoplethysmographicsignals”)获得的。它示出了引起灌注的减少的冷暴露对脉冲形态(即，脉冲的形状)的影响。具体地，前面提到的论文中的章节研究了对具有名称“重搏切迹”、“归一化的脉冲宽度”、“皮肤血管舒缩反射”、“面积指数”、“半宽幅度”和“心脏收缩峰值与心脏舒张峰值之间的延迟”的脉冲形态特征的影响。这些特征的定义在该章节中给出。应当注意，通过冷暴露(并且因此灌注的减少)，重搏切迹变得更尖，并且归一化的脉冲宽度、皮肤血管舒缩反射、面积指数、半宽幅度和心脏收缩峰值与心脏舒张峰值之间的延迟减小。

因此，图4和图5展示了当血液灌注减少时，ppg信号的dc值增加，脉冲的幅度减小并且其形态变化。在存在通过血管舒张的灌注的增加(例如如果手从冷水桶中移出并且放入到暖水中)的情况下，dc值、ac幅度和波形形态特性将会沿相反方向变化为上面列出的幅度和波形形态特性，即，幅度将会增加，dc值将会减小，重搏切迹将会变得更不明显，并且归一化的脉冲宽度、皮肤血管舒缩反射、面积指数、半宽幅度和心脏收缩峰值与心脏舒张峰值之间的延迟将会增加。

能够根据ppg信号中的上面提到的特征中的一个或多个来确定针对灌注的量度。然而，根据ppg信号确定针对灌注的量度不限于上面提到的特征，而且也可以包括诸如半峰全宽和最大上升斜率的其他特征。

用户中的血液灌注的量度因此能够在步骤304中通过在恒定接触压力(即正在测量的传感器和身体部分不经受变化的压力)下分析ppg传感器的ppg信号来进行确定；特别地，信号的脉冲幅度、脉冲形态和/或dc值以及这些量度能够随着时间被观察，以确定用于在步骤306中使用的血液灌注的变化。

ppg信号的‘dc’值能够以若干方式来获得。在一些实施例中，ppg信号能够被低通滤波。用于低通滤波的合适的切断频率能够是在心率之下的频率，例如，0.2hz。在备选实施例中，ppg信号的移动平均值能够在若干秒的窗口内被计算。本领域技术人员应意识到ppg信号的低频或dc值能够被确定的其他方式。

在一些实施例中，ppg信号的幅度能够通过确定跨过心跳的信号的每次心跳的最大值和最小值并且从最大值减去最小值来获得。本领域技术人员应意识到ppg信号的幅度能够被确定的其他方式。

在一些实施例中，脉冲的形态的一个或多个特性能够被确定。在一些实施例中，该特性能够包括以下中的任一个或多个：信号中的归一化的脉冲宽度、皮肤血管舒缩反射、面积指数、半宽幅度和心脏收缩峰值和/或心脏舒张峰值之间的延迟。

归一化的脉冲宽度(npw)由以下给出：

npw＝pw/cp(1)

其中，pw是峰宽，并且cp是心动周期。pw是脉冲高度(ph–其是心动周期的最大值与先前的最小值之差)的预定量(例如，10％)处的ppg脉冲的宽度，并且cp是两个相继的心动周期的峰值之间的时间。

皮肤血管舒缩反射(svmr)比由以下给出：

svmr比＝[(bl–mv)/bl]*100(2)

其中，bl是基线值(峰值的最大幅度)，并且mv是最小值(幅度的最小值)。

面积指数基于ppg信号中的在心脏收缩峰值下方的面积与心动周期的其余部分的面积的比的变化。面积指数(ar)由以下给出：

ar＝(a1–a2)/a2(3)

其中，a1是从(例如由最小幅度给出的)心动周期的开始到心脏收缩峰值(峰值幅度)在ppg信号下方的面积，并且a2是从心脏收缩峰值到心动周期的结束在ppg信号下方的面积。本领域技术人员应意识到用于确定a1和a2的各种技术。

