反射式光電脈搏波傳感器的制造方法
【專利摘要】一種反射式光電脈搏波傳感器，設(shè)有：一個或多個LED發(fā)光二極管、多個光電傳感器、一個聚光反射罩和控制電路；其中，LED發(fā)光二極管和光電傳感器都安裝在聚光反射罩的內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上，使得聚光反射罩的碗口能夠直接反扣并貼緊人體皮膚表面，讓其中的LED發(fā)光二極管和光電傳感器都不直接接觸人體皮膚，即使LED發(fā)光二極管和光電傳感器兩者與人體皮膚之間都保持設(shè)定距離，避免因碗口貼合皮膚不嚴實、造成環(huán)境光泄漏或變化而對光電傳感器采集的脈搏波形產(chǎn)生干擾。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、實用，且操作使用便利、測量結(jié)果精準、穩(wěn)定。另外，且其對測試位置很不敏感，可在身體的手掌掌心或其四周、小臂內(nèi)側(cè)等多處部位采集脈搏波。
【專利說明】反射式光電脈搏波傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種便攜式、可連續(xù)記錄人體脈搏信號的檢測裝置，確切地說，涉及一種反射式光電脈搏波傳感器，屬于生物醫(yī)學(xué)工程或電子測量裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]從古至今，脈診一直是傳統(tǒng)中醫(yī)感知人體脈搏的跳動信號，進而判斷患者氣血盛衰，并確定病因、病灶和療效的一種重要手段。近代醫(yī)學(xué)指出，脈搏波以心臟波動作為動力源，通過血管的傳導(dǎo)而使得血管的容積發(fā)生變化和振動，促使血液在人體內(nèi)循環(huán)流動，并在血液的流動過程中，經(jīng)歷心臟的收縮與舒張、內(nèi)臟流量的漲落、血管各端點的阻滯、血管內(nèi)波的折-反射以及血管壁的粘彈等過程。這樣就使得人體脈象中富含有關(guān)心臟、內(nèi)外循環(huán)和神經(jīng)等系統(tǒng)的多種動態(tài)信息。所以，從脈搏波中提取人體的生理或病理信息作為臨床診斷和治療的直接依據(jù)，歷來都受到古今中外醫(yī)學(xué)界的重視。
[0003]中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)通過摸脈診病，已經(jīng)存在了三千多年。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)圍繞脈搏波的研究也很廣泛，已經(jīng)獲知脈搏波的波形特征與心血管疾病有著密切的關(guān)系。由于脈搏波檢測不需要復(fù)雜而昂貴的設(shè)備，且操作簡單、性能穩(wěn)定和無創(chuàng)傷性，因此其在心血管的臨床醫(yī)學(xué)檢查、治療、用藥、康復(fù)和保健等多個方面都有良好的應(yīng)用前景。近年來，利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)完整地采集與處理人體脈象，對中醫(yī)脈診的客觀化和人體脈象形成機理的研究都具有重要意義的事實已被許多醫(yī)務(wù)人員和工程技術(shù)人員所認識和關(guān)注，也吸引許多業(yè)內(nèi)人員的投入與研發(fā)。
[0004]在人體脈搏波采集【技術(shù)領(lǐng)域】，現(xiàn)有裝置的工作機理大都采用下面兩種檢測參數(shù):第一種是壓力脈搏波，因脈搏波到達血管各處的血液壓力會隨著脈搏波動發(fā)生改變。臨床上是采用應(yīng)變式、壓電式等各種壓力傳感器來檢測脈搏波。另一種是流量脈搏波。由于血液在血管內(nèi)部流動，要在人體外部無創(chuàng)傷地直接檢測到它的各種參數(shù)，并不是一件容易的事情。但當這部分血液流經(jīng)外周血管中的微動脈、微靜脈等微血管時,該部分微血管的血液容積在心臟搏動下同樣會呈現(xiàn)周期性變化。血液容積的脈動變化能夠反映出心搏功能、血液流動、外周血管和微循環(huán)等諸多心血管的重要信息，稱之為容積脈搏波。臨床上壓力脈搏波通常是在人體橈動脈上采用壓力傳感器執(zhí)行無創(chuàng)檢測的。而容積脈搏波則可在人體手指指端通過光電容積脈搏傳感器進行無創(chuàng)檢測。
