本发明涉及一种用于测量人体健康参数的仪器，其中尤其有一种是超声波血压计。

背景技术：

人体动脉压压力波形的获取主要有两种方式，分别是有创动脉压测量方法和无创动脉压测量方法。有创检测是动脉压力波形测量的金标准。然而，它存在创伤性大、价格昂贵、操作难度高的问题，并且患有凝血障碍的患者无法使用。所以，该方法的使用场合非常有限。我们日常生活中常见的水银式血压计是基于柯式音法的，电子血压计是基于示波法的，它们大多是袖带式的。因为存在充放气的过程，所以无法长时间测量人体血压的连续值。现有无创的动脉压波形测量方法研究主要集中在两种，一种是脉搏波测量法，另一种是超声法。

利用超声波能够检测出人体动脉血管壁以及血流信息在时域范围内的动态变化。同时，还可以获取诸如血管直径、横截面积、血液流动速度和血流量等时域信息。一些学者期望通过建立血压与人体动脉管径的关系模型，进而能够间接获取人体的动脉压波形。1968 年最早的时候，德国柏林大学的 j.o.等人在实验室条件下搭建了超声回波测距系统，用于检测血管直径。他们在 9 名受试者身上完整地研究了人体血压和血管直径的关系曲线。最后，根据测试结果计算得出了血管壁组织的体积弹性模量。

2004 年，荷兰马斯特里赫特大学的 j.m.等人利用医学超声系统对多个实验对象的血压和动脉血管直径同时进行评估。他们得到了血管顺应性、膨胀性、脉搏波速度和弹性模量关于血压的函数，还推导了血压与动脉横截面之间的经验指数关系。这些成果为动脉血压的无创连续检测提供了可能性。2017 年，加拿大卡尔顿大学的相关人员使用 pvdf 当作压电材料，制作出了传感面积为 20mm 的器件。

×ꢀ

柔性超声波换能器，其尺寸为 20mm 且重量仅 2g，在医学 m 超模式下实现了对动脉血管直径变化波形的连续检测。与传统医学超声检测装置相比，该器件能够良好地贴附在皮肤表面，从而减少了测量过程中的一些问题。

超声波检测时，超声波会在声阻抗不同的组织里传播，在交界面处会出现折射与反射现象。血压计的工作原理是对反射波进行检测，因为存在反射角，所以测量出的血管直径实际上是三角形的斜边。这是在测量过程中需要修正的误差。

技术实现要素：

本发明设计了一种超声波血压计，它具有特殊的超声波传感器结构。这种血压计能够消除因检测装置与血管不平行而导致的偏差，还可以提高对血管直径的检测精度，同时降低直径方面的误差。

‑

血压模型中来自血管直径的误差。

7.本发明的目的可通过以下方案来解决：

首先将超声波传感器设计成矩阵形式，由 3*3 共 9 个压电材料构成。传感器的工作过程包含发送和接收两个阶段。在发送超声波阶段，固定选用中心的压电材料来发送超声波。而在接收回波阶段，会对 9 个压电材料接收回波的幅值进行比较，然后挑选出幅值最大的那个作为接收块。

然后分别计算三个长度，一个是中心块与接收块的中心点之间的长度；另一个是血管前壁的传感器的长度；还有一个是血管后壁到传感器的长度。通过海伦公式能够算出由这三边构成的三角形面积，以中心块与接收块作为底，就可以得出对应高的长度，这个长度也就是传感器到血管前后壁的垂直长度。用血管前壁传感器的长度减去血管后壁到传感器的长度，就能得到血管的直径。

10.最后构建基于脉冲

‑

血压检测系统采用回波法。该系统包含超声波传感器、脉冲信号发射接收模块、示波器以及上位机。

超声波测量血压模块包含上位机。

本发明提供一种超声波血压计，这是一种优选的方式。其特征为采用脉冲。

‑

[]

本发明提供一种超声波血压计，其为优选。其测量模块的超声波传感器模块采用分布式矩形模块。超声波探测器由 9 块压电材料构成，且这些压电材料按矩形方式排列。超声波发送由中心点压电材料来完成。对于接收超声波，会选取 9 块压电材料中接收到的回波幅值最大的那一块。[]

本发明提供一种超声波血压计，优选的是：其测量模块包含脉冲信号发射接收模块，该模块被使用，并且被设置为 t/r 模式，用于对超声波信号进行激励和接收。

本发明提供一种超声波血压计，其中优选的一种是：示波器被用于观察波形，以此来确定血管壁前后的反射时间。

本发明提供一种超声波血压计，其有以下特征：上位机依据预设的超声波在人体内的传播速度，把超声波的传播路径长度给计算出来。按照权利要求二所提到的中心块与接收块的中心点来计算距离，进而得出校正后的血管直径曲线图。利用直径。