半宽幅度(hwa)被定义为在峰值幅度的一半处的ppg脉冲的宽度。本领域技术人员应意识到用于确定hwa的各种技术。

ppg信号具有峰值(心脏收缩峰值)和在早期心脏舒张中的心脏收缩峰值之后的短时间(δt)发生的随后峰值或拐点。该δt是信号中的心脏收缩峰值和/或心脏舒张峰值之间的延迟。

由于在上面描述的ppg信号参数能够受除了血液灌注外的因素(例如，运动(包括呼吸运动))影响，因此在一些实施例中，灌注的量度的可靠性或血液灌注的变化的量度的可靠性通过使用ppg信号参数的组合来改善。因此，在一些实施例中，步骤304能够包括确定两个或更多个与ppg信号不同的参数并且对所述两个或更多个参数进行组合以确定血液灌注的量度。所述组合能够是线性组合或非线性组合(例如，ppg幅度除以dc值)。在另外的实施例或备选实施例中，可靠性能够通过在多次心跳(例如，5次)内对一个或多个参数取平均来改善。然而，由于已知ppg信号随着呼吸速率而变化，因此在足够次数的跳动内获得平均值以覆盖两个或更多个呼吸循环是更优选的。

如在上面描述的，在随着时间确定了血液灌注的量度和血液灌注的变化之后，步骤306包括基于灌注的变化来确定是否要执行重新校准。在一些实施例中，当存在血液灌注的显著变化时，能够触发重新校准。在一些实施例中，显著变化能够对应于来自当监测设备202上一次被校准或被重新校准时的血液灌注的血液灌注的至少10％的变化(即，血液灌注的量度的至少10％变化)。在其他实施例中，显著变化能够对应于至少20％、或一些其他合适的百分比值的变化。

在一些实施例中，血液灌注的显著变化能够通过比较测量到的血液灌注变化与阈值来识别。阈值可以是针对每个用户或针对用户群(例如，相同年龄或性别的用户)相同的绝对值。备选地，阈值可以是用户特异性的，并且针对每个用户基于其具体特性来进行计算。

在一些实施例中，血液灌注的显著变化能够通过比较灌注量度与灌注量度的长期趋势并使用某一比率作为用于重新校准的触发来识别。在一些实施例中，趋势测量能够通过计算时间窗口(例如，1分钟)内的血液灌注量度的移动平均值并基于与当前的灌注量度的比较确定是否要执行重新校准来获得。例如，如果当前的灌注量度在某一比率之下或之上，则存在血液灌注的显著变化并且应当开始重新校准。例如，如果灌注当前(当前的灌注量度)<0.9x灌注趋势(移动平均值)，则应当开始重新校准。

本领域技术人员应意识到血液灌注的显著变化能够根据血液灌注的量度来进行确定的其他方式。

在一些实施例中，当响应于检测到血液灌注的显著变化而触发重新校准时，能够以常规方式执行校准/重新校准。亦即，重新校准能够包括执行如在下面描述的监测设备202的全校准。

传感器值到实际血压读数的校准由三个步骤组成。在第一步骤中，动脉的无应力体积必须被发现，即，光强度的dc设定点值必须被确定。在第二步骤中，套件(或其他压力设备)中的压力波形必须被转变为血压波形。在第三步骤中，血压波形必须被转变为与用户相关的血压波形。

无应力体积(设定点光强度)能够被确定如下。在校准或重新校准流程期间，当ppg传感器206的ppg信号的响应被评估时，由第一压力设备204通常以逐步的方式施加一定范围的压力。这使得能够选择由ppg传感器206测量到的光水平，在血压测量期间(在(重新)校准流程完成之后)，所述ppg传感器206通过改变第一压力设备204的压力而被保持恒定。设定点的确定一般依赖于得到的ppg信号中的脉冲的幅度和/或波形。在“physiocal,calibratingfingervascularphysiologyforfinapres”(k.h.wesseling等人，homeostasis，1995年，第36卷，第67-82页)中给出了如何能够选择该设定点的范例。例如，设定点选择的一种方法是使用恒定外部压力下的ppg幅度最大时的光强度。当设定点已经被确定时，压力设备204用于将光强度保持在期望的设定点水平。

