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基于血压形成原理的血压测量方法及应用

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基于血压形成原理的血压测量方法及应用 含水率测量的根本出发点。混合介质的等效介电特 性与各组成相的介电特性、各组成相的含率以及相 间的配置混合状态有关 ,这些模型有着不同的计算 精度和适用条件 ,在实际利用中需要仔细分析和选 择。 参考文献 [1 ] 黄正华 ,黄文霞. 输油管线原油含水率的在线测量. 油气田地面 工程 ,1996 ,15 (4) :50~52 [2 ] 万文涛 ,洪毅 ,黄文佳 ,等. 微波介质陶瓷的介电特性数值计算 1 华中科技大学学报 ,2000 (2) :10~15 [ 3 ] Guo Haimin , Wu Xili...

基于血压形成原理的血压测量方法及应用
含水率测量的根本出发点。混合介质的等效介电特 性与各组成相的介电特性、各组成相的含率以及相 间的配置混合状态有关 ,这些模型有着不同的计算 精度和适用条件 ,在实际利用中需要仔细分析和选 择。 参考文献 [1 ] 黄正华 ,黄文霞. 输油管线原油含水率的在线测量. 油气田地面 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 ,1996 ,15 (4) :50~52 [2 ] 万文涛 ,洪毅 ,黄文佳 ,等. 微波介质陶瓷的介电特性数值计算 1 华中科技大学学报 ,2000 (2) :10~15 [ 3 ] Guo Haimin , Wu Xiling. The Design and Development of a Mi2 crowave Holdup Meter and Application in Production Logging In2 terpretation of Multiphase Flows. The 68 thAnnual Technical Con2ference and Exhibition of the Society of Petroleum Engineers ,Octo2ber 3 - 6 ,1993 , SPE 26451[4 ] Oystein Lund BO , Ebbe Nyfors. Application of microwave spec2t roscopy for the detection of water fraction and water salinity in wa2ter/ oil/ gas pipe flow1 Journal of Non2Crystalline Solids , 2002(305) :345~353[ 5 ] D A Robinson and S P Friedman. Effect of particle size distributionon the effective dielectric permittivity of saturated media. Water Re2sources Research , 2001 , 37 (1) : 33~40[ 6 ] Y S Yang , Phase Dynamics Inc. The Design Development and FieldTesting of a Water2Cut Meter Based on a Microwave Technique.The 65 thAnnual Technical Conference and Exhibition of the Societyof Petroleum Engineers ,September 23 - 26 ,1990 , SPE 20697 基于血压形成原理的血压测量方法及应用 李 刚 王 宏 林 凌 (天津大学精密仪器与光电子工程学院 ,天津 300072) 摘  要  血压是人体重要的生理参数之一 ,对其进行精确测量具有十分重要的意义。目前临床上普遍采用的 示波法原理的电子血压计 ,大都采用提炼数据的经验算法而不是基于实际的物理现象 ,容易产生很大的误差。本 文基于血压形成的基本原理 ,分析了在血压测量过程中袖带压力的变化 ,并根据血液流动原理 ,提出了一种假设 , 对原有的血压测量技术进行改进。结果 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ,改进后的血压计 ,可以大大提高测量的准确性。 关键词  血压信号 ;物理原理 ;血压计 0 引言 各种各样的血压无创检测方法 ,可分为人工和 自动两类。