无创自动测量血压计动态血压示值误差的检定方法研究

中国检验检测2021年第2期无创自动测量血压计动态血压示值误差的检定方法研究
王思思1罗咏琴2
(1.湖南省计量检测研究院，长沙410014;2.深圳市南山区医疗集团总部，深圳518000)
摘要：电子血压计安全环保、携带方便和操作简易等优点近年来在国内外被各大医疗机构广泛使用，血压是人体极其 重要的指标之一，人体血压不在正常范围内会引发一系列的疾病，所以对血压计的精度要求尤为重要，对市面上各大企业生 产各种各样的电子血压计误差的检定也非常有必要。

本文介绍了目前国内外常用的电子血压计动态示值误差的检定方法，为各类医疗机构和生产电子血压计的厂家提供误差检定方案。

关键词：电子血压计;动态示值误差;检定方法
中图分类号：0241. 1文献标识码：A DOI：10. 16428/lO-1469/tb.2021. 02. 015
0引言
自人们意识到水银是有害物质，对人体和环境 造成不可估量的危害以来，便竭力研究一种新型的环保型血压计，从20世纪60年代起，便有研究人员 利用基于示波法原理制作出电子血压计，经过几十 年的发展，示波法原理已趋向成熟，测量精确度也能 被各大医疗机构接受，之后又产生了动脉张力法、容 积补偿法和脉搏波传导速度法原理的电子血压计。

无论是基于何种原理的电子血压计在生产过程中必 定会进行误差检定，甚至是各大医疗机构中用了一段时间的电子血压计也需要重新进行误差检定，判 断该电子血压计是否还能达到测量精度要求，是否 需要初值校准和检修，且电子血压计早已被我国列入强制检定名单。

目前根据电子血压计的检定方法分为静态检定 和动态检定，早在2010年我国已经制定出对于电子 血压计静态的国家标准检定规程，即JJG 692—2010 《无创自动测量血压计检定规程》。

，该规程中详尽介绍了电子血压计静态的标准检定方法、操作过程 和误差范围和一■系列的注意事项等。

但是到目前为 止我国还没有制定电子血压的动态检定规程，而血 压的动态测量需求近年来急剧增加，应用方面愈加 广泛，从早期用动态测量法测量宇航员在失重训练和重症患者血压到现在的家庭健康管理，显示着动 态测量误差检定的重要性，所以我国急需一套标准的动态血压示值误差的检定方法。

1无创自动测量血压计的工作原理
目前按电子血压计工作原理主要分为听诊法和示 波法，听诊法血压计的工作原理是:利用袖带充气给手 臂加压,直到听诊器中的柯氏音消失，记录此时的动脉 血压为收缩压，之后控制排气阀缓慢放气降压，柯氏音 又重新出现，继续减压至柯氏音消失，记录此时的动脉 血压为舒张压，便能计算出血压值。

听诊法血压计的 工作原理比较简单，容易实现，器材的费用也比较实 惠,不足的是需要医护人员或者经过培训的人员才能 正确使用，需要操作人员能准确判断柯氏音消失的一 瞬间，且血压计里的水银是有害物质，这也是听诊法血 压计没能普及到家庭健康管理的主要原因。

利用示波法原理的电子血压计:袖带绑在手臂的适当位置，松紧适宜，自动加压至肱动脉血管停止 流动，加压过程中袖带内会传出小脉冲，如图1所 示。

电子血压计对小脉冲采样和特殊算法处理后，如图2所示;得到一条峰型包络线，如图3所示，再 经过特定的算法处理，便可以直观的数字将血压值显示出来。

示波法电子血压计的操作过程比较简单,对操作人员的技术要求不是特别高，其工作过程 中自动加压减压，不需要操作人员判别，只需要绑好 袖带按下开关便可测量血压,一般示波法电子血压计体型较小，携带方便，不足的是示波法电子血压的 测量精度有待提高，虽然目前的电子血压计已经能达到一般误差要求，但仍然有很多医疗机构并不接受电子血压计,在给一些重症患者测量血压时仍以
*基金项目：湖南省科技创新计划资助（2018XK2008);湖南省市场监管局科技计划资助“人体健康监控设备计量溯源研究”(2021KJJH07)。