第二步骤是要将第一压力设备204的压力p与外部压力被施加于的动脉的血压bp设备_位置相关。试图类似于这种关系的函数被称为fp2bp。以其广泛的形式，fp2bp取决于如下参数：第一压力设备204与动脉之间组织的弹性、套件顺应性(在套件被用作第一压力设备的情况下)、设定点的光水平和导出设定点的方法。bp设备_位置与p之间的关系因此能够被表示为：

bp设备_位置＝fp2bp(p，设定点，套件_顺应性，组织_弹性，...)(4)

套件顺应性和组织弹性的影响可以被忽略或仅被确定一次。因此，以其最简单的形式，fp2bp＝p。

在第三步骤中，感兴趣位置处的血压bp最终_位置需要从bp设备_位置导出。在手指套件用作第一压力设备204的最简单的范例中，bp设备_位置是手指动脉中的血压，而bp最终_位置是上臂中的肱动脉中的血压。上臂中的肱动脉是最可能的，这是因为由于通常在上臂处确定血压测量结果，因此临床医生熟悉其血压值。传递函数f传递将bp设备_位置与bp最终_位置相联系。它可以是能够考虑用户的年龄和性别以及可能的权重或其他参数的经验确定的函数。bp设备_位置与bp最终_位置之间的关系然后能够被表示为：

bp最终_位置＝f传递(bp设备_位置，年龄，性别，...)(5)

传递函数也可以是(例如利用手臂套件)利用感兴趣位置处的额外血压测量结果而确定的用户特异性函数。设备位置处的血压波形然后被缩放，使得其最大值与额外测量结果的心脏收缩值一致，并且最小值与额外测量结果的心脏舒张值一致。因此，f传递可以被表示为

f传递＝a*bp设备_位置+b(6)

其中，a和b是校准常数。

另一种可能是，例如如果体积钳制测量是在手指处完成的并且临床医生对手指动脉的血压感兴趣，或者如果对上臂执行体积钳制方法，则感兴趣位置是测量位置。在那些情况下，f传递等于1。

将等式(4)代入等式(5)中给出了第一压力设备204的压力p与感兴趣位置处的血压bp最终_位置之间的关系：

bp最终_位置＝f传递(fp2bp(p，设定点，...)，...)(7)

该关系被称为校准函数。应当注意，尽管在上面被描述为三个步骤的流程，但是步骤二(确定bp设备_位置与p之间的关系)和步骤三(bp最终_位置与bp设备_位置之间的关系)能够被合并，因为无需执行bp设备_位置的中间计算。

在备选实施例中，当响应于检测到血液灌注的显著变化而触发重新校准而非执行如在上面描述的全校准/重新校准流程时，关于灌注的变化的信息能够用于使重新校准时间最小化。具体地，灌注已经变化(即，增加或减少)的“方向”指示重新校准应当发生的“方向”，并且在一些实施例中，该信息能够用于通过限制需要被施加以便确定设定点的压力的范围来缩短完成重新校准流程的第一步骤所花费的时间。换言之，通常在全校准流程的第一步骤中被施加的压力的大范围能够通过使用关于灌注的变化的信息来减小。

例如，当血液灌注已经减少时并且在执行任何重新校准之前，正在测量血压的压力设备204的压力被降低以便保持压力设备内部的传感器206的ppg信号恒定。如果重新校准由于灌注的减少而被触发，则已经知晓压力设备204的当前压力太低，并且压力设备204的压力应当在重新校准期间被增加。

因此，完成重新校准所花费的时间能够被减少，这是因为在重新校准期间不存在对通过比压力设备204的当前压力更低的压力进行工作的需要。

对于灌注的增加，在相反方向进行应用。因此，当存在血液灌注的增加时，压力设备204的压力将会被增加以保持ppg信号恒定，并且因此重新校准将会需要降低压力设备204的压力。高于压力设备204的当前压力的压力因此能够从在重新校准期间评估的压力的范围中排除。

在另外的实施例或备选实施例中，灌注的变化的幅值能够用于减小(或进一步减小)在重新校准期间评估的压力的范围。例如在存在灌注的大变化的情况下，在重新校准期间仅会需要考虑与当前压力相差大于一定量的压力。同样地，在存在灌注的小变化(但是足以触发重新校准)的情况下，仅会需要考虑在当前压力的一定量或范围内的压力。