由人工听诊的柯氏音法来判断人体的收 缩压和舒张压是被公认准确[1 - 2 ]的方法 ,但由于柯 氏音水银柱血压计的操作比较困难 ,目前几乎所有 医院都使用操作相对简单的示波法电子血压计。 现有的各种示波法血压测量原理中 ,最主要的 是传统的幅度系数法 ,虽然目前有很多改进的办法 , 如根据不同人群 ,采用不同的幅度系数[3 - 4 ] ,或者 用模糊逻辑的办法 ,修复包络线的缺损[2 ] ,但是 ,它 最终还是要拟合压力波包络线 ,依据平均压和经验 系数来估计收缩压和舒张压。而平均压和经验系数 的误差以及包络线拟合的成功与否 ,极大地限制了 血压信号准确性和可信度的提高 ,并且血压测量的 个体适应性很差[5 - 6 ] 。而其它的示波法原理中 ,如 利用小波变换及其它方法来判断包络线拐点的方 法[7 - 8 ] ,虽然个体适应性有了提高 ,但抗干扰性很 差 ,在出现拐点的位置稍有扰动便会极大地影响测 量。因此 ,只有从血压测量的基本原理上加以改进 , 才是提高测量准确性的惟一出路。 本文根据血液流动原理 ,提出了一整套基于血 压形成原理的测量方法 ,并利用这种方法 ,对现有的 血压测量装置进行了改进。实践证明 ,采用这种方 法进行血压测量 ,具有很好的个体适应性 ,它能够有 效地提高测量的准确度。 1 测量原理 心收缩时 ,心脏向大动脉血管射血 ,大动脉迅速 充盈 ,这时 ,一部分转化为血液的动能 ,推动血液向 前流动 ,另一部分能量转化为血管壁的势能 ,形成比 较高的血管壁压力 ,这就是收缩压。 当血管外的袖带压力高于收缩压时 ,理论上血 管被阻断。并且 ,由于系统不可避免地存在一定的  测量与设备  ·16    · 计量技术 20071No 10 漏气 ,袖带血管内压力将随着时间的推移逐渐减小。 而当血管外血压刚刚低于收缩压时 ,它远远大于静 脉血压 ,血管中的血液只能流向四肢却无法流回 ,管 内压力随时间推移将逐渐增大。 心室舒张时 ,射血停止 ,动脉血压下降 ,被扩张 的大动脉管壁发生弹性回缩 ,将在心缩期内贮存的 弹性势能释放出来 ,转换为动能 ,推动血液继续流向 外周 ,并使动脉血压在心舒期内仍能维持一定高度 , 这个动脉血压 ,即舒张压。 此时 ,由于动脉收缩后 ,部分血液流向四肢 ,另 一部分将流向心脏 ,由于主动脉瓣的关闭 ,流向心脏 的血液在撞击主动脉瓣后将折返流回 ,使血压短暂 回升而后再下降 ,形成重搏波。 2 测量过程及实现方法 211  充气过程 图 1 所示为测量过程中袖带的压力波波形。在 应用示波法测量血压的过程中 ,首先将环于上臂的 袖带内压力加至高于收缩压 20~30mmHg。这个 过程通常采用加压到固定数值的方法来完成气泵的 充气 ,如果充气不足 ,将在放气过程的第一阶梯及时 地判断出来并进行补气。 图 1  袖带压力波形 212 放气过程的第一阶梯 停止充气后 ,气泵由于惯性的作用 ,会继续充气 一段时间而后再停止充气 ,这样 ,当气泵停止工作 时 ,它将对检测系统形成一定的负压 ,并从检测系统 中“回抽”一部分气体 ,使得系统内压力在随后的一 段时间内出现明显地下降 ,因此这段时间将不适合 作斜率判断。 由于文献[9 ]指出 ,气阀在进行开关切换时存在 关闭效应 ,即系统内压力在气阀关闭的随后一段时 间 ,将明显上升并在一定时间内存在波动。我们根 据这一段时间的测量情况来决定阶梯放气的时机 , 以尽量减小这种关闭效应对血压测量带来的影响。 同时 ,在这一段时间内 ,将根据分离出的压力波 幅值大小 ,来判断充气过程中事先设定的压力值是 否可行 ,如果检测到的压力波幅值过大 ,则说明充气 不足 ,需要补气处理。 213 收缩压的判断 文献[10 ]指出了收缩压测量的方法 ,根据 1 中 所述的测量原理 ,对其余阶梯的斜率进行判断 ,利用 斜率符号发生翻转的相邻两阶梯所对应的压力值 , 即可得到收缩压。文献[10 ]提出用这两个阶梯的平 均压力值来计算。然而 ,由于在袖带压力高于收缩 压时 ,压力越高 ,则系统内气体泄露越快 ,阶梯的斜 率绝对值也越大 ;而在袖带压力低于收缩压时 ,一定 范围内 ,压力越高 ,流到四肢的血液就越少 ,所得阶 梯的斜率就越小。所以 ,阶梯的斜率与袖带压力之 间存在近似的线性关系 ,我们可以通过这种联系 ,更 精确地判断出收缩压的大小。假设前一个阶梯压力 为 p1 ,斜率为 k1 ;后一个阶梯压力为 p2 ,斜率为 k2 , 则所得收缩压为 : p = p1 - ( p1 - p2) k2/ ( | k1| + k2) 图 2 所示为收缩压判断的示意图。