CN104545854A - 基于心电与阻抗信号的无袖带动态血压监测设备 - Google Patents

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夏善红
任仁
胡欣宇
方震
钱阳明
田丽丽
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Abstract

一种基于心电与阻抗信号的无袖带动态血压监测设备，可以实现对心电、血压和血流信号的动态连续监测，包含：心电信号监测单元，阻抗信号监测单元，生理信号分析处理单元，生理参数信息显示和发送单元。本发明的监测设备不仅可以监测心电信号和反映血流的阻抗信号，还可以根据心电信号和阻抗信号计算脉搏波的传输时间，从而实现逐拍血压的连续动态测量，克服了现有基于示波法的臂式或腕式动态血压计需要充放气、功耗高和不能进行逐拍连续监测的不足。

Description

基于心电与阻抗信号的无袖带动态血压监测设备
技术领域
本发明涉及一种健康医疗监护领域，尤其涉及一种基于心电信号和阻抗信号的无袖带动态连续血压监测设备。
背景技术
随着社会经济的快速发展，人们对健康状况的关注越来越重视；尤其是随着老龄人口的增长和慢性病人群的不断增多，高血压患者日益增多，现有的臂式或腕式动态血压监测设备由于需要充放气，存在对被监测者影响干扰大、不能实现对动脉血压逐拍连续监测和功耗高等不足，尤其不适合睡眠过程中的动态连续血压监测。
本发明通过在被监测者胸部布置若干心电监测电极，在被监测者四肢布置若干阻抗监测电极，通过同时监测心电信号和阻抗信号，并对心电信号和阻抗信号进行解析计算脉搏波的传输时间来实现对动态血压的连续监测。
发明内容
本发明的主要目的是针对现有技术的不足，提供一种基于心电和阻抗信号的无袖带动态连续血压监测设备，从而不需要充放气就可以实现对血压的连续监测。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于心电和阻抗信号的无袖带动态连续血压监测设备，包括：
心电信号监测单元，用于从被监测者的胸部监测心电信号；
阻抗信号监测单元，用于从被监测者的四肢监测阻抗信号；
生理信号分析处理单元，根据所述监测到的心电信号和阻抗信号计算脉搏波传输时间，并通过血压和脉搏波传输时间的函数关系，反推出动态逐拍血压参数信息，通过阻抗信号与血流的关系，得到血流信号；以及
生理参数信息显示和发送单元，用于基于所述生理信号分析处理单元的计算结果来显示和发送获取的心电、血压和血流生理参数信息。
其中，所述心电信号监测单元根据组成电极数量的不同，为单导心电信号监测单元或多导心电信号监测单元；以及所述心电信号监测单元包括心电监测电极，所述心电监测电极采用I导联、II导联或III导联的布置方式。
其中，所述阻抗信号监测单元包括一对阻抗激励电极和一对阻抗监测电极，从而组成四电极式阻抗监测单元；或者所述阻抗信号监测单元包括一对将阻抗激励电极与阻抗监测电极集成到一起的监测电极，从而组成双电极式阻抗监测单元。
其中，所述阻抗信号监测单元监测得到的阻抗变化动态波形变化主要是由于血流引起的，所述阻抗信号监测单元通过阻抗波形表征被监测者的血流变化情况。
其中，所述生理信号分析处理单元通过对心电信号和阻抗信号的分析处理，提取心电信号QRS波群中R点的位置和阻抗信号的波峰、波谷和/或上升斜率最大点，并据此通过计算脉搏波传输时间来动态监测血压的变化。
其中，所述生理参数数据显示与发送单元能够在显示屏上显示心电、血压和/或血流生理参数，或者采用有线或无线的方式将所述生理参数发送给计算机、手机和/或平板电脑。
其中，所述心电信号监测单元的心电监测电极布置在被监测者的胸部，或者布置在被监测者的四肢；
其中，所述心电信号监测单元的心电监测电极中包括用于降低工频干扰的右腿驱动电极。
其中，所述阻抗信号监测单元的电极布置在上肢的任一侧，或者下肢的任一侧；或者，采用四电极方案，上肢布置两个电极，下肢布置两个电极，此时阻抗激励电极位于阻抗监测电极的外侧；或者，采用双电极方案，上肢布置一个阻抗激励监测复合电极，下肢布置一个阻抗激励监测复合电极。
其中，所述心电信号和阻抗信号监测的电极直接固定在皮肤的表面，或者制作于衣服上，实现穿戴式监测。
