专利名称：血压与血氧饱和度的同时检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种血压与血氧饱和度的同时检测装置及检测方法，属于桡骨动脉检测技术领域。
背景技术：
目前，在临床或日常健康检测时的血压间接测量方法有多种。例如，传统的以上臂肱动脉为检测对象的基于柯氏法的水银式血压计血压测量方法；以手腕处的桡骨动脉为检测对象的基于压力示波法的电子血压计血压测量方法，以及基于容积振动法的电子血压计血压测量方法；以指动脉为检测对象的基于容积振动法的电子血压计血压测量方法等。而对于血氧饱和度的间接测量方法通常是以指动脉为检测对象，采用双波长分光法进行动脉血的血氧饱和度测量。在使用上述方法对血压和血氧饱和度进行测量时，血压的测量需要 单独的血压计，血氧饱和度的测量也需要单独的血氧饱和度检测仪。即便是使用多功能检测仪来同时测量血压与血氧饱和度，其内部的测量过程还是分别采用单独的光电传感器来实现的，两者不能兼用。这样，就造成了检测装置的电子元件多及结构复杂等问题；同时，这种方法也不能实现对静脉血的血氧饱和度的间接测量。

发明内容
本发明是为了解决现有血压与血氧饱和度的检测需要分别采用单独的传感器来实现，造成检测装置的电子元件多及结构复杂的问题，提供一种血压与血氧饱和度的同时检测装置及检测方法。本发明所述血压与血氧饱和度的同时检测装置，它包括袖带，它还包括脉冲发生器、光电容积传感器、波峰保持器、第一高通滤波器、第一低通滤波器、第二高通滤波器、第二低通滤波器、A/D转换器、D/A转换器、计算机、电空变换器、气泵、功率放大器和压力传感器，气泵通过管路为袖带供气，电空变换器设置在气泵与袖带之间的管路上，电空变换器的控制信号输入端连接功率放大器的控制信号输出端，功率放大器的控制信号输入端连接D/A转换器的模拟信号输出端，D/A转换器的数字信号输入端连接计算机的控制信号输出端；压力传感器的压力采集端通过管路与电空变换器和袖带之间的管路连通，压力传感器的压力信号输出端连接A/D转换器的压力信号输入端；光电容积传感器设置于袖带内，光电容积传感器由第一波长发光二极管、第二波长发光二极管和光电二极管组成，脉冲发生器的第一脉冲信号输出端连接第一波长发光二极管的脉冲信号输入端，脉冲发生器的第二脉冲信号输出端连接第二波长发光二极管的脉冲信号输入端，脉冲发生器的第三脉冲信号输出端连接光电二极管的第一驱动信号输入端，脉冲发生器的第四脉冲信号输出端连接光电二极管的第二驱动信号输入端，脉冲发生器的第一脉冲信号和第三脉冲信号同时导通或关闭，脉冲发生器的第二脉冲信号和第四脉冲信号同时关闭或导通，光电二极管分别用于采集第一波长发光二极管和第二波长发光二极管的光电容积信号，光电二极管的采集信号输出端连接波峰保持器的采集信号输入端，波峰保持器的对应于第一波长发光二极管的波长信号输出端同时连接第一高通滤波器的光波信号输入端和第一低通滤波器和光波信号输入端，第一高通滤波器的光波信号输出端连接A/D转换器的第一模拟信号输入端,第一低通滤波器的光波信号输出端连接A/D转换器的第二模拟信号输入端，波峰保持器的对应于第二波长发光二极管的波长信号输出端同时连接第二高通滤波器的光波信号输入端和第二低通滤波器和光波信号输入端，第二高通滤波器的光波信号输出端连接A/D转换器的第三模拟信号输入端,第二低通滤波器的光波信号输出端连接A/D转换器的第四模拟信号输入端，A/D转换器的 数字信号输出端连接计算机的采集信号输入端。第一波长发光二极管的发光波长为940nm,第二波长发光二极管的发光波长为805nm，光电二极管的感光波长中心范围为805nm至940nm。脉冲发生器的驱动频率为500Hz。所述脉冲发生器的第一脉冲信号和第二脉冲信号的关系为在脉冲发生器脉冲信号的一个循环周期内，第一脉冲信号和第二脉冲信号的导通时间各为1/3周期，第一脉冲信号和第二脉冲信号交替导通或关闭的时间差为1/6周期。