用于非接触式动脉压力估计器的系统及方法技术方案

公开了使用(例如)微波频谱中的电磁场来估计时变动脉直径以测量人类和哺乳动物的动脉血压的方法、设备、装置和系统。实施方式可能适合于可穿戴装置，并且供医疗从业人员使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及血压测量。本公开内容的实施方式提供用于对人类和哺乳动物的动脉血压进行测量的方法、设备、装置和系统。这些实施方式使用(例如)微波频谱范围的电磁场来估计时变动脉直径。这些方式可适用于可穿戴装置以及供医疗从业者使用。
技术介绍
血压计是当前使用最广泛的用于测量动脉血压的无创设备。此设备所使用的检测方法是听诊技术(Riva-Rocci1896，Korotkoff1905)和示波测量法(Geddes1970)。Korotkoff的听诊方法是无创动脉血压测量的黄金标准。试图根据脉搏波速来估计动脉血压的方法(例如，SurendhraGoliJayanthiT的“CufflessContinuousNon-InvasiveBloodPressureMeasurementUsingPulseTransitTimeMeasurement(使用脉搏传导时间测量的袖口不连续无创式血压测量)”(RecentDevelopmentinEngineeringandTechnology国际期刊，网址：www.ijrdet.com(ISSN2347-6435(在线)第2卷，第1期，2014年1月)))提出了使用脉搏波速(PulseWaveVelocity，PWV)作为单一参数的等式来估计收缩血压(SystolicBloodPressure，SBP)和舒张血压(DiastolicBloodPressure，DBP)。此方法因至少以下两个理由而具有缺陷：(1)PWV取决于动脉树截面直径及其弹性，而不取决于心室容积，因此不能将PWV作为用于计算动脉血压的唯一度量；以及(2)使用单一参数估计SBP和DPB意味着SBP和DBP在数学上相关，从而只要给出SBP，就可以计算出DBP，但公知这两个值彼此独立，否则将SBP和DPB这两者都测量没有意义。Barak的WO/2013/118121(通过引用合并于本申请中)教示了使用雷达装置对人类或动物的心率进行估计的方法。在此申请中，在一些实施方式中，心率测量无需针对动脉直径或内压来校准信号强度。对于这些实施方式，这些值的微小变化频率就足以提取受试者的心率。在下文中明确地包括Barak的WO/2013/118121的部分内容。OttoFrank，“DieGrundformdesArteriellenPulses(动脉脉搏的基本形式)”，ZeitschriftfurBiologie(生物学期刊)37:483-526(1899)对脉搏压力波指数拖尾机制进行了说明，并且OttoFrank的论文通过引用合并到本文中。传统的光电血管容积图(photoplethysmogram，PPG)测量皮肤中从皮肤表面深至几百微米处不同血容量的光吸收率的变化。PPG传感器需与皮肤紧密接触，并且PPG传感器的输出信号电平对将PPG传感器与皮肤连接的压力敏感。随着受试者的移动此压力会出现不可控的变化，所以对皮肤中的绝对时变血容量进行校准测量不现实。特别是当通过改变肢体位置来执行上述校准时，上述校准测量更不现实。
技术实现思路
本专利技术使用从活体的身体外发射至身体内的电磁辐射以及返回位于身体外的传感器的反射，来确定动脉压力。反射信号提供了身体中反射了一部分电磁辐射的动脉的直径的变化的度量。还可以使用电磁辐射的反射来消除发射器和传感器的相对于它们距皮肤和动脉的距离而言的相对位置的变化，以使得该信号更能够表示身体中邻近传感器的动脉的直径随时间的变化。在一方面，本专利技术提供了在人的腕部附近发送调制微波信号。动脉周期性扩张引起反射信号强度的变化。传感器使用来自其他组织的反射来将穿戴该传感器的个体的身体的移动补偿到因动脉周期性扩张而产生的信号。此技术使得能够实现没有机械部件或机电部件的纯电子解决方案，从而提供紧凑、成本低和可靠度高的解决方案。在一些方面，本专利技术使用包括可以穿透组织几毫米的频率的电磁辐射；本专利技术包括可以通过时间选通来区分不同组织边界的电子器件；本专利技术包括可以远离皮肤多达1厘米设置的发射器和传感器。对距皮肤的距离的非敏感性使得传感器能够位于宽松地适配在腕部上的腕带中，这是相对于现有的PPG技术而言的一个明显优点。对距皮肤的距离的该非敏感性使得该传感器能位于身体中不容易与皮肤紧密接触的其他区域附近。例如，该传感器可以被附接或被嵌在以下物件中，该物件被设计成被穿戴在身体中具有邻近皮肤的动脉的任何其他部分附近。这些动脉包括股动脉、肱动脉、颈动脉或颞浅动脉。这使得该传感器能够被嵌在或被附接至头盔、防护帽、项链、脚链、覆盖上臂的衣服以及覆盖大腿的衣服，或者被嵌在或被附接至被设计成将传感器设置在所关注动脉之一的可穿戴带。术语“宽松地适配(fitloosely)”表示传感器不必与皮肤紧固接触，并且表示夹持该传感器的结构无需保持将该传感器压向皮肤的张力。在一方面，本专利技术的方法提供了针对信号电平敏感性来校准压力差。可以通过测量当身体的某个部分相对于心脏的高度而处于两个不同高度时被穿戴在身体的该部分上的传感器的信号平均来实现此校准。