—47 —
听诊法电子血压计为标准。

图1加压过程中袖带内传出的小脉冲变化图
图2对小脉冲采样形成的波形图
m m H g
图3对小脉冲处理后形成的峰型包络线
2无创自动测量血压计的检定方法
传统电子血压计检定方法是利用听诊法血压计
的测量结果为标准进行比较，其工作过程是首先利 用听诊法血压计测量患者的血压后，短时间内用示 波法电子血压计再次测量该患者的血压，多次实验 后，对比两种血压计的测量数据来判断电子血压计 的误差，此种检定方法不能保证听诊血压计的测量 结果一定准确，并且受到被测人员的心理活动和操 作人员操作手法等不确定性因素影响导致误差比较 大，目前一般的医疗机构均已弃用此法。

另一种检定方法的原理跟传统的检定方法基本相
似,只不过把测量对象换成了可显示和设置血压的仿 真模拟手臂，以此减少被测人员的心理活动和操作人 员操作手法等不确定性因素对误差产生的影响，此法 对仿真模拟手臂的技术要求极高，使用何种材料模拟 皮肤、肌肉、血管和骨头等都需要经过大量的实验来选 择最合适的材料，对血压控制器的技术也有一定的要 求，此款检定仪器不仅可以检测静态血压、动态血压和 排气速率，还能进行过压实验，功能比较全面,操作方 法比较简便，目前各级医疗机构和生产电子血压的企 业主要采用此种电子血压计误差检定方法。

2. 1
电子血压计静态示值误差检定方法
电子血压计的静态示值误差检定是在其静态工 作时进行，一般不同厂家生产的电子血压计进人静 态工作模式的操作步骤都有细微差距，需要根据该 电子血压计的操作说明书来进行，比如对腕式血压 计的误差检定，将袖带绑在仿真模拟手臂上，打开模 拟血压发生器，提前设置好血压值，待模拟器产生的 血压稳定后，按下腕式血压计的静态工作模式，开始 测量模拟手臂的血压值，测量结束后将腕式血压计 测得的结果与模拟血压发生器设置的血压值进行对
比，计算出误差，判断误差是否达到规定的误差范 围。

由于每个人的手臂大小不一，血压值也有高有 低，特别是一些患有疾病的患者血压值可能高出或 低于正常人的血压，为了更加准确地判断电子血压 是否符合要求,在检定时可以将血压值设定在人体 的最高极限血压与最低极限血压之间，取相同间隔 从高到低或从低到高多设置几组血压值，并且需要 检定手臂大小粗细不一的血压值，可以分为高中低 三组，并且每组仍然需要设定不同的血压值来检测， 以便覆盖到所有不同血压，手臂粗细不一的患者。

2.2电子血压计动态示值误差检定方法
电子血压计动态示值误差检定方法的工作过程 与静态示值误差检定方法基本一致，只是由原来的 静态工作模式变成动态工作模式，其他操作步骤与 静态误差检定的操作步骤出人不大，动态误差检定 同样也需要设定高低不同的血压值，一般可分成三 个等级，高等对应的收缩压为210mmHg ,舒张压为 170mmHg ;中等对应的收缩压为120mmHg ，舒张压 为80mmHg ;低档对应的收缩压为lOOmmHg ，舒张压 为60mmHg 。