基于上述血压与血氧饱和度的同时检测装置的血压与血氧饱和度的同时检测方法，它包括以下步骤步骤一将光电容积传感器设置在袖带内表面与皮肤的接触面之间；步骤二 通过调节电空变换器来调节进入袖带内的进气量，使袖带内的压力以5mmHg/S的速率上升，直至达到规定的压力；步骤三控制脉冲发生器输出四个脉冲信号，使脉冲发生器的第一脉冲信号和第三脉冲信号同时导通的同时，第二脉冲信号和第四脉冲信号同时关闭；脉冲发生器的第二脉冲信号和第四脉冲信号同时导通的同时，第一脉冲信号和第三脉冲信号同时关闭，来实现对两个发光二极管的间歇驱动，同时光电二极管在每个发光二极管分别点亮的同时，采集相应的发光二极管的光电容积信号；步骤四波峰保持器根据脉冲发生器的脉冲逻辑将光电二极管检测获得的两种波长的反射光信号分别输出，由计算机对所有的采集数据进行处理，获得被检测部位的血压与血氧饱和度数值。步骤四中计算机对采集数据进行处理获得血压数值的方法为计算机将A/D转换器采集获得的第二高通滤波器的光波信号与压力传感器采集获得的袖带内的压力信号采用容积振动法进行计算，得到平均血压和伸缩压的数值，并经计算得到舒张压的数值。步骤四中计算机对采集数据进行处理获得血氧饱和度数值的方法为首先，当被检测部位没有受到袖带压迫时，其吸光度AAi为
= iog(ii /Iv)=(4bcam+4hoC°moK + (4,0,+4^k)dv+dt + 圹Ic/1为入射光量，Ιλι为反射光量，λ =λ1，λ 2，λ I为对应于第一波长发光二极管的光波信号，A 2为对应于第二波长发光二极管的光波信号，￡^6为还原血红蛋白Hb的吸光系数，
为动脉血液的还原血红蛋白Hb浓度，为氧合血红蛋白Hbo的吸光系数，乙为动脉血液的氧合血红蛋白Hbo浓度，da为动脉血液的光路长度，为动脉血液的还原血红蛋白Hb浓度，为动脉血液的氧合血红蛋白Hbo浓度，dv为静脉血液的光路长度，￡·/力肌肉组织的吸光系数，Ct为肌肉组织的浓度，dt为肌肉组织的光路长度，为散乱光的吸收；当被检测部位受到的袖带压迫使动脉血管不发生变化，只有静脉血管发生变化时，对应于第一波长发光二极管的波长λ I和第二波长发光二极管的波长λ2分别在V1W
态下的吸光度、 Α、和V2状态下的吸光度AAi和A=分别为··
权利要求
1.一种血压与血氧饱和度的同时检测装置，它包括袖带(1)，其特征在于它还包括脉冲发生器(2)、光电容积传感器(3)、波峰保持器(4)、第一高通滤波器(5-1)、第一低通滤波器(5-2)、第二高通滤波器(5-3)、第二低通滤波器(5-4)、A/D转换器(6)、D/A转换器(7)、计算机(8)、电空变换器(9)、气泵(10)、功率放大器(11)和压力传感器(12)， 气泵(10)通过管路为袖带(I)供气，电空变换器(9)设置在气泵(10)与袖带(I)之间的管路上，电空变换器(9)的控制信号输入端连接功率放大器(11)的控制信号输出端，功率放大器(11)的控制信号输入端连接D/A转换器(7)的模拟信号输出端，D/A转换器(7)的数字信号输入端连接计算机(8)的控制信号输出端； 压力传感器(12)的压力采集端通过管路与电空变换器(9)和袖带(I)之间的管路连通，压力传感器(12)的压力信号输出端连接A/D转换器(6)的压力信号输入端； 光电容积传感器(3)设置于袖带(I)内，光电容积传感器(3)由第一波长发光二极管、第二波长发光二极管和光电二极管组成，脉冲发生器(2)的第一脉冲信号输出端连接第一波长发光二极管的脉冲信号输入端，脉冲发生器(2)的第二脉冲信号输出端连接第二波长发光二极管的脉冲信号输入端，脉冲发生器(2)的第三脉冲信号输出端连接光电二极管的第一驱动信号输入端，脉冲发生器(2)的第四脉冲信号输出端连接光电二极管的第二驱动信号输入端，脉冲发生器(2 )的第一脉冲信号和第三脉冲信号同时导通或关闭,脉冲发生器(2)的第二脉冲信号和第四脉冲信号同时关闭或导通，光电二极管分别用于采集第一波长发光二极管和第二波长发光二极管的光电容积信号，光电二极管的采集信号输出端连接波峰保持器(4)的采集信号输入端，波峰保持器(4)的对应于第一波长发光二极管的波长信号输出端同时连接第一高通滤波器(5-1)的光波信号输入端和第一低通滤波器(5-2)和光波信号输入端，第一高通滤波器(5-1)的光波信号输出端连接A/D转换器(6)的第一模拟信号输入端，第一低通滤波器(5-2)的光波信号输出端连接A/D转换器(6)的第二模拟信号输入端，波峰保持器(4)的对应于第二波长发光二极管的波长信号输出端同时连接第二高通滤波器(5-3)的光波信号输入端和第二低通滤波器(5-4)和光波信号输入端,第二高通滤波器(5-3 )的光波信号输出端连接A/D转换器(6 )的第三模拟信号输入端,第二低通滤波器(5-4)的光波信号输出端连接A/D转换器(6)的第四模拟信号输入端，A/D转换器(6)的数字信号输出端连接计算机(8)的采集信号输入端。
2.根据权利要求I所述的血压与血氧饱和度的同时检测装置，其特征在于第一波长发光二极管的发光波长为940nm,第二波长发光二极管的发光波长为805nm,光电二极管的感光波长中心范围为805nm至940nm。
3.根据权利要求I或2所述的血压与血氧饱和度的同时检测装置，其特征在于脉冲发生器(2)的驱动频率为500Hz。
4.根据权利要求I或2所述的血压与血氧饱和度的同时检测装置，其特征在于所述脉冲发生器(2)的第一脉冲信号和第二脉冲信号的关系为在脉冲发生器(2)脉冲信号的一个循环周期内，第一脉冲信号和第二脉冲信号的导通时间各为1/3周期，第一脉冲信号和第二脉冲信号交替导通或关闭的时间差为1/6周期。
5.一种基于权利要求I所述血压与血氧饱和度的同时检测装置的血压与血氧饱和度的同时检测方法，其特征在于它包括以下步骤 步骤一将光电容积传感器(3)设置在袖带(I)内表面与皮肤的接触面之间；步骤二 通过调节电空变换器(9)来调节进入袖带(I)内的进气量，使袖带(I)内的压力以5mmHg/S的速率上升，直至达到规定的压力； 步骤三控制脉冲发生器(2)输出四个脉冲信号，使脉冲发生器(2)的第一脉冲信号和第三脉冲信号同时导通的同时，第二脉冲信号和第四脉冲信号同时关闭；脉冲发生器(2)的第二脉冲信号和第四脉冲信号同时导通的同时，第一脉冲信号和第三脉冲信号同时关闭，来实现对两个发光二极管的间歇驱动，同时光电二极管在每个发光二极管分别点亮的同时，采集相应的发光二极管的光电容积信号； 步骤四波峰保持器(4)根据脉冲发生器(2)的脉冲逻辑将光电二极管检测获得的两种波长的反射光信号分别输出，由计算机(8)对所有的采集数据进行处理，获得被检测部位的血压与血氧饱和度数值。
6.根据权利要求5所述的血压与血氧饱和度的同时检测方法，其特征在于步骤四中计算机(8)对采集数据进行处理获得血压数值的方法为计算机(8)将A/D转换器(6)采集获得的第二高通滤波器(5-3)的光波信号与压力传感器(12)采集获得的袖带(I)内的压力信号采用容积振动法进行计算，得到平均血压和伸缩压的数值，并经计算得到舒张压的数值。
7.根据权利要求5或6所述血压与血氧饱和度的同时检测方法，其特征在于步骤四中计算机(8)对采集数据进行处理获得血氧饱和度数值的方法为 首先，当被检测部位没有受到袖带(I)压迫时，其吸光度Αλ 1为
8.根据权利要求7所述血压与血氧饱和度的同时检测方法，其特征在于所述还原血红蛋白Hb与氧合血红蛋白Hbo具有的等吸收点波长为805nm。
全文摘要
血压与血氧饱和度的同时检测装置及检测方法，属于桡骨动脉检测技术领域。它解决了现有血压与血氧饱和度的检测需要分别采用单独的传感器来实现，造成检测装置的电子元件多及结构复杂的问题。装置包括袖带，它还包括脉冲发生器、光电容积传感器、波峰保持器、第一高通滤波器、第一低通滤波器、第二高通滤波器、第二低通滤波器、A/D转换器、D/A转换器、计算机、电空变换器、气泵、功率放大器和压力传感器；方法为以桡骨动脉为检测对象，能够实现对血压与动、静脉血的血氧饱和度进行同时检测，它实现了对静脉血的血氧饱和度的间接测量。本发明适用于血压与血氧饱和度的同时检测。
文档编号A61B5/145GK102715893SQ20121021335
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者宋义林, 彭景云, 高树枚 申请人:黑龙江大学