[0005]壓力脈搏波與容積脈搏波都接近外周血管，位置淺表、檢測方便和不需要復(fù)雜昂貴的檢測儀器設(shè)備，具有操作簡單、性能穩(wěn)定與無創(chuàng)等優(yōu)點。目前，市場上常見的脈搏波采集儀器主要是接觸式力敏傳感器，具有制作簡便、力-電轉(zhuǎn)換效率高和使用形式與脈診相似等優(yōu)點。但也存在有易接觸部位的力學(xué)狀態(tài)、探測位置的漂移和環(huán)境條件變化的影響等若干缺陷。由于容積脈搏波采用的是光電傳感的方法，比壓力脈搏波相比較，其對傳感器的檢測位置要求不太嚴格，且其適應(yīng)性、重復(fù)性和穩(wěn)定性均優(yōu)于壓力脈搏波。
[0006]光電容積脈搏波又分為反射式和透射式兩種。其中，透射式是在端皮下組織中檢測血液容積變化。由于需要光路投射經(jīng)過測量血管，因此僅在末梢相對較薄的位置(如手指端和耳垂部位)能夠取得較好的測量結(jié)果。反射式由于其是接收反射光路，因此對傳感器的位置要求要比透射式更加不嚴格。
[0007]現(xiàn)有的反射式光電容積脈搏波采集裝置已經(jīng)進入市場，但是這些裝置普遍存在以下缺陷:(I)測試位置敏感，要求嚴格。(2)接觸控制不好，測試參數(shù)不精準。(3)測試使用比較復(fù)雜、繁瑣。
實用新型內(nèi)容
[0008]有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種反射式光電脈搏波傳感器，該實用新型較好地解決了現(xiàn)有裝置存在的不足和缺陷，該反射式光電脈搏波傳感器的采集前端利用創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的非接觸式聚光反射罩，充分發(fā)揮反射式光電容積脈搏波的采集優(yōu)勢，能夠得到測量便利、測試結(jié)果波形精度高和穩(wěn)定性好的容積脈搏波的采集結(jié)果。
[0009]為了達到上述目的，本實用新型提供了一種反射式光電脈搏波傳感器，設(shè)有控制電路；其特征在于:該光電脈搏波傳感器還包括:一個聚光反射罩，以及安裝在該聚光反射罩的內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上一個或多個LED發(fā)光二極管和多個光電傳感器；所述聚光反射罩的碗口能夠直接反扣并貼緊在人體皮膚表面上，以使其內(nèi)側(cè)的LED發(fā)光二極管和光電傳感器都不直接接觸人體皮膚，并使該LED發(fā)光二極管和光電傳感器兩者與人體皮膚之間都保持設(shè)定距離，避免因碗口貼合皮膚不嚴實、造成環(huán)境光泄漏或變化而對光電傳感器采集的脈搏波形產(chǎn)生干擾。
[0010]所述聚光反射罩的形狀是上大、下小的傳統(tǒng)圓錐體的碗狀或多邊棱柱錐體狀，以使安裝在其底部或側(cè)壁上的LED發(fā)出的可見光能夠在聚光反射罩內(nèi)產(chǎn)生一條或多條發(fā)射光路與多條反射光路，這些發(fā)射光路與反射光路都被同樣安裝在該聚光反射罩底部或側(cè)壁上的多個光電傳感器所采集接收。
[0011]所述聚光反射罩采用內(nèi)壁涂有反光薄膜的塑料或尼龍類合成材料制成。
[0012]所述發(fā)光二極管對材質(zhì)沒有特定要求，既能選用發(fā)出紅光的砷化鎵二極管、發(fā)出綠光的磷化鎵二極管、發(fā)出黃光的碳化硅二極管或發(fā)出藍光的氮化鎵二極管，也能選用有機發(fā)光二極管OLED，或無機發(fā)光二極管LED。
[0013]所述反射式光電脈搏波傳感器的控制電路還包括順序連接的下述電路:將多個光電傳感器接收的光路信號各自轉(zhuǎn)換后的電信號分別進行放大的多個放大電路，求解所有放大電路的輸出平均值的計算電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和輸出顯示電路。
[0014]所述LED發(fā)光二極管與光電傳感器固裝在聚光反射罩的內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上的位置及其數(shù)量都沒有特定要求:采用一個或多個LED發(fā)光二極管位于內(nèi)側(cè)底部中央部位、多個光電傳感器呈圓周狀或星狀固裝在LED發(fā)光二極管的外側(cè)；或?qū)⒍鄠€光電傳感器固裝在內(nèi)側(cè)底部中央部位、多個LED發(fā)光二極管散布在光電傳感器的外側(cè)；或?qū)⑦@兩種部件混合散布安裝在內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上。