在备选实施例中，当重新校准由于血液灌注的变化而被触发而非执行压力设备204在第一步骤中经历一定范围的压力或有限范围的压力的重新校准时，第一步骤能够被跳过，并且在步骤308的重新校准能够包括基于测量到的灌注的变化而重新计算或缩放校准函数中的一个或多个校准常数或设定点。这具有以下优点：迅速的重新校准能够被执行，而不必在全校准流程中循环通过一定范围的压力。在一些实施例中，这种“重新计算”能够包括改变应该由正在用于血压测量的压力设备204中的第一ppg传感器206探测的光的量(设定点)的值。

例如，假如在步骤304中测量具有百分比x的血液灌注的增加，并且这种变化触发重新校准。灌注的增加将会引起由压力设备204中的ppg传感器206探测的光的量以系数y(其与灌注的增加的量相关)减少。由于体积钳制方法是基于调节压力设备204的压力以保持动脉的体积恒定并因此保持由ppg传感器206探测的光的量恒定(处于目标值)，因此通过以系数y减小ppg信号的目标值来补偿灌注的变化是可能的。备选地，设定点光强度可以被维持在相同水平，并且校准函数(作为p的函数的bp最终_位置)反而向下移位。在另一备选方案中，设定点光强度和校准函数两者都能够被改变。设定点被改变或校准函数被移位的量取决于灌注的变化的量。相同原理能够被应用于灌注的减少。

血液灌注的变化(其能够是百分比变化x或变化的幅值的一些其他量度)与测量到的光强度改变(y)和/或校准函数改变的对应系数之间的关系能够被确定并且被存储在控制单元中，以使得校准常数(例如，目标光强度)的重新计算能够被迅速地执行。在一些实施例中，x与y之间的关系对于所有用户都是相同的，但是在其他实施例中，该关系能够取决于一个或多个用户特异性参数，例如，用户的年龄、性别、种族和肤色。在另外的实施例中，用户特异性关系能够由装置200例如通过在不同的灌注量下获得ppg测量结果来确定，所述不同的灌注量可以例如由用户故意将四肢放在冷水或暖水中(或放入处于一定范围的不同温度的水内)、通过锻炼或利用药物来引起。

在设定点和校准函数已经被确定(通过全校准/重新校准流程或通过其中第一步骤被减少或被跳过的校准/重新校准流程)之后，bp监测设备202能够通过控制第一压力设备204的压力p使得由ppg传感器206测量的光水平被保持恒定在设定点而常规地测量血压bp最终_位置，其中，校准函数用于从p计算bp最终_位置。

如在上面描述的，体积钳制bp监测设备能够用于提供用户的bp的连续量度。然而，体积钳制手指(或其他身体部分)很长一段时间(例如。多于一小时)是不舒服的，并且可能会具有副作用，因此会需要在恢复bp测量之前使该体部分休息一段时间。因此，包括第二套件或其他压力设备以及相关联的ppg传感器的体积钳制bp监测设备是可用的，所述第二套件或其他压力设备以及相关联的ppg传感器能够被放在用户的不同身体部分上，并且当第一套件(或其他第一压力设备)被放气以使第一身体部分休息时，所述第二套件或其他压力设备以及相关联的ppg传感器能够用于从该身体部分测量用户的bp。示范性bp监测设备包括两个手指套件，并且监测设备在测量第一手指中的bp与测量第二手指中的bp之间交替。

因此，在当前可用的双套件体积钳制bp监测设备中，仅一个套件和相关联的ppg传感器用于在任何给定的时间测量用户的bp。另一套件被放气，并且来自相关联的ppg传感器的测量结果不用于确定用户的bp。

因此，在优选实施例中，上面描述的本发明被实施在双压力设备体积钳制bp监测设备中，并且在任何给定的时间，正在用于测量用户的bp的ppg传感器用于获得被分析以确定用户中的血液灌注的量度的ppg信号。

