非侵入性桡动脉血压波型量测系统及其应用

1、一种非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于：包括：
一用以量测手腕桡动脉，其能连续记录并产生代表血压脉波的电波的压电感应器；
一其内含有气袋，可配带于人体手腕上，并对前述的压电感应器施压的腕带；
一可对前述的气袋充气的气泵；
一连设于气袋之一端的泄气阀；
一连接至气袋的导气管；
一包含有中央计算器，记忆体，其内设有操作软体的电路模组；
一连接于气袋的导气管的气压计；
一电源，以及一可将前述部份元件含纳其中的仪器主机。
2、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的压 电感应器可为陶瓷Lead zirconate titanate(PZT)压电片，或高分子polyvinylidene fluoride (PVDF)压电片，或应力型(Strain Gauge)压电元件，或半导体型(Semi-Conductor)硅压电元 件。
3、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的压 电感应器的感应主体可为一圆型，方型为其他几何图形的薄片，其厚度可从0.1mm至5mm 等范围，其直径或边长可从1mm至100mm等范围。
4、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的压 电感应器，为长型薄片，且系置于腕带中，其薄片之一面与腕带内的气袋接触，另一面则 与腕带的外层布料接触，当测试时，只需将腕带及其连结的仪器主机配带于手腕上方，即 可进行测试。
5、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的压 电感应器可由多个(至少两个)压电元件组成一个压电感应模组，且内置于腕带中，其中每 一元件为一长方形(或圆形)压电薄片，且其边长(或直径)为3～5mm，而感应模组的基底 为一软性电路板(soft printed circuit board)，组合步骤为将多个压电元件依手宽方向排成一 列，固定于软性电路板上，元件与元件中间则有一以避免邻近电波干扰的微小空隙(0.1～ 1mm)。
6、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的电 路模组，加装以接收来自各感应元件的电波讯号再连接至过滤及放大电路的多重讯号扫描 器(Multi-Plexer)及相关驱动软体。
7、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于其实施时 先以充气步骤测得最适测试气压，再将气袋充压至此气压值(或其附近)，然后才进行血压 波型监测。
8、根据权利要求7所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于其中所述 的最适测试气压指血压脉波的主波高(Primary Peak Height)最大气压值，在此气压值，感应 器的血压波型讯号最强，讯号-杂讯比(Signal-to-Noise Ratio)最高。
9、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的腕 带可为布料腕带内装设一个气袋，气袋的大小则依一般手腕血压量测规定(其沿手身方向 的宽度约在60～90mm之间，其沿手宽方向的周长约在80～150mm之间)。
10、根据权利要求9所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于可在气 袋上加制一个口袋，再将压电感应元件装于其内，当气袋充气时，可准确地施压于压电感 应器。
11、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的 泄气阀是类比(Analog)电磁阀开关，其阀开大小依电压或电流值决定。
12、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的 电路模组，其基底为一印刷电路板(Printed Circuit Board)，其上植有中央计算器(CPU)，记 忆体(例如Flash或RAM等)，气压计，讯号过滤元件，讯号放大元件，嗡鸣器，真实时钟 (Real-Time Clock)，及其他电子零组件等。
13、根据权利要求12所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的 电路模组含有一个液晶(LCD)或发光二极体(LED)显示器，可加装一个多重讯号扫描器 (Multi-Plexer)。
14、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的 电路模组载有一个操作软体。
15、根据权利要求13所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的 软体程式，其操作流程包括：
控制气袋的气压；
寻找最适测试气压；
在最适测试气压下量测桡动脉波型；
将量得的波型讯号过滤及放大；
将量得的波型讯号进行分析与演算。
16、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的 电源可由一般干电池(抛弃式)，锂电池(可重复充电使用)，镍氢电池(可重复充电使用)或其 他类型电池提供。
17、根据权利要求1所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于所述的 电源可由一般交流电源(如110V或220V等)提供，若使用交流电源，则电路模组上可加装 一个交流转直流的变压器(Transformer)，以提供只接受直流的电路元件所需的电源。