[0015]本實用新型反射式光電脈搏波傳感器的創(chuàng)新優(yōu)點是:該反射式光電脈搏波傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、巧妙、實用，且生產(chǎn)成本低廉，操作使用便利、測量結(jié)果精準、穩(wěn)定。另外，它對測試位置很不敏感，可以在身體的手掌掌心或其四周、小臂內(nèi)側(cè)多處部位進行脈搏波的采集測量。因聚光反射罩的碗口是直接反扣并嚴實貼緊人體皮膚表面，使得該裝置抗干擾能力強，有效避免了因采集裝置不緊密貼合人體皮膚，使得環(huán)境光泄漏或變化產(chǎn)生的干擾。另夕卜，控制電路是利用多個光電傳感器得到的反射光路對脈搏波進行均值處理，使得采集的脈搏波形的精度高和穩(wěn)定性好。因此，本實用新型具有很好的推廣應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1 (A)、⑶是本實用新型反射式光電脈搏波傳感器的一種圓錐體碗狀結(jié)構(gòu)組成的兩個示意圖。
[0017]圖2(A)、(B)分別是本實用新型反射式光電脈搏波傳感器的另一種多邊棱柱錐體結(jié)構(gòu)組成示意圖(其中A是四邊棱柱錐體，B是五邊棱柱錐體)。
[0018]圖3 (A)、⑶、(C)、⑶、(E)分別是本實用新型反射式光電脈搏波傳感器中LED發(fā)光二極管與光電傳感器五種安裝位置實施例的示意圖。
[0019]圖4是本實用新型反射式光電脈搏波傳感器控制電路示意圖。
[0020]圖5是本實用新型反射式光電脈搏波傳感器實施例測試采集的脈搏波形示意圖。
[0021]圖6、圖7、圖8分別是本實用新型反射式光電脈搏波傳感器進行測試的三種位置示意圖。

【具體實施方式】
[0022]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0023]參見圖1?圖3，介紹本實用新型反射式光電脈搏波傳感器的結(jié)構(gòu)組成:
[0024]該裝置設(shè)有下述部件:多個光電傳感器1、一個聚光反射罩3，安裝在該聚光反射罩的內(nèi)側(cè)底部3A和/或內(nèi)側(cè)壁3B上的一個或多個LED發(fā)光二極管2、以及控制電路。其中聚光反射罩3的碗口能夠直接反扣并貼緊在人體皮膚表面上(參見圖4?圖6)，以使其內(nèi)側(cè)的光電傳感器I和LED發(fā)光二極管2都不直接接觸人體皮膚，并使該光電傳感器I和LED發(fā)光二極管2兩者與人體皮膚之間都保持設(shè)定距離，避免因碗口貼合皮膚不嚴實、造成環(huán)境光泄漏或變化而對光電傳感器采集的脈搏波形產(chǎn)生干擾。聚光反射罩3是采用內(nèi)壁涂有反光薄膜的塑料或尼龍類合成材料制成的。
[0025]聚光反射罩3的形狀是上大、下小的傳統(tǒng)圓錐體的碗狀(如圖1 (A)、⑶所示)，也可以做成多邊棱柱錐體狀(如圖2(A)、(B)所示)，也就是其對具體形狀沒有特別要求；主要是希望使得安裝在其內(nèi)側(cè)底部3A或側(cè)壁3B上的LED發(fā)光二極管2發(fā)出的可見光能夠在聚光反射罩3內(nèi)產(chǎn)生一條或多條發(fā)射光路與多條反射光路，這些發(fā)射光路與反射光路都被同樣安裝在該聚光反射罩底部或側(cè)壁上的多個光電傳感器I所采集接收。并且，使得這光電傳感器I和LED發(fā)光二極管2兩者都不直接接觸人體皮膚為宜。
[0026]LED發(fā)光二極管2對材質(zhì)沒有特定要求，既能選用發(fā)出紅光的砷化鎵二極管、發(fā)出綠光的磷化鎵二極管、發(fā)出黃光的碳化硅二極管或發(fā)出藍光的氮化鎵二極管，也能選用有機發(fā)光二極管OLED，或無機發(fā)光二極管LED。
[0027]參見圖3所示的各種布局，用于說明LED發(fā)光二極管2與光電傳感器I固裝在聚光反射罩3的內(nèi)側(cè)底部3A和/或內(nèi)側(cè)壁3B上的位置及其數(shù)量都沒有特定要求:既可以采用一個或多個LED發(fā)光二極管位于內(nèi)側(cè)底部中央部位、多個光電傳感器呈圓周狀或星狀固裝在LED發(fā)光二極管的外側(cè)(參見圖3(A)?(D));也能夠?qū)⒍鄠€光電傳感器固裝在內(nèi)側(cè)底部中央部位、多個LED發(fā)光二極管散布在光電傳感器的外側(cè)(參見圖3(E));或者將這兩種部件混合散布安裝在內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上。