为了判断的 简易可行 ,也为了减小气阀的关闭效应 ,先对图 1 中 的波形进行低通滤波处理 ,然后再求算各个阶梯的 斜率值 ,计算从每个阶梯的第一个峰值点处开始 ,以 避免气阀关闭效应造成的误判。图 2 中 ,第一个阶 梯的 斜 率 值 为 - 01007 , 它 对 应 的 压 力 值 为 121mmHg ,第二个阶梯的斜率值为 01006 ,对应的 压力值为 113mmHg ,由上面所述 ,所得到的收缩压 大小为 117mmHg。 214  舒张压的判断 判断出收缩压以后 ,将根据 1 中所述的测量原 理 ,利用参考文献 [ 11 ]中给出的压力波信号的分析 方法 ,对提取出的压力波信号进行分析。首先用零 线将每个压力波信号分为上下两部分 ,若袖带压力 大于舒张压 ,由于血液积聚了一段时间 ,所得压力波 上部分所占比例相对大一些 ,约为 1/ 2 左右 ;袖带压 力小于舒张压时 ,由于血液直接通过肱动脉 ,所得压 力波上部分所占比例迅速减小 ,小于 1/ 3。我们可 以据此判断舒张压发生的临界位置 ,利用与舒张压  测量与设备  计量技术 20071No 10 ·17    · 图 2  收缩压的判断 相邻的两个阶梯的平均压力作为最终所得的舒张 压。 图 3 和图 4 给出了一个判断的实例。图 3 中 , 袖带压力大于舒张压 ,此时重搏波比较明显 ,故上部 分在水平方向上所占比例大一些 ;图 4 中 ,袖带压力 图 3  袖带压力大于舒张压 图 4  袖带压力小于舒张压 小于舒张压 ,此时重搏波不明显 ,故上部分在水平方 向上所占比例相对小一些。因此 ,当采用合适的比 例作为临界点时 ,就可以很容易地判断出舒张压两 个边界 ,从而确定出舒张压的大小。 3 实验结果及误差分析 为了对比改进后的血压计与传统的幅度系数法 血压计之间的差异 ,进行了一系列的实验。 首先 ,用人工听诊的柯氏音法来测量血压数值 e ,相隔 15min 后 ,用幅度系数法血压计进行测量得 血压数值 b ,再相隔 15min ,用改进后的电子血压计 进行测量 ,得测量数值 c ,最后 ,再等待 15min ,用人 工听诊的柯氏音法再测量一遍 ,得测量血压值 d ,并 用 e 与 d 的平均值 a 作为血压的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值 ,对两种示 波法血压计进行校验。所得测量数据如表 1 和表 2 所示。 表 1 3 种血压测量方法的比较情况 (收缩压 :mmHg) 测量方法 受测者 1 受测者 2 受测者 3 受测者 4 受测者 5 柯氏音法 ( a 值) 90 100 110 120 130 幅度系数法 ( b 值) 97 96 111 113 144 血压原理法 ( c 值) 88 102 113 117 133 表 2 3 种血压测量方法的比较情况 (舒张压 :mmHg) 测量方法 受测者 1 受测者 2 受测者 3 受测者 4 受测者 5 柯氏音法 ( a 值) 60 70 70 80 90 幅度系数法 ( b 值) 71 61 69 74 106 血压原理法 ( c 值) 61 72 69 79 94  测量与设备  ·18    · 计量技术 20071No 10   通过对表 1 和表 2 的分析可以看出 ,原先普遍 采用的幅度系数法 ,其误差相对于基于血压形成原 理的方法 ,要明显大很多。 这是因为在幅度系数法中 ,收缩压和舒张压的 数值均依赖于平均压的大小和幅度系数的确定 ,其 中平均压的差异主要来源于包络线拟合的偏差 ,而 幅度系数的差异主要源于受测者个体的差别。可以 看出 ,平均压偏大 ,则所得到的测量结果整体偏大 ; 平均压偏小 ,则结果整体偏小。同时 ,被测对象的血 压值越偏离正常的血压范围 ,幅度系数的差异越大 , 所得测量误差也就越大。 4 结束语 本文提出了一种基于血压形成原理的血压测量 方法。该方法在示波法的基础上 ,利用血压形成时 与袖带压力相互作用的物理原理 ,来得到收缩压和 舒张压的数值 ,对原来的幅度系数法进行改进。实 验证明 ,改进后的血压计 ,可以大大地提高血压测量 的精确性和可靠性 ,同时 ,由于它不需要采用基于统 计数字的幅度系数 ,因而又具有较好的个体适应性。 参考文献 [ 1 ] 杜晓兰 ,吴宝明 ,何庆华 ,卓豫. 无创式微型动态血压监护仪的设 计[J ] . 