電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)

在醫(yī)療系統(tǒng)中有大量用于臨床的無創(chuàng)血壓監(jiān)護(hù)儀和多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀等設(shè)備，其共同的特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)無創(chuàng)測(cè)量人體血壓(收縮壓和舒張壓)。血壓測(cè)量準(zhǔn)確與否關(guān)系到廣大人民群眾生命健康安全。國(guó)家把血壓計(jì)列為國(guó)家強(qiáng)制檢定計(jì)量器具。目前大部分無創(chuàng)式的電子血壓計(jì)采用示波法測(cè)量血壓。計(jì)量部門對(duì)這些血壓測(cè)量器具只能檢定其靜態(tài)指標(biāo)，對(duì)于其測(cè)量血壓(收縮壓舒張壓)準(zhǔn)確度的檢定，沒有確實(shí)可行的方法和手段。因此很有必要對(duì)示波法電子血壓計(jì)測(cè)量血壓準(zhǔn)確度的檢定方法進(jìn)行探討。
一.示波法電子血壓計(jì)的原理
血壓是指血管內(nèi)的血液對(duì)于單位面積血管壁的側(cè)壓力，也即壓強(qiáng)。也就是說血管內(nèi)血液的靜壓就是血壓。
人體的血壓是隨時(shí)間周期變化的，收縮壓是指血壓的最大值，舒張壓是指血壓的最小值，見圖1。

血壓計(jì)所要測(cè)量的量就是收縮壓和舒張壓。而示波法測(cè)量血壓，就是當(dāng)綁在手臂上的袖帶壓力比血管收縮壓高出約60mmHg時(shí)，血管被阻斷。隨著袖帶壓力的下降血管由阻斷變導(dǎo)通，這一過程就會(huì)在袖帶中產(chǎn)生一系列的小脈沖，見圖2。把小脈沖拾取出來，將其峰值連成曲線，得出包絡(luò)線，見圖3。根據(jù)包絡(luò)線的形狀，找出相應(yīng)的特征點(diǎn)判別出收縮壓和舒張壓。

包絡(luò)線的形狀主要受收縮壓、舒張壓、血管和手臂力學(xué)特性等參量影響。其中收縮壓和舒張壓是主要影響參量。而示波法血壓測(cè)量沒有完善的理論推導(dǎo)，使得特征點(diǎn)的確定只能依賴采集樣本的統(tǒng)計(jì)歸納，因而可以說示波法測(cè)量血壓是基于統(tǒng)計(jì)的方法，有一定的離散性。