‑

血压的指数模型，计算出血压的变化曲线并显示。

4. 本发明还提供了一种基于脉冲的相关内容。

‑

回波法的血压检测系统能够持续对血压波形进行检测，从而获取时域下的动态信息。

附图说明

18.图1是超声波透射反射原理图；

19.图2是血压误差校正原理图；

20.图3是设计的超声波传感器结构图；

21.图4是设计的超声波血压计的系统结构图；

本领域技术人员很清楚，本发明并非局限于上述示范性实施例的那些细节。并且，在不违背本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他具体形式来实现本发明。所以，从各个角度来看，都应该把实施例当作具有示范性且是非限制性的。本发明的范围是由所附的权利要求来限定，而非上述的说明。因此，目的是要涵盖落在权利要求的等同要件的含义和范围之内的所有情况。

本发明涵盖了各种变化。权利要求中的附图标记不应被视为对所涉及权利要求的限制。

此外，要明白，即便本说明书是按照实施方式来进行描述的，但并非每一个实施方式仅仅包含一个独立的技术方案。说明书的这种叙述方式仅仅是为了让内容更清晰明了。本领域的技术人员应该把说明书当作一个整体来看待，各个实施例中的技术方案也可以进行适当的组合，从而形成本领域技术人员能够理解的其他实施方式。

技术特征：

本发明提供的一种超声波血压计，其具备以下特征：该超声波血压计包含超声波传感器、脉冲信号发射接收模块、示波器以及上位机。根据权利要求 1 所提到的测量模块，其特征为采用脉冲。

‑

回波法用于检测血压。脉冲发射接收模块驱动传感器，使其产生压电效应并发出超声波。反射的超声波让压电材料产生逆压电效应，进而产生电压。通过检测电压峰值来确定超声波的传播时间。依据超声波在特定组织中的传播速度，能够确定血管长度。测量模块的超声波传感器模块采用分布式矩形模块。其中，超声波探测器由 9 块压电材料构成，并且按矩形方式进行排列。超声波发送是由中心点的压电材料来完成的。而对于接收超声波的情况，是选取 9 块压电材料中接收到的回波幅值最大的那一块。取中心块的中心点与接收块的中心点，通过计算它们之间的距离，得到三角形的一边长度。接着，依据超声波在人体中的传播速度 v 以及接收波形的时间，算出三角形的另外两边。利用海伦公式，根据面积能够得出测量装置与血管之间的垂直距离。这样就消除了因反射角而导致的血管直径测量误差。2. 示波器被用于观察波形，其目的是确定血管壁前后的反射时间。测量模块如权利要求 1 所述，其特征为：上位机依据预设的超声波在人体内的传播速度，能够算出超声波的传播路径长度。按照权利要求二，计算中心块与接收块的中心点之间的距离，进而得出校正后的血管直径曲线图。利用直径这一参数。

‑

血压的指数模型，计算出血压的变化曲线并显示。

技术总结

本发明提出了一种超声波血压计，同时提供了一种结构设计。这种结构设计能够消除因探测装置与血管不平行而产生的误差。超声波血压计由超声波传感器、脉冲信号发射接收模块、示波器和上位机组成。在测量模块中，超声波传感器被设置为分布式矩形模块。也就是说，超声波探测器由 9 块压电材料构成，并且按照矩形方式进行排列。中心点压电材料完成超声波发送。在接收超声波时，选取 9 块压电材料中接收到回波幅值最大的那一块。计算中心块与接收块中心点之间的距离。根据超声波在人体中的传播速度 v 以及接收波形时间，算出三角形的另外两边。通过海伦公式，能够得出测量装置与血管之间的垂直距离，这样就消除了因角度偏差而导致的血管直径测量误差。该血压测量系统能够对血管直径测量进行校正，其借助矩阵式传感器来实现，从而提升了超声波血压计的检测精度。利用该系统，能够持续对血压波形进行检测，进而获取时域下的动态信息，这种动态信息是在时域下得到的，是时域下的动态信息，还是时域下的动态信息。

技术研发人员：曹珍贯 李锐 张宗唐 杨逊

受保护的技术使用者：安徽理工大学

技术研发日：2021.08.13

技术公布日：2021/12/21