基于上述技术方案可知，本发明的动态血压监测设备不仅可以监测心电信号和反映血流的阻抗信号，还可以根据心电信号和阻抗信号计算脉搏波的传输时间，从而实现逐拍血压的连续动态测量，克服了现有基于示波法的臂式或腕式动态血压计需要充放气、功耗高和不能进行逐拍连续监测的不足。
附图说明
图1是本发明的基于心电和阻抗信号的无袖带动态血压监测设备的监测电极分布示意图；
图2是本发明的阻抗信号监测单元四电极监测方案和双电极监测方案的电路示意图；
图3是本发明的脉搏波传输时间的计算示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种基于心电和阻抗信号的无袖带动态连续血压监测设备，用于对心电、血压和血流信号的同步监测，该监测设备包括：
心电信号监测单元，从被监测者的胸部监测心电信号；
阻抗信号监测单元，从被监测者的四肢监测阻抗信号；
生理信号分析处理单元，根据所述监测到的心电信号和阻抗信号计算脉搏波传输时间，并通过血压和脉搏波传输时间的函数关系，反推出动态逐拍血压参数信息，通过阻抗信号与血流的关系，得到血流信号；以及
生理参数信息显示和发送单元，用于基于所述生理信号分析处理单元的计算结果来显示和发送获取的心电、血压和血流等生理参数信息。
优选的，所述心电信号监测单元根据组成电极数量的不同，可以是单导心电信号监测单元也可以是多导心电信号监测单元。
优选的，所述阻抗信号监测单元包括一对阻抗激励电极和一对阻抗监测电极，组成四电极式阻抗监测单元，也可以将阻抗激励电极与阻抗监测电极集成到一起，组成双电极式阻抗监测单元。
优选的，所述阻抗信号监测单元监测得到的阻抗变化动态波形变化主要是由于血流引起的，因此可以通过阻抗波形表征被监测者的血流变化情况。
优选的，所述生理信号分析处理单元通过对心电信号和阻抗信号的分析处理，提取心电信号QRS波群中R点的位置和阻抗信号的波峰、波谷和上升斜率最大点等特征点，并据此通过计算脉搏波传输时间来动态监测血压的变化。
优选的，所述生理参数数据显示与发送单元，可以在显示屏上显示心电、血压和血流等生理参数，也可以采用有线或无线的方式将这些生理参数发送给计算机、手机、平板电脑等其它设备。
优选的，所述心电信号监测单元的心电监测电极既可以布置在被监测者的胸部，又可以布置在四肢等其它部位；既可以包含用于降低工频干扰的右腿驱动电极，在噪声干扰较小的环境下也可以不包含右腿驱动电极。
优选的，所述阻抗信号监测单元的电极既可以布置在上肢的任一侧，也可以布置在下肢的任一侧；或者，采用四电极方案时，也可以是上肢布置两个电极，下肢布置两个电极，此时阻抗激励电极位于阻抗监测电极的外侧；或者，采用双电极方案时，也可以是上肢布置一个阻抗激励监测复合电极，下肢布置一个阻抗激励监测复合电极。
优选的，所述心电信号和阻抗信号监测的电极既可以直接固定在皮肤的表面，也可制作于衣服上，实现穿戴式监测。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步地阐述。
图1所示为基于心电和阻抗信号的无袖带动态血压监测设备的监测电极分布示意图，图1中1和2为心电监测电极，图中示意的是采用I导联的布置方式，也可以将心电监测电极布置在身体的其它部位进行其它心电导联的测量，在进行血压计算过程中使用的主要是心电QRS波群中R波的位置信息。3为右腿驱动电极(Right Leg Driven Electrode)，主要用于降低耦合于人体表面的工频干扰，可以根据需要和方便，布置于人体的任何部位，在工频干扰不严重的场合，该右腿驱动电极也可以舍去。图1中的4a和4b为用于实现阻抗波形监测的激励电极，5a和5b为用于实现阻抗波形监测的监测电极，具体实现时，既可以采用图2(a)所示的四电极方案，在图2(a)示意方案的电极4a和4b上施加一定频率的电流激励信号，监测电极5a与5b之间的电压信号，由于所施加的激励电流信号的频率已知，可以用该信号作为参考信号通过相关检测的方式测量监测电极5a与5b之间的微弱电压信号，也可以正好相反，在激励电极4a和4b上施加一定频率的交流电压信号，测量监测电极5a与5b之间的微弱电流信号。为了降低电极的数量，也可以采用图2(b)所示的双电极方案，此时将激励电极4a和监测电极5a合二为一，将激励电极4b和监测电极5b合二为一，采用该方案可以降低阻抗信号监测电极的数量，但由于激励电极与监测电极之间存在一定的相互干扰，电极与皮肤之间的接触电阻会引入测量误差，监测得到的阻抗信号的质量相对于四电极的方案来说要差一些。