图6示出了根据优选实施例的装置。装置600包括如在图2中示出的体积钳制血压监测设备202。因此，体积钳制血压监测设备202包括第一压力设备204(例如，套件)和从第一压力设备204将压力施加于的身体部分测量ppg信号的相关联的第一ppg传感器206。第一压力设备204和第一ppg传感器206被连接到控制单元208。

在该优选实施例中，体积钳制血压监测设备202还包括被连接到控制单元208的第二压力设备604和第二ppg传感器606。第二压力设备604要被放置在用户的第二身体部分(例如，与第一压力设备204不同的手指)上或周围，并且第二ppg传感器606从用户的第二身体部分测量ppg信号。优选地，第二压力设备604和第二ppg传感器606分别是与第一压力设备204和第一ppg传感器206(其实施例在上面关于图2进行了描述)相同的类型。

控制单元208被配置为交替地使用第一压力设备204和第一ppg传感器206来测量用户的bp以及使用第二压力设备604和第二ppg传感器606来测量用户的bp。亦即，bp监测设备202使用第一压力设备204将压力施加于第一身体部分，并且使用第一ppg传感器206获得ppg信号。控制单元208如在上面关于图2和图3描述的那样操作以控制由第一压力设备204施加的压力将由第一ppg传感器206测量的ppg信号维持在恒定水平。此时，第二压力设备604和第二ppg传感器606不用于测量用户的bp(因此例如第二压力设备604不会将显著的压力施加于用户的第二身体部分)。替代地并且根据该优选实施例，第二ppg传感器606用于从用户的第二身体部分获得ppg信号，并且该ppg信号由控制单元208进行分析以确定血液灌注的量度，并且确定是否要响应于检测到的灌注的变化而触发重新校准。

在需要的时候(例如，在预定间隔之后或当一些其他标准满足时)，控制单元208能够切换为使用第二压力设备604和第二ppg传感器606来测量用户的bp。亦即，bp监测设备202使用第二压力设备604将压力施加于第二身体部分，并且使用第二ppg传感器606获得ppg信号。控制单元208如在上面关于图2和图3描述的那样操作以控制由第二压力设备604施加的压力将由第二ppg传感器606测量的ppg信号维持在恒定水平。此时，第一压力设备204和第一ppg传感器206不用于测量用户的bp(因此例如第一压力设备204不会将显著的压力施加于用户的第一身体部分)。替代地并且根据该优选实施例，第一ppg传感器206用于从用户的第一身体部分获得ppg信号，并且该ppg信号由控制单元208进行分析以确定血液灌注的量度，并且确定是否要响应于检测到的灌注的变化而触发重新校准。

为获得具有低噪声的良好ppg信号，ppg传感器必须与皮肤良好接触。因此，为了改善出于确定血液灌注的目的而获得的ppg信号的质量，当另一压力设备和ppg传感器正在用于测量用户的bp时，与该ppg传感器相关联的压力设备能够用于将压力施加于ppg传感器以改善该传感器与皮肤的接触。

因此，在压力设备204、604是套件而非当bp监测设备202切换为使用第二套件604来测量bp时将第一套件204完全放气的优选实施例中，控制单元208将第一套件204部分地放气，使得它仍然将一些压力施加于第一ppg传感器206以提供用于测量血液灌注的信号。这种部分放气(其也能够被视为从大气压的部分充气)允许身体部分休息并从在bp测量期间经历的连续压力恢复，同时仍然允许获得良好质量的ppg信号。由压力设备204、604施加的压力应当高到足以使ppg传感器与身体部分之间充分接触，而且不低到足以对用户的血液动力学或舒适性有任何不利影响。这可以例如使用5至15mmhg的压力来实现，但是也设想该范围之外的压力也可以是适当的。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

在权利要求中，应当注意，“一种用于测量血压的装置”和“一种用于测量血压的方法”不一定意指血压的值作为输出被给予用户或护理者，而是它也可以是或备选地是使用该方法的装置或系统使用第一压力设备204的压力和/或与该装置/系统内部的第一压力设备204的压力相关联的血压来导出(一个或多个)其他血液动力学/心血管参数(例如，心输出量、血管阻力、动脉硬度和每搏量)。