[0028]參見圖4，反射式光電脈搏波傳感器的控制電路還包括順序連接的下述電路:將多個光電傳感器接收的光路信號各自轉(zhuǎn)換后的電信號分別進行放大的多個放大電路，求解所有放大電路的輸出平均值的計算電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和輸出顯示電路。
[0029]本實用新型已經(jīng)制成性能樣機，并進行了多次實施試驗，圖5是性能樣機測試得到的脈搏波波形示意圖。圖6?圖8則是利用不同碗徑的性能樣機在人體不同部位進行測試的示意圖。其中圖6展示了本實用新型在聚光反射罩底部安裝的LED發(fā)出的可見光經(jīng)由一條發(fā)射光路A照射到人體手腕皮膚后，產(chǎn)生第I條反射光路B照射到聚光反射罩壁的內(nèi)側(cè)表面，又產(chǎn)生第2條反射光路C后，才被該聚光反射罩底部光電傳感器I所接收。
[0030]實施例試驗的結(jié)果是成功的，實現(xiàn)了發(fā)明目的。
【權(quán)利要求】
1.一種反射式光電脈搏波傳感器，設(shè)有控制電路；其特征在于:該光電脈搏波傳感器還包括:一個聚光反射罩，以及安裝在該聚光反射罩的內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上一個或多個LED發(fā)光二極管和多個光電傳感器；所述聚光反射罩的碗口能夠直接反扣并貼緊在人體皮膚表面上，以使其內(nèi)側(cè)的LED發(fā)光二極管和光電傳感器都不直接接觸人體皮膚，并使該LED發(fā)光二極管和光電傳感器兩者與人體皮膚之間都保持設(shè)定距離，避免因碗口貼合皮膚不嚴實、造成環(huán)境光泄漏或變化而對光電傳感器采集的脈搏波形產(chǎn)生干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電脈搏波傳感器，其特征在于:所述聚光反射罩的形狀是上大、下小的傳統(tǒng)圓錐體的碗狀或多邊棱柱錐體狀，以使安裝在其底部或側(cè)壁上的LED發(fā)出的可見光能夠在聚光反射罩內(nèi)產(chǎn)生一條或多條發(fā)射光路與多條反射光路，這些發(fā)射光路與反射光路都被同樣安裝在該聚光反射罩底部或側(cè)壁上的多個光電傳感器所采集接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射式光電脈搏波傳感器，其特征在于:所述聚光反射罩采用內(nèi)壁涂有反光薄膜的塑料或尼龍類合成材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電脈搏波傳感器，其特征在于:所述發(fā)光二極管對材質(zhì)沒有特定要求，既能選用發(fā)出紅光的砷化鎵二極管、發(fā)出綠光的磷化鎵二極管、發(fā)出黃光的碳化硅二極管或發(fā)出藍光的氮化鎵二極管，也能選用有機發(fā)光二極管OLED，或無機發(fā)光二極管LED。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電脈搏波傳感器，其特征在于:所述反射式光電脈搏波傳感器的控制電路還包括順序連接的下述電路:將多個光電傳感器接收的光路信號各自轉(zhuǎn)換后的電信號分別進行放大的多個放大電路，求解所有放大電路的輸出平均值的計算電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和輸出顯示電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電脈搏波傳感器，其特征在于:所述LED發(fā)光二極管與光電傳感器固裝在聚光反射罩的內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上的位置及其數(shù)量都沒有特定要求:采用一個或多個LED發(fā)光二極管位于內(nèi)側(cè)底部中央部位、多個光電傳感器呈圓周狀或星狀固裝在LED發(fā)光二極管的外側(cè)；或?qū)⒍鄠€光電傳感器固裝在內(nèi)側(cè)底部中央部位、多個LED發(fā)光二極管散布在光電傳感器的外側(cè)；或?qū)⑦@兩種部件混合散布安裝在內(nèi)側(cè)底部和/或內(nèi)側(cè)壁上。
【文檔編號】A61B5/0295GK203988032SQ201420445560
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】王麗婷, 劉長松, 張進東 申請人:王麗婷, 劉長松, 張進東