监测得到的心电信号和阻抗信号的波形示意图如图3所示，分析提取心电信号的R波位置和阻抗波形的特征点位置，例如可以是波峰、波谷或上升斜率最大处等，然后计算脉搏波的传输时间，通过血压和脉搏波传输时间的函数关系，可以反推出连续血压数据。无袖带式连续血压监测原理是利用心电信号R波与阻抗信号特征点的位置来计算脉搏波传输时间，并利用脉搏波传输时间和动脉血压之间的函数关系确定血压值，实现无袖带式连续血压监测。这种无袖带式连续血压监测方法避免了传统的血压测量需要利用袖带充气和放气带来的不便，同时动态连续血压测量因其可真实地反映心脏每搏的逐拍血压变化状况，可以更全面地揭示血压波动特点及其昼夜变化规律。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无袖带动态连续血压监测设备，包括：
心电信号监测单元，用于从被监测者的胸部监测心电信号；
阻抗信号监测单元，用于从被监测者的四肢监测阻抗信号；
生理信号分析处理单元，根据所述监测到的心电信号和阻抗信号计算脉搏波传输时间，并通过血压和脉搏波传输时间的函数关系，反推出动态逐拍血压参数信息，通过阻抗信号与血流的关系，得到血流信号；以及
生理参数信息显示和发送单元，用于基于所述生理信号分析处理单元的计算结果来显示和发送获取的心电、血压和血流生理参数信息。
2.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述心电信号监测单元根据组成电极数量的不同，为单导心电信号监测单元或多导心电信号监测单元；以及所述心电信号监测单元包括心电监测电极，所述心电监测电极采用I导联、II导联或III导联的布置方式。
3.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述阻抗信号监测单元包括一对阻抗激励电极和一对阻抗监测电极，从而组成四电极式阻抗监测单元；或者所述阻抗信号监测单元包括一对将阻抗激励电极与阻抗监测电极集成到一起的监测电极，从而组成双电极式阻抗监测单元。
4.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述阻抗信号监测单元监测得到的阻抗变化动态波形变化主要是由于血流引起的，所述阻抗信号监测单元通过阻抗波形表征被监测者的血流变化情况。
5.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述生理信号分析处理单元通过对心电信号和阻抗信号的分析处理，提取心电信号QRS波群中R点的位置和阻抗信号的波峰、波谷和/或上升斜率最大点，并据此通过计算脉搏波传输时间来动态监测血压的变化。
6.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述生理参数数据显示与发送单元能够在显示屏上显示心电、血压和/或血流生理参数，或者采用有线或无线的方式将所述生理参数发送给计算机、手机和/或平板电脑。
7.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述心电信号监测单元的心电监测电极布置在被监测者的胸部，或者布置在被监测者的四肢。
8.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述心电信号监测单元的心电监测电极中包括用于降低工频干扰的右腿驱动电极。
9.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述阻抗信号监测单元的电极布置在上肢的任一侧，或者下肢的任一侧；或者，采用四电极方案，上肢布置两个电极，下肢布置两个电极，此时阻抗激励电极位于阻抗监测电极的外侧；或者，采用双电极方案，上肢布置一个阻抗激励监测复合电极，下肢布置一个阻抗激励监测复合电极。
10.如权利要求1所述的无袖带动态连续血压监测设备，其中所述心电信号和阻抗信号监测的电极直接固定在皮肤的表面，或者制作于衣服上，实现穿戴式监测。
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