北京生物医学工程 ,2002 ,21 (3) :212~214 [2 ] Lin ChinTeng , Liu ShingHong , Wang JiaJ ung , Wen ZuChi1 Re2 duction of Interference in Oscillometric Arterial Blood Pressure Measurement Using Fuzzy Logic[J ]1 IEEE Trans1 On Biomedical Engineering ,2003 ,50 (4) [3 ] J CTB Moraes , M Cerilli , PS Ng1 Development of a New Oscillo2 metric Blood Pressure Measurement System[J ]1IEEE Computers in Cardiology 1999 ,26 :467~470 [ 4 ] J CTB Moraes , M Cerilli , PS Ng1 A Strategy for Determination of Systolic , Mean and Diastolic Blood Pressures from Oscillometric Pulse Profiles[J ]1 IEEE Computers in Cardiology 2000 , 27 :211~ 214 [5 ] 俞梦孙. 医院使用的电子血压仪测不准[J ] . 人民日报 ,2004 - 8 - 13 [6 ] 向海燕 ,俞梦孙 1 用有创血压验证示波法测量血压的正确性 [J ] . 北京生物医学工程 ,2005 ,24 (3) : 195~199 [ 7 ] 王建 ,李媛 ,康景利 ,张健. 小波变换和模糊识别技术在人体血压 信号处理中的应用[J ] . 信息与控制 ,2002 ,31 (1) :93~96 [8 ] 全晓莉 ,何为 ,张维维. 利用示波法原理测量血压的一种新方法 [J ] . 航天医学与航天工程 ,2006 ,19 (1) :71~73 [ 9 ] Rainer Rometsch , Wildberg , Blood Pressure Measurement Device and A Method of Controlling the Cuff Pressure in A Blood Pressure Measuring Device[ P]1 United States Patent ,1996 ,5570694 [ 10 ] Stanislav Evgenievich Pekarski1A hypothesis of pattern2recognition method of oscillometric blood pressure measurement based on the physical principles of blood flow [ J ] 1 Progress in Medical Re2 search ,2004 ,24 (2) [ 11 ] Michael A1Navakatikyan , Carolyn J1Barrett , Geoffrey A1Head , James H1Ricketts1A Real2Time Algorithm for the Quantification of Blood Pressure Waveforms [J ] 1 IEEE Trans1 On Biomedical Engineering ,2002 ,49 (7) : 662~670 [ 12 ] ANSI/ AAMI SP101 American National Standard for electronic or automated sphygmomanometers[ S] ,1992 基于 LabVIEW 的智能扭矩传感器的研究 杨俊锋1  韩佩富1  白文普2  陈 雷1 (11 燕山大学信息学院光电子系 ,秦皇岛 066004 ;21 燕山大学机械学院 ,秦皇岛 066004) 摘  要  研究了一种新型多通道光电扭矩传感器 ,通过光电方法测量旋转轴的扭转角来获得动态扭矩 ,采用 虚拟仪器的思想 ,基于 LabV IEW 测试平台实现了对扭矩值的实时显示。应用动态扭矩加载器对扭矩值进行了动 态校准。该传感器系统减少了硬件设备 ,缩短了开发周期 ,提高了测量精度。 关键词  扭矩传感器 ; LabV IEW ;虚拟仪器 ;校准 0 引言 在机械传动系统中 ,扭矩是反映生产设备系统 性能的最典型机械量之一 ,扭矩测量及分析是保证 各种生产及辅助设备安全正常运行 ,节省能源 ,提高 系统效率的重要手段。提高扭矩测量的准确性、扭 矩监测和控制的实时性以及扭矩异常分析的可靠 性 ,是减少事故发生、使生产正常进行的重要手  测量与设备  计量技术 20071No 10 ·19    ·
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