例如，用户当穿戴位于腕带上的该传感器时可以将其腕部抬升已知的高度。此校准可以包括使用血液比重(bloodspecificgravity)的预定值来计算因高度变化引起的流体静压力的变化而引起的平均血压的变化所造成的信号比。在一方面，本专利技术的方法提供将认为与血压成比例的传感器值的时间段拟合至呈指数衰减的曲线。如此拟合的该时间段与动脉压力下落的时间段(即，动脉中的压力波的尾部)对应。可以使用该指数曲线在此时间段期间的不同时刻处的导数的等式来确定收缩压和舒张压的大小。在一方面，本专利技术的方法提供对因动脉树中的血液至传感器的位置的传导而引起的波形的校正。对因动脉树中的血液的传导而引起的波形的校正可以采用基于动脉树的时间响应或频率响应的去相关函数。对因动脉树中的血液的传导而引起的波形的校正可以是基于波形或基于波形和动脉脉搏波速两者的估计。在本公开内容的一些实施方式中，提供了一种设备、装置和/或系统，其被配置成估计至少收缩血压与舒张血压之间的差或/和优选地估计收缩血压和舒张血压(与经由血压计测量的收缩血压和舒张血压的测量值对应)。此设备包括利用如在JTylor的“UltraWidebandRadarTechnology(超宽带雷达技术)”，CRC出版社，2001中说明的频率步进脉冲压缩的雷达装置，该雷达装置被配置成基本上持续测量(在一些实施方式中，持续测量)动脉(例如，腕部处的桡动脉)的横截面。在一些实施方式中，该设备包括可以用于校准和估计一个或更多个血压参数的校准装置。还可以使用例如啁啾或FMCW之类的其他替代性雷达方法。在一些实施方式中，通过针对压力差校准雷达信号读数差来测量血压。这可以通过使用雷达装置测量不同位置(例如，在手提升或降低时)处的同一动脉来实现。补偿传感器对所测量的动脉的非期望相对移动，以及通过近似计算血压波的值和时间导数来估计收缩压和舒张压的绝对值。在本公开内容的一些实施方式中，还可以在其他身体位置(例如，在上臂肱动脉中或者在主动脉中)处估计所测量的血压。在一些实施方式中，提供了血压计算设备，该血压计算设备被配置成基于对患者的动脉压力波的感测来计算患者的血压，并且该血压计算设备可以包括：雷达装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种血压计算设备，其被配置成基于对患者的动脉压力波的感测来计算所述患者的血压，所述设备包括：雷达装置，其用于生成至少一个无线电频率；至少一个天线，其被配置成布置于所述患者的皮肤附近，所述至少一个天线进一步被配置成进行以下操作中的至少一者：将所述至少一个无线电频率发射至所述患者的组织；以及收集从所述组织反射的所述至少一个无线电频率；校准装置，其用于将一个或更多个感测压力波值与所述患者的血压的有意引起的变化相关联；以及计算装置，其用于计算收缩血压与舒张血压之间的差，所述计算装置被配置成基于反射幅度来估计收缩血压值与舒张血压值的差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.14 US 62/024,4031.一种血压计算设备，其被配置成基于对患者的动脉压力波的感测来计算所述患者的血压，所述设备包括：雷达装置，其用于生成至少一个无线电频率；至少一个天线，其被配置成布置于所述患者的皮肤附近，所述至少一个天线进一步被配置成进行以下操作中的至少一者：将所述至少一个无线电频率发射至所述患者的组织；以及收集从所述组织反射的所述至少一个无线电频率；校准装置，其用于将一个或更多个感测压力波值与所述患者的血压的有意引起的变化相关联；以及计算装置，其用于计算收缩血压与舒张血压之间的差，所述计算装置被配置成基于反射幅度来估计收缩血压值与舒张血压值的差。2.根据权利要求1所述的设备：其中，所述计算装置接收来自所述雷达装置的与动脉压的变化对应的感测信号；并且其中，所述计算装置将算法应用于所述感测信号以确定作为时间的函数的动脉压。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述用于生成至少一个无线电频率的雷达装置被设计成生成在大约2GHz与大约11GHz之间的无线电频率。4.根据权利要求1所述的设备，还包括被设计成待穿戴的物件，并且其中：所述雷达装置、所述校准装置和所述计算装置被附接至所述物件。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个天线包括位于介电基板上的印刷槽型天线。6.根据权利要求5所述的设备，其中，位于所述介电基板上的所述印刷槽型天线被布置成：当所述设备被穿戴时，与距所述介电基板最近的皮肤表面大体上相切。7.一种用于对哺乳动物的动脉压力波进行感测的装置，包括：雷达单元，其包括：用于生成微波信号的振荡器、至少一个天线、混频器和低通滤波器；其中，由所述振荡器生成的信号被耦接至所述至少一个天线中的至少一者和所述混频器的输入端；由所述至少一个天线中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊兰·巴拉克，
申请(专利权)人：森斯弗里有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL