一种带脉搏波检测的柯氏音血压检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及医疗检测技术领域，具体为一种带脉搏波检测的柯氏音血压检测装置及其检测方法。

背景技术：

血压是反映心血管系统状态的重要的生理参数。特别是近年来,高血压在中老年人群中的发病率不断上升(据统计已达15％-20％)，而且常常是引起心血管系统一些疾病的重要因素，收缩压增高主要影响左室舒张功能，舒张压增高主要影响左室收缩功能，而对左室舒张功能无明显影响。一般人舒张压随年龄增长至55岁左右达高峰，而收缩压延至70岁左右达高峰，所以脉压差较大，老年人常以收缩压增高为主；因此血压的准确检测在临床和保健工作中变得越来越重要，对于血压的测量，一般有柯氏音听诊法和示波法，传统电子血压计多采用示波法原理测量血压，该方法操作简单，不需要听诊器，但该方法是根据统计学和经验公式，对于个体测量误差较大。柯氏音听诊法多应用于水银血压计测量人体血压，柯氏音听诊法近百年来已成为临床医学检测血压的“金标准”，但该方法受制于测量人的经验，主观判断影响，容易受环境噪声干扰。

脉搏波作为与人体心血管活动息息相关的最灵敏可靠的信息来源，其在动脉管系传输中，不仅受心脏本身的影响，还会在下游不同位置的各级分支中不断反射，受流经各级动脉及分支中各种生理病理因素如血管阻力、血管壁弹性和血液黏性等的影响，因而从下游外周动脉反射回来的反射波强度和波形随不同生理病理因素变化将会有很大差异，这个反射波信息与原来从心脏出发的脉搏波相叠加后表现出的脉搏波不同的波形特征，使脉搏波中蕴藏着极丰富的心血管系统生理病理信息。脉搏波的形态(波的形状)、强度(波的幅值)、速率(波的速度)与节律(波的周期)等方面的综合是评价人体心血管系统生理病理状态的重要依据。如脉搏的节律变化诊断多种心血管疾病测量血压。因此，利用柯氏音原理设计一款血压测量和脉搏波检测与一体，测量精准、携带方便的检测装置尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带脉搏波检测的柯氏音血压检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带脉搏波检测的柯氏音血压检测装置，包括用于检测袖带内压力信号的压力传感器，以及用于分析和处理柯氏音的柯氏音拾取装置，所述压力传感器包括有袖带压力检测电路以及脉搏波采集和滤波电路，所述柯氏音拾取装置包括有柯氏音信号采集和处理电路。

所述柯氏音拾取装置和压力传感器的输出端均连接有下位机，所述下位机分别连接有上位机、电源管理模块以及驱动电路。

所述上位机提取脉搏波特征点和以脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波波形特征量k值,根据特征点的位置得到脉搏波的形态、强度与节律，其中以脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波波形特征量k值，其定义为：

其中，pm为平均动脉压，等于一个心动周期中脉搏压力p(t)的平均值，ps，pd分别为收缩压和舒张压。

所述压力传感器的型号为mpxv5050gp。

所述下位机设置为型号stm32f103rct6的单片机。

所述柯氏音拾取装置的一端安装有听诊器听头，另一端连接有驻极体麦克风。

一种具有柯氏音血压检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一，关闭气阀并对袖带充气，采集压力传感器直流分量，判断气压值是否大于阀值，若大于阀值，执行下一步骤，若小于阀值，重新执行步骤一；

步骤二，停止对袖带充气，提取和分析柯氏音信号的某一频率分量，并采集压力传感器直流分量，判断是否出现柯氏音，若出现柯氏音，记录所述袖带为收缩压，若柯氏音消失，记录所述袖带的压力值为舒张压；

步骤三，打开气阀充气，当气压值达到设定值时停止对袖带充气，并将脉搏波和血压值发送至上位机；

步骤四，得出脉搏参数，出示测试结果。

所述柯氏音信号的频率分量为x(t)：

x(t)＝asin(ωkt)；

其中，声压为：

上述式中，xk、xk-1分别为(k-1)t和kt时刻的采样值，可求得柯氏音的声强i：

式中，为平均声压，介质密度ρ和声速v为常数，柯氏音声强与采样信号差分的平方成正比，该公式用于计算出柯氏音的声强并判断柯氏音出现和消失的时刻。

由上述技术方案可知，本发明提供一种带脉搏波检测的柯氏音血压检测装置，该设备在测量血压的同时还提供脉搏波的检测与分析，并结合血压信息和系统大数据给出测量报告和建议，及时了解自己身体健康状况，并进行科学有效的训练。

附图说明

图1为本发明系统原理图；

图2为本发明系统程序框图；

图3为本发明袖带结构示意图。

图4为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种带脉搏波检测的柯氏音血压检测装置，包括用于检测袖带102内压力信号的压力传感器104，以及用于分析和处理柯氏音的柯氏音拾取装置103，所述压力传感器104包括有袖带压力检测电路106以及脉搏波采集和滤波电路107，所述柯氏音拾取装置103包括有柯氏音信号采集和处理电路105。

如图1所示，所述单片机101同时连接有电源模块110、气阀113、气阀114、驱动电路108和上位机，本实施例优选平板电脑112作为上位机发出操控命令，所述的驱动电路108连接有气泵109，脉搏波检测和分析是通过压力传感器104检测袖带102内的压力信号，经脉搏波采集和滤波电路107以及袖带压力检测电路106提取被测试者的脉搏波信号，通过单片机101的a/d转换器转换通道将模拟信号转换为数字信号，通过usb连接线发送至平板电脑112，通过系统分析得到脉搏波中的特征点数据，从而得到心血管系统生理病理信息；所述的压力传感器104的型号为mpxv5050gp。

如图3所示，所述柯氏音拾取装置的一端为听诊器听头3，测试时随袖带102绑扎于被测试者手臂处，其另一端通过气管4连接到驻极体麦克风，并结合音频放大器将震动的声音信号转化为模拟电压信号，其音频放大器型号为tpa3110d2；气管2连接到压力传感器，通过单片机的a/d转换器转换通道将模拟电压信号转换为数字信号，并由单片机内部运算判断柯氏音出现和消失得到被测试者的收缩压和舒张压。

如图3所示，该种柯氏音血压检测装置包括上壳8、底壳11和平板电脑5，平板电脑5放置于上壳8的凹槽内并用螺丝固定。底壳11内安装有pcb电路板及气阀113、气阀114、气泵109，所述柯氏音信号采集和处理电路105袖带压力检测电路106、脉搏波采集和滤波电路107及压力传感器104等均位于pcb电路板上。pcb电路板与平板电脑的usb连接线在壳体内部连接，上壳8和底壳11可通过螺丝固定。在壳体上设置有用于电源开关的按键6，以及用于紧急泄气的按键7，当测试时身体感觉不适可以通过按下该按键7快速终止测试并释放出袖带102内的剩余气体。接口9为袖带102气管接口，通过该接口9连接在壳体内部pcb电路板的压力传感器104上。接口10为听诊器连接管接口，通过该接口10连接在壳体内电路的驻极体麦克风上。

该运算通过上位机提取脉搏波特征点和以脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波波形特征量k值,根据特征点的位置得到脉搏波的形态、强度与节律，其中以脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波波形特征量k值，其定义为：

其中，pm为平均动脉压，等于一个心动周期中脉搏压力p(t)的平均值，ps，pd分别为收缩压和舒张压。

本实施例所述的下位机设置为型号stm32f103rct6的单片机101，下位机通过编程，完成对气阀113、气阀114以及对气泵109的控制，同时完成对脉搏波信号的a/d转换及滤波、袖带102压力信号的a/d转换及压力的标定、袖带102的柯氏音的提取及根据柯氏音和袖带102压力值计算出被测试者的收缩压和舒张压及与上位机系统的通信。

上位机提取脉搏波特征点和以脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波波形特征量k值,根据特征点的位置可以得到脉搏波的形态(波的形状)、强度(波的幅值)与节律(波的周期)等信息，通过对被测试者血压信息和脉搏信息得出测试结果，以脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波波形特征量k值，其定义为：

rm＝pd+k(ps-pd)

该种具有柯氏音血压检测装置的检测方法，包括以下步骤；

步骤一，关闭气阀并对袖带102充气，采集压力传感器104直流分量，判断气压值是否大于阀值，若大于阀值，执行下一步骤，若小于阀值，重新执行步骤一；

步骤二，停止对袖带102充气，提取和分析柯氏音信号的某一频率分量，并采集压力传感器104直流分量，判断是否出现柯氏音，若出现柯氏音，记录所述袖带102为收缩压，若柯氏音消失，记录所述袖带102的压力值为舒张压；

步骤三，打开气阀充气，当气压值达到设定值时停止对袖带102充气，并将脉搏波和血压值发送至上位机；

步骤四，得出脉搏参数，出示测试结果。

如图2所示，通过上位机的登陆系统进入测试模式，首先关闭气阀113、气阀114，并通过气泵109对袖带102内充气，单片机101上adc模拟转换器采集压力传感器104直流分量并计算出袖带102的压力值，当气压值大于气阀的阀值时，气泵109停止充气，当不大于阀值时，重新关闭气阀113、气阀114并通过气泵109充气，直至气压值大于设定的阀值；当气阀109停止充气，打开气阀1，并以设定的5mmhg/s速度放气，此时采集柯氏音信号，在采集信号的同时单片机101上adc模拟转换器采集压力传感器104直流分量并计算出袖带102的压力值，提取和分析柯氏音信号的某一频率分量，并采集压力传感器104直流分量，判断是否出现柯氏音，若出现柯氏音，记录所述袖带102为收缩压，若柯氏音消失，记录所述袖带102的压力值为舒张压；最后打开气阀114泄气并对袖带102充气，当袖带102内的气压值大于70mmhg时，停止充气并将脉搏波和血压值发送至上位机，上位机根据脉搏波信号计算相应的脉搏参数，最终得出测试者的测试结果。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。