二.檢定方法
示波法電子血壓計(jì)的檢定分兩部分：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。
靜態(tài)檢定是指血壓計(jì)傳感器測(cè)壓準(zhǔn)確度的檢定。這是一個(gè)常規(guī)檢定，在這里不作討論。
動(dòng)態(tài)檢定是指對(duì)血壓計(jì)測(cè)量收縮壓、舒張壓準(zhǔn)確度的檢定。目前國(guó)內(nèi)外都沒有確實(shí)可行的血壓計(jì)動(dòng)態(tài)檢定方法。本文章作重點(diǎn)討論。1．由血壓計(jì)的測(cè)量可看出，動(dòng)態(tài)檢定最有效的方法是產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的收縮壓和舒張壓量，給血壓計(jì)測(cè)量。血壓計(jì)的測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的差值即為血壓計(jì)測(cè)量收縮壓和舒張壓的基本誤差。
△Pd=Pdj－Pdb；
△Ps=Psj－Psb；
其中：
△Pd：血壓計(jì)舒張壓基本誤差；
△Ps：血壓計(jì)收縮壓基本誤差；
Pdj：血壓計(jì)舒張壓測(cè)量值；
Pdb:舒張壓標(biāo)準(zhǔn)值；
Psj:血壓計(jì)收縮壓測(cè)量值；
Psb:收縮壓標(biāo)準(zhǔn)值；
這個(gè)方法有兩個(gè)主要部分：產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的收縮壓、舒張壓；使該標(biāo)準(zhǔn)值能被血壓計(jì)測(cè)量。
(l)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的收縮壓、舒張壓
從收縮壓和舒張壓的定義可看出，標(biāo)準(zhǔn)收縮壓和舒張壓的產(chǎn)生實(shí)際上就是要產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模擬血壓波，使其峰值和谷值的準(zhǔn)確度應(yīng)滿足檢定要求。從血壓的定義可確定：由于血壓是指靜壓，因此不論模擬血壓波的壓力介質(zhì)是液體還是氣體都不會(huì)對(duì)檢定產(chǎn)生附加的不確定度。
(2)使標(biāo)準(zhǔn)的收縮壓、舒張壓能被血壓計(jì)測(cè)量。
示波法電子血壓計(jì)(以下簡(jiǎn)稱血壓計(jì))是通過繞扎在手臂上的袖帶中的壓力由高到底的變化過程中，手臂肱動(dòng)脈由阻斷到導(dǎo)通，使得袖帶中的壓力疊加上一系列壓力小脈沖。血壓計(jì)感應(yīng)這些信號(hào)，經(jīng)過一定的運(yùn)算，求出人體肱動(dòng)脈的收縮壓和舒張壓。(手腕式的示波法電子血壓計(jì)原理和手臂式的等同，在這里不作探討。)
由此可見血壓計(jì)的檢定在產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的血壓波信號(hào)后，必須有一個(gè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)把血壓波信號(hào)傳遞給血壓計(jì)。這個(gè)傳遞機(jī)構(gòu)等同于人體的手臂把血壓傳遞給血壓計(jì)，稱為模擬手臂。模擬手臂的力學(xué)特性等效于人體手臂。
采用這種檢定方法的優(yōu)點(diǎn)是：
①符合量值傳遞的要求。
上述的檢定方法是從血壓的基本定義出發(fā)，從血壓計(jì)的測(cè)量出發(fā)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的量值。這些量值能很容易的實(shí)現(xiàn)量值溯源。
②方法可靠。
采用這種方法檢定血壓計(jì)的過程與血壓計(jì)測(cè)量血壓的工作過程完全一樣。因此可以說這種方法不存在方法上的附加誤差。
②能完全的檢定血壓計(jì)。
這種方法把血壓計(jì)的袖帶也看成是血壓計(jì)的一個(gè)傳感部分進(jìn)行檢定。所以說它能完整的檢定血壓計(jì)。
要實(shí)現(xiàn)該檢定方法從技術(shù)上說是有相當(dāng)大難度的，標(biāo)準(zhǔn)血壓波的產(chǎn)生和模擬手臂的制作難度都是很大的。國(guó)內(nèi)外都沒有實(shí)現(xiàn)該檢定方法的手段。由廣東省計(jì)量科學(xué)研究所和廣東省醫(yī)療器械研究所共同研制的示波法電子血壓計(jì)檢定裝置實(shí)現(xiàn)了這個(gè)檢定方法。其標(biāo)準(zhǔn)收縮壓和舒張壓的不確定度為0.3kPa(2mmHg)。使得這個(gè)檢定方法從設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。
2.從血壓計(jì)的工作原理出發(fā)還可以得出另外一種檢定方法。(嚴(yán)格的說這種方法不能完成量值傳遞的檢定。)
這種方法的基本思路是還原包絡(luò)線。它首先采集一定量的人群包絡(luò)線，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)歸納確定出一條典型的包絡(luò)線。這條包絡(luò)線隱含著收縮壓和舒張壓的量值，即它標(biāo)稱著收縮壓和舒張壓的值。在檢定的過程中通過一個(gè)裝置經(jīng)管路連接把這條典型的包絡(luò)線還原給血壓計(jì)。血壓計(jì)傳感器感應(yīng)壓力變化，拾取出該包絡(luò)線，確定血壓值。血壓計(jì)測(cè)得值與典型包絡(luò)線的血壓標(biāo)稱值之差即為血壓計(jì)測(cè)量血壓的基本誤差。這個(gè)方法的最大問題是包絡(luò)線所標(biāo)稱的收縮壓和舒張壓量值無法通過常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢定。也就是說它無法進(jìn)行量值溯源。
目前國(guó)外有一些基于這種方法的裝置。這些裝置可用于血壓計(jì)的研制開發(fā)和生產(chǎn)過程中的輔助校驗(yàn)，把它們用于日常的檢定中是不合適的。

三.結(jié)束
以上主要介紹了兩種檢定示波法電子血壓計(jì)的方法，其中第一種方法應(yīng)該更符合量值傳遞檢定的要求。但是也存在著一些問題，主要是示波法的基礎(chǔ)理論支持還很欠缺，使得模擬手臂力學(xué)模型的建立難度相當(dāng)大，只能依賴統(tǒng)計(jì)歸納的方法進(jìn)行處理。隨著示波法的不斷完善，我們相信其檢定方法和手段也會(huì)不斷的完善。