其中脉搏数也可分成高中低三等，高 等为100次/分钟、中等为75次/分钟、低等为50 次/分钟。

按照手臂的大小也可以分为100mm 、 75mm 和50mm 。

一般为了更加精确的测量误差，操 作人员需要把这三个可变条件再多分几个等级。

—48
—
5模拟血压发生器的软件流程图
图4
模拟血压发生器的线路框图
||q 始化.启动lcd ~¥^1
------------1—
1待机界曲'1
N
合规定要求，是否需要检修或是更换
3模拟血压发生器
模拟血压发生器在电子血压计误差检定中起关
键性作用，直接影响误差检定是否符合要求，若模拟 血压计产生的血压值有偏差，就算使用达到标准的 电子血压来测量也会被判定为不符合要求，而有时 使用误差比较大的电子血压来测量却会被判定为符 合要求，所以对模拟血压发生器的要求极其严格，绝 不容许出现一丁点差错，模拟血压发生器技术指标 的动态压力准确度：±2mmHg ;静态压力准确度：±
ImmHg ;脉搏数准确度:±0. 5次/分钟。

当然,影响模拟血压发生器产生误差的原因还有 操作人员使用方法不当，在使用模拟血压发生器时操 作员控制模拟器产生血压和脉搏，必须等到模拟器稳 定下来，能产生不变且连续的血压和脉搏，才能进行电 子血压计的误差检定，目前市面上模拟血压发生器的 原理基本一致，内部线路图也基本相似，如图4所示， 其软件实现流程也大同小异，如图5所示。

2.3电子血压计动态示值误差检定方法的具体操作步骤
首先要确保模拟血压发生器能连续地产生血压 值，在模拟血压发生器的LCD 显示屏的控制界面选择 相应的功能，输人相应的血压值和脉搏数，按下确认按 钮静待血压值和脉搏数稳定下来，在此期间可以将袖 带绑在仿生模拟手臂上，把电子血压计调到动态工作 模式，待血压值和脉搏数稳定下来后按下按钮开始正 常测量仿生手臂中的血压，测好第一组数据后记录下 来，同样的流程开始测试第二组数据，根据实际情况多 测几组，将所有的数据统计起来画一张折线统计图，能 够直观地看出电子血压的误差和不同血压值时的误差 走向，因为有时电子血压计的误差随着血压值的升高 并不是呈直线，可能会有一点偏差，这对测量人员和研 究人员来说都有重大的意义。

2.4影响电子血压计动态示值误差检定的因素
1)
影响电子血压计动态示值误差检定的主要
因素是模拟血压发生器能否准确和连续的输出血压 值和脉搏数，这将直接影响误差检定的结果，若是一 个血压模拟器不能准确地模拟出相应的血压值，那 么后面的步骤都将是无稽之谈。

2)
当然仿生模拟手臂能否有效的，可靠的模拟
人体手臂各项性能也极其重要，如若血压模拟器能 够准确地模拟出相应的血压值和脉搏数，倘若仿生 手臂的各项性能指标无法达到人体的真实手臂，那 么对电子血压计来说可谓是功亏一篑。

3)
经过大量的实验表明，其中仿生模拟手的大
小会对误差检定产生一定的影响，不同臂围的手臂 需用相应大小的袖带才能有效的，准确的测量，根据 对我国人员手臂大小的统计分为100mm 、75mm 和 50mm 最为合适，其袖带大小也因此设计了三款不 同的尺寸。

4)
另外操作人员绑袖带时的松紧程度也会对
误差检定产生一定的影响，通过大量的实验表明，袖 带的松紧度分为能插人三根手指、两根手指、一根手 指和不能插人手指四种程度时对同一血压发生器产 生的血压进行测量也会有一定程度的误差，目前公 认的最适宜的松紧度为能插入两根手指，这对操作 人员的操作手法有一定的要求。

2.5电子血压计动态误差检定的应用分析
一般研究人员或操作人员在对电子血压计进行 动态误差检定后，还会对电子血压计进行其他的参 数检定，比如:静态校准、排气速率检测和过压实验 等，最后将这几项数据结合，对电子血压计进行综合 的，全面的评价，判断电子血压计的各项功能是否符
程序存储器
设》参数: 压力和脉搏数
Y
输出波形.昼 示参数和波形(9 it
图传感器
L
气容
输出脖态压力.a
小压力B .压力a
微
处理器
电气转换
源
—
49 —
3.1模拟血压发生器的工作
首先操作人员在操作界面上选择血压值和脉搏 数，按下确认键，将信号传给微处理器计算分析，再 输送给D/A模块后，把数字信号转化成模拟信号，模拟信号进入信号处理A进行相应地放大后控制电气转换，产生相应的血压值,在血压传输到仿真手 臂上之前利用内置压力传感器测量血压值,将测量 的血压值反馈给微处理器判断血压是否已经达到设 定的值，经过相应的算法控制电气转换，已到达稳定 和精确的血压值，其脉搏数产生的工作过程与血压值产生的工作过程基本一致。

3.2仿生模拟手臂
电子血压计的误差检定中连接检定仪的仿真手 臂也至关重要,若仿生手臂不能达到准确模拟手臂的要求，同样也会出现合格电子血压计被判为不合 格，所以对仿生手臂的技术要求也同样重要，对仿生 手臂的性能要求主要有三个方面:①脉搏波的传递速率与人体手臂相同;②能产生与人体手臂相似的 包络线;③能产生稳定连续的血压值。

仿生模拟手臂的臂围大小一般有高中低三种，无论大小如何其内部构造基本相似，最多可能会根 据不同情况对内部材料进行微调，仿生手臂由外到 内一般有仿皮肤层、填充材料、外仿肌肉层、内仿肌 肉层、模拟血管和模拟骨架等，如图6所示，其俯视 图如图7所示。

电子血压计连接如图8所示，设定好血压值与脉搏数，按下确认按钮,预热一段时间，待各项数值稳定下来将袖带绑在仿生手臂上,按下血压计的确认按钮开始测量仿生手臂中的血压和脉搏数，操作流程 和注意事项与实际测量患者血压时一致，设置几组 不同血压值和脉搏数，将电子血压计对模拟器测量的数据与模拟血压发生器的数据进行对比，即可测 出电子血压计的误差大小。

信号发生器
电子血压计
图8电子血压计误差检定连接图
3.3.2电子血压计静态校准和过压试验
电子血压计的静态校准和过压试验的连接如图 9所示，在信号发生器中设定好相应参数，按下确认 按钮输出相应的血压值,待数值稳定后，开启电子血 压计，比较信号发生器的数值与电子血压计测量的 数据，将电子血压计的数值调成与信号发生器的数据相同，再设置信号发生器输出几组不同的数值来判断电子血压计是否已经调好。

图6仿生手臂剖面图
图7仿生手臂俯视图
3.3实际使用
3.3. 1电子血压计动态示值误差检定
将信号发生器、传递装置（仿生手臂）、袖带和 —50 —
图9静态校准与过压实验连接图
3.3.3电子血压计排气速率测试
电子血压计排气速率测试连接如图10所示，信 号发生器与电子血压计的排气孔连接好后，打开信 号发生器，将功能设置成排气速率检测，开启电子血 压计，即可测出电子血压计的排气速率。

信号发生器
图10
排气速率测试连接图
4总结
目前各大医疗机构最常见电子血压计示值误差
检定方法就是采用一台专用电子血压计误差检定仪，其中检定仪的精确度至关重要，直接关系到电子
血压计示值误差检定是否准确可靠，而后便是对操
作人员的操作手法的要求，不正确的操作方法也很
可能对电子血压计的误差测量结果产生影响，操作
方法不当可以通过培训来减少或消除。

目前要想提
高电子血压计示值误差检定的可靠性，最大的突破
口便是提高电子血压计误差检定仪的各方面性能，
提高检测的可靠性，这对血压发生器和仿生模拟手
臂都有极大的技术要求，不仅要保证血压发生器能
产生稳定连续的血压，也要保证仿生手臂的性能达
到人体的手臂。

目前市面上已有企业生产和售卖电
子血压计误差检定仪，但其稳定性、连续性、准确性
和可靠性等都亟待提高，这对研究人员来说既是难
点也是重点。

参考文献
[1]倪育才.实用测量不确定度评定（第五版）[M].北京：
中国质检出版社,2016
[2]李学哲，黄成玉，张全柱等.基于STC12C5A的电子血
压计综合性能评价系统研究[J].电子技术应用，
2013,39(06):89-91
[3]张晓兰，何琳，胡志刚等.基于MSP430的防水型电子
血压计设计[J].测控技术,2013,32(02): 10-12
[4]田立微.医用臂式电子血压计和水银汞柱式血压计测
量血压结果的对比分析[J].中国循环杂志,2015:180
-181
(上接第39页）
检测食品包装用塑料中重金属铅（Pb)、砷（As)、镉 (匸<1)、汞（电）、铬（(：〇、铜（{：11)、钡（8{1)、锌（211)
元素含量。

本方法准确度高，精密度好，是塑料中重
金属含量检测的可靠方法。

食品接触塑料材料中的
重金属含量一般比较低，属痕量分析，并且在实际检
测工作中，往往面对大量样品，因此，制定这种多种
重金属的同时快速定性与定量的高选择性、高灵敏 度、高重现性的国标分析方法是检测技术发展的
趋势m0
参考文献
[1]宋晓云，孙卓军，郭兵等.接触塑料中重金属检测及样
品前处理方法综述[J].塑料工业，2015,43(6) :7-12 [2]王明强.重金属污染对食品安全的影响及其对策[J].[5] He Tiechun,Duan Junfa,Wang Xiaoming,et al.Develop­
ment on theSynchronous Sphygmomanometer of Four
Limbs- T echnical Basis and Practice[J」.Sensor Technol­
ogy，2000，19( 10) :3-6
[6] He Tiechun,Luo Yan，Wen Zhihao，et al.Development on
the Synchronous Sphygmomanometer of Four Limbs-Tech-
nical Basics and Medical Practice[J].Chinese Journal of
Biomedical Engineering,2002,21(2) :182-186
[7] Hannu Sorvoja,Risto Myllyla.Noninvasive blood pressure
measure-ment methods[J.Molecular and Quantum A-
coustics,2006,27 ：239-264
[8]解相吾，解文博.电子产品开发设计与实践教程[M].
北京:清华大学出版社，200M03-204
[9]李江丽.电子血压计静态压力的检测[J].医疗装备，
2018,31(13)：39-40
[10]温志浩，金浩宇，彭胜华.电子血压计动态性能检定的
技术研究[J].临床医学工程，2010,17(05) :121-123 [11]郭维娜.电子血压计动态性能检定方法的研究[J].科
技展望,2016,26(21 ):285
；：12]俞陈光，沈斌，沈庆丰，赵丹丹.电子血压计动态血压 的检定/校准方法[J].中国计量，2009(04) :82-83
[13]崔晓华，孙苏，吴光辉，许云蛟，倪瑜.基于示波法的腕
式电子血压计检定方法探讨[J].中国计量，2020
(07) ：116-117
[14]周璐，沈哲人.基于示波法原理电子血压计（动态）测
量值的分析与评定[J].计量与测试技术，2014,41
(09) ：10-11
[15]冯芙蓉.无创自动测量血压计动态血压示值误差不确
定度评定与分析[J].科技创新与应用,2020(12) :75
-76
中国调味品，2009,34( 11) :32-37
[3]赵付文，孙卓军，高国庆等.食品接触塑料材料中有害
重金属迁移量测定方法综述[J].化学分析计量，
2009,24( 1)：101-104
[4]陈旻实，郑洁，许才明等.电感耦合等离子体质谱法同
时测定塑料原料和成型品中11种元素溶出量[J].食
品科技，2015,136(4) :236-239
[5] JY/T016-1996《波长色散型X射线荧光光谱方法通
则》[S].
[6]张玉霞，王洪涛.食品接触塑料材料中重金属的现状
分析[J].塑料工业,2012(3) :18-22
[7] SN/T1504.5-2005《食品容器、包装用塑料原料第5
部分:聚烯烃中杂质元素含量的测定X射线荧光光谱
法》[S].
—51。