專利名稱：基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置及方法
技術領域：
本發明涉及基于示波法(oscillometric)測量動脈血壓的個體識別裝置及方法。 更具體地講，涉及利用從相當于復數窗口區間的脈波信號中檢測出的各個最大振幅值及最小振幅值，生成能夠識別個體的脈波圖像，基于這種示波動脈血壓測量原理的個體識別裝置及方法。
背景技術：
目前，通過指紋、氣色、虹膜屬性等普遍性生物統計學技術的技術開發占據主流。 但，這些基于生物統計學技術的個體識別技術卻不能徹底杜絕偽造及仿制。例如指紋可通過乳膠劑(latex)來復制，虹膜可通過復制其特征的人工隱形眼鏡進行偽造。近年來，心電圖(electrocardiogram)技術正在被提議用作新的生物學個體識別技術。用于測量和識別生物體的心電圖技術是利用生物節奏，從這一點上具有很難偽造的優點。但是，心電圖信號根據個體的活動量，其生理學變化也很大。另一方面，因為可以通過血壓預測心血管疾病發生，因此關于血壓的精確測量及改進的多項研究踴躍開展至今。每當心臟跳動時，都會通過動脈輸出血液，此時的血流將不停地膨脹與舒張動脈，這就是脈搏。作為血壓測量方法之一，示波法(oscillometric)就是將心臟收縮及舒張時，對手臂等部位的血壓進行線性或階段性測量，從測量得出的血壓值中提取脈波信號，得出最大血壓收縮壓及最小血壓舒張壓。但迄今為止，示波法唯獨利用在測量血壓上，還沒有采用在用生物信息識別個體的數據上。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供利用從相當于復數窗口區間的脈波信號中檢測出的各個最大振幅值及最小振幅值，生成能夠識別個體的脈波圖像，基于這種示波動脈血壓測量原理的個體識別裝置及方法。其次，本發明首先掌握對最大振幅值及最小振幅值的線形判別解析，并使用生物節律來生成識別個體的個性化脈波圖像，根據示波法測量動脈血壓，來提供識別個體裝置及方法。為達到上述目的，依照本發明，基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置，其包括檢測包含脈波影響氣囊壓力的壓力檢測傳感器部、從上述壓力檢測傳感器部測出的袖帶氣囊壓力提取動脈脈波信號的脈波提取部、由上述脈波提取部提取的脈波信號分割到復數窗口區間，提供各窗口區間檢測最大振幅值及最小振幅值的脈波振幅檢測部、利用由上述脈波振幅檢測部測出的各窗口區間內的最大振幅值及最小振幅值，來生成個性化脈波圖像的脈波圖像生成部、貯藏由上述脈波圖像生成部生成的個性化脈波圖像的生物信息貯藏部。上述個體識別裝置是利用從同一被測者得出的，由上述脈波提取部提取的復數脈波信號，包括將被測者規范化的脈波信號輸入到上述脈波振幅檢測部的脈波信號規范化部，脈波振幅檢測部再從上述脈波信號規范化部輸出的規范化脈波信號分割到各復數窗口區間，由各窗口區間來檢測最大振幅值及最小振幅值。上述脈波圖像生成部對最大振幅值及最小振幅值，利用線形判別解析(LDA : Linear Discriminant Analysis)運算法則，來生成個性化脈波圖像。上述脈波振幅檢測部是將同一窗口區間的振幅值加以平均，再得出其平均振幅值。上述脈波圖像生成部包括平均振幅值，可使用線形判別解析運算法則。上述脈波信號規范化部可將上述脈波提取部提取的復數脈波信號加以平方，利用相加值得出的根進行規范化。由上述脈波提取部提取的脈波信號分割到復數窗口區間時，窗口的個數可通過振動波數及包含1次脈搏在內的最大期間的脈波振動波數而得之。上述個體識別裝置應將上述生物信息貯藏部貯藏的個性化脈波圖像與利用纏繞在被測者手臂上的袖帶氣囊壓力測出的脈波圖像相比較，包括與脈波圖像相對應，個體識別的個體識別部。依照本發明，基于示波法測量動脈血壓的個體識別方法，提供包括脈波影響在內的將纏繞在被測者手臂上的袖帶測量氣囊壓力的階段、從上述測量出的袖帶氣囊壓力提出動脈脈波信號階段、上述提取的脈波信號分割到復數窗口區間，利用各窗口區間的最大振幅值及最小振幅值生成脈波圖像階段、提供貯藏上述生成個性化脈波圖像的階段，來達到上述目的。上述個體識別方法是從同一被測者得出的利用上述脈波提取部提取的復數脈波信號，包括規范化脈波信號輸出階段。