[发明专利]使用电阻式力传感器阵列的血压测量系统

说明书

一种新颖且有用的压力传感器阵列包括由作为衬底的导电膜构成的传感器元件。市售的导电(即压阻式)膜的示例包括Velostat和Linqstat。可穿戴设备被描述成包括具有柔性特性的压力传感器阵列和在传感器元件与用户皮肤之间的生物相容性材料界面。该压力传感器阵列使用导电膜作为衬底，并以合适的构造放置一对导体以形成单独的传感器元件。当向导电膜施加压力时，传感器元件检测导电膜的电阻的变化。传感器元件可以以交叉指型或相对的构造实现。传感器阵列还包括在传感器元件的顶部上的用于将施加的压力传递或聚焦到导电膜的机械界面。

公开领域

本文公开的主题涉及监测用户的生命体征的领域，更具体地说，涉及使用电阻式力(force resistive)传感器阵列进行血压信号采集的系统和方法。

发明背景

高血压是一种常见的情况，在这种情况下，血液对你动脉壁的长期的力足够高，以至于其最终可能导致健康问题，如心脏病。血压是由你的心脏泵出的血液量和你动脉中血流阻力的大小共同决定的。你的心脏泵出的血越多，你的动脉越窄，你的血压就越高。

人可能有高血压(即高血压病)多年却没有任何症状。即使没有症状，对人的心脏和血管的损伤仍然存在，并且可以被检测到。不受控制的高血压增加了人出现严重健康问题的风险，其包括心脏病发作和中风。高血压通常是多年形成的，并且它最终会影响到几乎所有人。幸运的是，高血压是可以被检测到的。

目前，心血管疾病在全球所有报告的死亡病例中占很大比例。这些疾病被认为是一种严重且共享的风险，其中大部分负担在中低收入国家。高血压病或高血压是增加心力衰竭或中风的风险、加速血管硬化和缩短预期寿命的主要因素。

高血压病是一种循环的血液对血管壁施加的压力升高的慢性健康状况。为了确保血管中血液的适当循环，高血压患者的心脏必须比正常人的心脏更加努力工作，这增加了心脏病发作、中风和心力衰竭的风险。然而，健康的饮食和锻炼可以显著改善血压控制，并降低并发症的风险。有效的药物治疗也是可行的。因此，找到血压升高的人并定期监测他们的血压信息非常重要。

在每次心跳期间，血压在最大(即收缩)压力和最小(即舒张)压力之间变化。测量血压的传统无创方式是使用加压袖带(cuff)并检测血流开始搏动(即袖带压力在收缩压和舒张压之间)时的压力水平和根本没有流动(即袖带压力超过收缩压)时的压力水平。然而，已经看到，用户趋于考虑测量情况，以及加压袖带的沉闷乏味甚至令人有压力的，尤其是在长期监测情况下。此外，众所周知的白大褂综合征趋于在测量过程中让血压升高，从而导致不准确的诊断。

使用可穿戴设备用于无创地、持续性地和/或间歇性地长期监测身体生理参数(例如血压、心率(HR)脉搏、体温、血糖水平、运动模式等)作为监测和改善健康的方式变得越来越受欢迎。

传统的血压测量需要充气袖带，当使用机械传感器(例如听诊器)听由血管中血流涡流产生的声音时，袖带从让血管完全阻塞的状态逐渐泄气到较低的压力。这种方法的一个优点是它对运动的相对鲁棒性，而缺点是它的形式因子(form factor)大，需要用户手动打气或者需要自动泵，这需要大量的能量。由于能量效率和小的形式因子是可穿戴设备的主要要求，所以充气袖带血压感测在这一领域不是有用的范例。

现有技术的血压测量设备具有显著的缺点。第一，传感器定位或放置在桡动脉上对用户来说具有挑战性。第二，传感器通常需要校准以便获得正确的读数。第三，从传感器获得的信噪比(SNR)可能不足以获得可靠的血压读数。

因此，需要一种克服了传统的现有技术设备和方法的缺点的能够连续测量和监测血压的机构。例如，该测量血压的机构不应该要求使用充气袖带及其相关联的高能量需求。此外，该机构应能够感测手臂中动脉中一个或更多个(即桡动脉和尺动脉)上的血压波形。

发明概述