18、一种非侵入性桡动脉血压波型量测系统的应用，其特征在于：其量测血压中的 生理平均血压(Physiological Mean Blood Pressure)的使用步骤：
以电子血压计震荡技术(Oscillometric Method)测得收缩压(SBP)及舒张压(DBP)；
量测血压波型，并以X-Y平面作图(图7)，其中Y轴为相对的电压值V，X轴为真实 时间t；
将上述测得的血压波型的相对电压平均值V(mean)以下列公式算出：
V(mean)＝V-t积分值/(t2-t1)-----------(1)
其中V(mean)为相对电压平均值，V-t积分值为V-t波型图在t1(波型起始点)至t2(波 型结束点)的范围内的积分值，t2-t1为单一波型的时间间距，依下列公式算出生理平均血 压：
PMBP＝V(mean)*(SBP-DBP)/(VS-VD)-------(2)
其中PMBP为生理平均血压，V(mean)为相对电压平均值，SBP为收缩压，DBP为舒 张压，VS为血压波型的最大值(波峰)，VD为血压波型的最小值(波谷)；
依下列公式算出每个血压波型的生理平均血压PMBP，再将此多个PMBP取平均值：
PMBP(mean)＝SUM(PMBP)/N---------(3)
其中PMBP(mean)为生理平均血压PMBP的平均值，SUM(PMBP)为N个PMBP的总 和，N为血压波型的数目。
19、一种非侵入性桡动脉血压波型量测系统的应用，其特征在于：其鉴别受测者的 身份步骤：
撷取一定期(如50秒至1分钟)的受测者的连续血压波型；
找出每个血压波型的起点(即波谷)，终点(即下一个波型的起点)，及各个波峰点及波 谷点；
计算每个血压波型的波峰数，时间，压力，斜角，面积，及其标准化(Normalized)等 特性参数值；
计算出这些参数值在测试期间内的平均值，并将他们定义为该受测者血压波型特征 基准线(Characteristic Baseline)；
以受测者的血压波型特征参数值与前述的特征基准线相比对，若有相当程度相似性 (Similarity)，则判定该名受测者为同一人，否则为不同人；
若有一群人(例如两人以上)先各测得血压波型特征基准线，日后若其中一人以不明身 份接受测试，则可依该受测者的血压波型特征参数值与该群组的个别资料一一比对，并选 相似性最高者，据以判断此受测者即为该已知身份者；上述所谓相当程度的相似性，可依 实验及鉴别需求加以规范。
20、根据权利要求19所述的非侵入性桡动脉血压波型量测系统，其特征在于：其鉴 别受测者的身份步骤，先将参数中的波峰数(一般为1.0至3.0)及标准化后(Normalized)的时 间，压力，斜角，及面积的特性参数值定义为符合相似性的重点参数。
21、一种非侵入性桡动脉血压波型量测系统的应用，其特征在于：其量测呼吸波型 及频率的身份步骤：
在测试期内(如1～10分钟)连续撷取受测者的血压波型并作成X-Y图，其中X值为 时间，Y值为电压或压力；
找出每一波型的主波峰点的X值(即时间值)与Y值(即电压或压力值)；
作成连续XY图，做为该受测者的呼吸波型；
将每定期(如一分钟)内的波型数目(如八个)算出，为呼吸频率或呼吸数(如每一分钟八 次呼吸)。
22、一种非侵入性桡动脉血压波型量测系统的应用，其特征在于：其监测咳嗽或打 喷嚏的症状步骤：
连续撷取受测者的血压波型；
计算出受测者在初期内(如一分钟)的血压波型的三个参数值(即主波峰-主波峰的时 间间距，主波峰值的压力值，及主波谷的压力值)的平均值及标准偏差，并将平均值定义 为此三参数值的基准线；
在测试期间随时监控血压波型的三个参数值，若其中一个(含以上)偏离其基准线达标 准偏差的事先预定倍数(例如三倍)以上，则该波型称为可疑不规则资料点；
以不规则资料点随机发生(不具一定频率)，定义该资料点为咳嗽或打喷嚏点；统计， 可获得咳嗽或打喷嚏频率(如每分钟三次)。
23、一种用于医院隔离病患的新型生理讯号监控仪器系统，其特征在于：包括：
使用申请专利范围第1项的非侵入式精确血压波型量测系统；
体温量测技术，且将温度感应器置于腕带之上；
将一组无线传输收发模组置于主机内，另一组置于病房内负责接收病患生理讯号的 床边分析器内；
以前述的系统量测隔离病患的心跳，血压(收缩压，舒张压，生理平均血压)，呼吸波 型及频率，并判定病患是否有心悸，呼吸急促，咳嗽或打喷嚏；
以前述温度感应器量测病患的手腕体温，并判定病患是否发烧；
将上述的生理讯号以无线传输模组由主机传送至床边分析器；
以床边分析器将病患生理讯号及其分析结果透过区域性网路(Local Area Network， LAN)或网际网路(Internet)传出病房。
24、根据权利要求23所述的用于医院隔离病患的新型生理讯号监控仪器系统，其特 征在于其中体温量测技术，可以使用一个小型热电偶，一个电阻式电子元件，或一个红外 线光电元件，三者皆为热感元件，可将体温转换成电压或电流讯号。
25、根据权利要求23所述的用于医院隔离病患的新型生理讯号监控仪器系统，其特 征在于其中无线传输技术，可使用一般商用的RF(Radio Frequency)无线模组，其频率范围 可以在常用的ISM Band(即[工业，科学，医疗]共用频带)。
26、一种用于监控居家隔离民众的仪器系统，其特征在于包括：
使用申请专利范围第1项的非侵入式精确血压波型量测系统；
以前述仪器系统量测居家隔离民众的心跳，血压(收缩压，舒张压，平均压)，血压波 型，呼吸波型及频率等生理讯号，并据此判断该民众是否有心悸，剧烈血压变化，呼吸急 促，咳嗽或打喷嚏；
以现有体温量测技术量测该民众的体温，并据此判断是否有发烧症状；
以现有无线传输技术将的生理资讯定期传至摆置于家中的讯号接收分析器；
以讯号接收分析器将生理资讯储存，分析(或显示)后定期以网际网路(Internet)传输或 电话数据机(Modem)传至卫生机关；
定期收集，整理，并统计未发病，已发病，及已复原的隔离民众人数。

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