上述各窗口區間，檢測最大振幅值及最小振幅值的階段，應利用上述規范化脈波信號來檢測出最大振幅值及最小振幅值。上述生成個性化脈波圖像的階段，應對最大振幅值及最小振幅值采用線形判別解析(LDA:Linear Discriminant Analysis)運算法則，來生成個體的脈波圖像。上述各窗口區間檢測最大振幅值及最小振幅值的階段，要將同一窗口區間的振幅值加以平均，得出新的平均振幅值，上述個性化脈波圖像生成階段，應采用包括上述平均振幅值在內的線形判別解析運算法則。上述個體識別方法應將上述已貯藏的個性化脈波圖像與利用纏繞在被測者手臂上的袖帶氣囊壓力測出的脈波圖像相比較，來包括與檢測脈波圖像相應的個體識別的階段。發明的效果根據上述的組成，本發明是利用測量血壓時的脈波信息，得到個性化生物信息，能夠利用無法偽造的生物節律準確地進行個體識別。其次，本發明是利用從同一被測者得到的復數脈波信號加以規范化，減少同一被測者在每一次檢測中的脈波信號變化，能夠準確地進行個體識別。還有，本發明是利用了線形判別解析運算法則，來尋找已分類的種類之間最佳個性化可能的特征空間，因此能夠有效地分類出個體識別的特征。


圖1為本發明依照實施例一，基于示波法測量動脈血壓，圖示個體識別裝置的結構框圖；圖2為依照圖1所示，基于示波法測量動脈血壓，圖示個體識別方法的流程圖；圖3為對復數被測者進行各5次測量后，將得到數據做出記錄的圖紙；圖4為依照圖1所示，圖示袖帶壓力信號的圖紙；圖5為依照圖1所示，圖示脈波提取部提取的脈波信號的圖紙；圖6所示為在同一窗口區間內的最大振幅值及最小振幅值的圖紙；圖7所示為同一被測者在各窗口檢測出的最大振幅值、最小振幅值及平均振幅值的圖紙；圖8為依照圖3所示，圖示被測者在所有各窗口檢測出的最大振幅值、最小振幅值及平均振幅值的圖紙；圖9所示為本發明采用線形判別解析運算法則的個性化脈波圖像的圖紙。
具體實施例方式參照以下附加圖紙，依照本發明的實施例一，詳細說明基于示波法動脈血壓測量的個體識別裝置及方法。圖1為依照本發明的實施例一，基于示波法測量動脈血壓，圖示個體識別裝置的圖紙。如圖1所示，個體識別裝置100包括袖帶110、壓力檢測傳感器部120、脈波提取部130、脈波信號規范化部140、脈波振幅檢測部150、脈波圖像生成部160、貯藏部170、個體識別部180及顯示部190等。袖帶110在測量血壓時，用在纏繞測量部位，主要纏繞在手臂上，通過內部管線 (未圖示)與加壓氣閥(未圖示)及排氣閥(未圖示)等相互連接。壓力檢測傳感器部120通過內部管線與袖帶110相互連接，來檢測包括脈波影響在內的袖帶氣囊壓力，即袖帶110的壓力。從壓力檢測傳感器部120檢測出的袖帶110壓力信號如圖4所示。脈波提取部130將從壓力檢測傳感器120檢測出的袖帶氣囊壓力提取所有區間的動脈脈波信號。同時，為了使脈波信號規范化，如需從同一被測者中得到復數脈波信號時， 將從脈波提取部130提取的脈波信號貯藏到貯藏部170的脈波信號貯藏領域。脈波信號規范化部140為了減少同一被測者在每一次檢測當中的脈波信號變化， 將從同一被測者中得到的，由脈波提取部提取的復數脈波信號進行規范化，并輸出被測者極為規范化的脈波信號。脈波振幅檢測部150將輸入到脈波提取部130脈波信號或被測者的規范化脈波信號分割到復數窗口區間，并對各窗口區間檢測最大振幅值(MXAP =Maximum Amplitude Pulse) ^M/MgljiSll ((MIAP :Minimum Amplitude Pulse)。脈波圖像生成部160利用由脈波振幅檢測部150檢測出的各窗口區間的最大振幅值及最小振幅值，生成個體的個性化脈波圖像。貯藏部170將由脈波圖像生成部160生成的個體的個性化脈波圖像貯藏到生物信息領域。同時，如上所述，為了使脈波信號規范化，當需從同一被測者中得出復數脈波信號時，由脈波提取部130提取的脈波信號將貯藏到貯藏部170的脈波信號貯藏領域。
個體識別部180將上述貯藏部170貯藏的個性化脈波圖像與利用纏繞在被測者手臂上的袖帶110的氣囊壓力測出的脈波圖像相比較，來識別與脈波圖像相應的個體。顯示部190依照個體識別部180的個體識別結果，可以顯示出被測者的信息等。同時，圖1所示的個體識別裝置100可體現為一種裝置，也可分為袖帶110、壓力檢測圖像部120及包括脈波提取部130在內的血壓計、脈波信號規范化部140、脈波振幅檢測部150、脈波體現生成部160、貯藏部170、個體識別部180及包括顯示器190的電腦/顯示器等，加以實施。圖2為依照圖1所示，基于示波法測量動脈血壓，圖示個體識別方法的流程圖，圖 3為對復數被測者進行各5次測量后，將其數據做出記錄的圖紙，圖4為依照圖1所示，圖示袖帶壓力信號的圖紙，圖5為依照圖1所示，圖示從脈波提取部提取的脈波信號的圖紙， 圖6所示為同一窗口區間內的最大振幅值及最小振幅值的圖紙，圖7所示為同一被測者在各窗口檢測出的最大振幅值、最小振幅值及平均振幅值的圖紙，圖8為圖3所示的，圖示被測者在所有各窗口檢測出的最大振幅值、最小振幅值及平均振幅值的圖紙，圖9為本發明采用線形判別解析運算法則，圖示個性化脈波圖像的圖紙。以下，不僅是對圖2所示流程圖的說明，而且還要一同說明基于示波法測量動脈血壓，能夠準確個體識別。袖帶110纏繞在人體手臂上，為測量血壓，個體識別裝置100啟動時，可通過壓力檢測傳感器部120測出袖帶氣囊壓力S202。壓力檢測傳感器部120測出的袖帶氣囊壓力信號圖示在圖4上面。從壓力檢測傳感器部120檢測到的袖帶氣囊壓力，由脈波提取部130提取所有區間的動脈脈波信號S204。由脈波提取部130提取的脈波信號圖示在圖5上。這一脈波信號由壓力檢測傳感器部，利用依次輸入的袖帶氣囊壓力的差分信息，通過消除包含在差分信息內的袖帶氣囊壓力的平均減壓量的影響來提取信號。直到從同一被測者得到復數脈波信號，脈波提取部120提取的脈波信號可貯藏到貯藏部170階段S206。對于各被測者通過5次測量得到的數據圖示在圖3中。S卩，貯藏部170貯藏從袖帶氣囊壓力提取的脈波信號508即脈波信號的振動波數 509，同時還可貯藏被測者的年齡504及性別506，通過聽診器測量出的最大血壓(收縮期血壓)516及最小血壓(舒張期血壓)518。并且可將各被測者通過數次測量得到的各種數據， 即通過數次由脈波提取部130提取的脈波信號、從袖帶氣囊壓力提取的脈波信號及通過聽診器測量出的最大血壓計最小血壓可貯藏到貯藏部170。為得到良好的個性化脈波圖像，本發明的測量室組成要達到準確地測量出血壓， 被測者也能夠在候診室等得到充分的安定。圖3所示的表格的數據為被測者在候診室安定 15分后，反復進行1分鐘測量1分鐘休息為周期得到的數據，也可隨意休息后得其數據。從圖3可看出同一被測者經5次測量得出的振動波數結果比較類似。這意味著同一被測者具有大小類似的脈波信號。對同一被測者的測量次數達到N次時，脈波信號規范化部140為了減少同一被測者在每次測量中出現的脈波信號變化，而進行規范化(normalization) S208。S卩，為得到基于示波法測量動脈血壓，準確地識別出個體的數據，對貯藏部170貯藏的同一被測者的復數脈波信號進行規范化。
脈波信號規范化部140進行的規范化，根據以下數學式1可將與被測者相對應的脈波信號進行規范化。首先，將得到的總數據的數(圖3中為30)用W來表示，被測者的數(圖3中為6 名)用N來表示，可得出協=^。而且從同一被測者得出的脈波信號可用
表示，脈波信號(Wij)意味著第i個被測者的第j次脈波信號。數學式1
權利要求
1.一種基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置，其特征在于，該裝置包括壓力檢測傳感器部，檢測包括脈波影響的袖帶氣囊壓力；脈波提取部，所述脈波檢測部從上述壓力檢測傳感器部檢測出的袖帶氣囊壓力提取動脈脈波信號；脈波振幅檢測部，所述脈波振幅檢測部從上述脈波檢測部提取的脈波信號分割到復數窗口區間，在各窗口區間檢測最大振幅值及最小振幅值；脈波圖像生成部，所述脈波圖像生成部利用上述脈波振幅檢測部檢測出的各窗口區間的最大振幅值及最小振幅值，生成個性化脈波圖像；生物信息貯藏部，所述生物信息貯藏部貯藏由上述脈波圖像生成部生成的個性化脈波圖像。
2.根據權利要求1所述的基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置，其特征在于，該裝置還包括脈波信號規范化部，所述脈波信號規范化部利用從同一被測者得出的上述脈波提取部提取的復數脈波信號，將被測者的規范化脈波信號輸出到上述脈波振幅檢測部； 所述脈波振幅檢測部將所述脈波信號規范化部輸出的規范化脈波信號分割為復數窗口區間后，對各窗口區間檢測出最大振幅值及最小振幅值。
3.根據權利要求2所述的基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置，其特征在于， 所述脈波圖像生成部是對最大振幅值及最小振幅值采用線形判別解析(LDA=Linear Discriminant Analysis)運算法則，來生成個性化脈波圖像。
4.根據權利要求3所述的基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置，其特征在于，所述脈波振幅檢測部是將一個窗口區間的振幅值加以平均得出平均振幅值，所述脈波圖像生成部是將平均振幅值包括在內，采用線形判別解析運算法則。
5.根據權利要求2 4任何一項所述的基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置， 其特征在于，所述脈波信號規范化部利用所述脈波提取部提取的復數脈波信號的平方相加值，再求根數來進行規范化。
6.根據權利要求2 4任何一項所述的基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置，其特征在于，當所述脈波提取部提取的脈波信號分割為復數窗口區間時，窗口的個數由根據最小振動波數與包含1次脈搏在內的最大期間的脈波最大波數而得到。
7.根據權利要求1 4任何一項所述的基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置，其特征在于，該裝置還包括個體識別部，所述個體識別部將所述生物信息貯藏部貯藏的個性化脈波圖像與利用纏繞在被測者手臂上的袖帶氣囊壓力檢測出的脈波圖像相比較后，檢測脈波圖像相對應的個體識別。
8.一種基于示波法測量動脈血壓的個體識別方法，其特征在于，該方法包括檢測包含從纏繞在被測者手臂上的袖帶帶來脈波影響的袖帶氣囊壓力階段；從上述檢測出的袖帶氣囊壓力提取動脈脈波信號的階段；上述提取的脈波信號分割到復數窗口期間，在各窗口區間檢測最大振幅值及最小振幅值的階段；利用上述各窗口區間的最大振幅值及最小振幅值，生成個性化脈波圖像的階段；貯藏上述生成的個性化脈波圖像的階段。
9.根據權利要求8所述基于示波法測量動脈血壓的個體識別方法，其特征在于，該方法還包括利用從同一被測者得到的，由上述脈波提取部提取的復數脈波信號，也包括輸出規范化脈波信號階段；上述檢測各窗口區間的最大振幅值及最小振幅值的階段利用上述規范化脈波信號檢測最大振幅值及最小振幅值。
10.根據權利要求9所述基于示波法測量動脈血壓的個體識別方法，其特征在于，上述生成個性化脈波圖像的階段對最大振幅值及最小振幅值采用線形判別解析(LDA =LinearDiscriminant Analysis)運算法則，來生成個體脈波圖像。
11.根據權利要求10所述基于示波法測量動脈血壓的個體識別方法，其特征在于，上述窗口區間檢測最大振幅值及最小振幅值的階段是將同一窗口區間的振幅值加以平均得出平均振幅值，上述生成個性化脈波圖像的階段包括上述得出的平均振幅值，采用線形判別解析運算法則。
12.根據權利要求8 11項任一項所述基于示波法測量動脈血壓的個體識別方法，其特征在于，該方法還包括上述貯藏的個性化脈波圖像與利用纏繞在被測者手臂上的袖帶氣囊壓力檢測出的脈波圖像相比較，檢測脈波圖像相對應的個體識別階段。
全文摘要
本發明提供一種基于示波法測量動脈血壓的個體識別裝置及方法，其包括檢測包含脈波影響的氣囊壓力的壓力檢測傳感器部；從上述壓力檢測傳感器部測出的袖帶氣囊壓力提取動脈脈波信號的脈波提取部；由上述脈波提取部提取的脈波信號分割到復數窗口區間，提供各窗口區間檢測最大振幅值及最小振幅值的脈波振幅檢測部，利用由上述脈波振幅檢測部測出的各窗口區間內的最大振幅值及最小振幅值，來生成個性化脈波圖像的脈波圖像生成部；貯藏由上述脈波圖像生成部生成的個性化脈波圖像的生物信息貯藏部。
文檔編號A61B5/117GK102293652SQ20101052484
公開日2011年12月28日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年6月23日
發明者申暎淑 申請人:朝鮮大學校產學協力團