脉搏波信号分析装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种简易的、可家庭使用的脉搏波信号分析装置，包括：用于对脉搏波信号进行优化处理的脉搏波信号优化单元，该脉搏波信号优化单元接收脉搏波信号，并输出改善的脉搏波信号；用于检测反映该脉搏波信号被采集时的伴随状态的加速度传感器，该加速度传感器输出加速度信号；用于进行脉搏波数据分析的微处理器，连接该脉搏波信号优化单元和该加速度传感器；以及用于输出脉搏波数据分析结果的输出单元，连接该微处理器。
【专利说明】脉搏波信号分析装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及信号处理装置，尤其涉及一种脉搏波信号分析装置。
【背景技术】
[0002]在步入高生活水平的人群中，心血管疾病死亡率占第一位的重要疾病。世界卫生组织已将其列为21世纪危害人类健康的头号杀手。与大多数疾病一样，早期的检测发现对于疾病治疗有明显的帮助。
[0003]目前普遍使用的心血管功能无创伤性检测方法有超声心动图、心电机械图、阻抗心动图和阻抗微分波图等。但是，这些设备都是价格昂贵的专用医疗仪器，检测技术复杂、需要有特殊的环境条件。另外这些设备都只能给出参数的定量指标，还必须借助专业医师作出具体的判断。这些不足限制了这些设备在家庭用户的广泛使用。
[0004]由于检测的无创伤、操作简单、性能稳定、造价低、其实用性已在临床医疗仪器中得到验证等优点，脉搏波技术成为适合个体患者、中老年乃至年轻群体中的亚健康患者等家庭用户的廉价监测技术。
[0005]因此，希望有一种简易的，不依赖于人为分析的脉搏波信号分析装置，供家庭用户使用。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种简易的脉搏波信号分析装置，能够以处理器可执行的方式进行脉搏波信号分析以获取与心血管指标有关的特征量。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是提出一种脉搏波信号分析装置，包括:用于对脉搏波信号进行优化处理的脉搏波信号优化单元，该脉搏波信号优化单元接收脉搏波信号，并输出改善的脉搏波信号；用于检测反映该脉搏波信号被采集时的伴随状态的加速度传感器，该加速度传感器输出加速度信号；用于进行脉搏波数据分析的微处理器，连接该脉搏波信号优化单元和该加速度传感器；以及用于输出脉搏波数据分析结果的输出单元，连接该微处理器。
[0008]在本实用新型的一实施例中，该脉搏波信号优化单元和该加速度传感器一起结合到可穿戴设备中，且该微处理器与该脉搏波优化单元和该加速度传感器为无线连接。
[0009]在本实用新型的一实施例中，该脉搏波信号优化单元、该加速度传感器和该微处理器一起结合到电子设备中，该输出单兀为无线传输模块。
[0010]在本实用新型的一实施例中，该脉搏波信号优化单元包括依次连接的前置放大电路、基线校正电路、滤波器、陷波器和整形电路。
[0011]在本实用新型的一实施例中，该微处理器包括:用于对经过优化处理的脉搏波信号进行模数转换的模数转换电路；用于识别脉搏波信号被采集时的伴随状态的信号识别电路，该信号识别电路连接该模数转换电路；傅里叶变换电路，连接该模数转换电路和该信号识别电路；以及数据分析电路，连接该傅里叶变换电路和该信号识别电路。[0012]在本实用新型的一实施例中，该微处理器还包括信号放大电路，连接于该模数转换电路和该信号识别电路之间。
[0013]在本实用新型的一实施例中，该微处理器还包括数据储存电路，连接该数据分析电路。
[0014]在本实用新型的一实施例中，该微处理器的型号是CC2530。
[0015]本实用新型由于采用以上技术方案，能够以处理器可执行的方式获得与心血管指标有关的特征量。本实用新型可以应用在廉价、操作简易的电子设备中，适合非医疗技术人员用于家庭医疗保健监护。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作详细说明，其中:
[0017]图1示出本实用新型的脉搏波分析装置的示例结构。
[0018]图2示出图1所示脉搏波信号优化单元的示例组成。
[0019]图3示出图1所示微处理器的示例组成。
[0020]图4示出图1所示的脉搏波分析装置的工作流程图。
[0021]图5示出典型的脉搏波形。
[0022]图6示出脉搏波波形特征量K值的提取示意图。
【具体实施方式】
[0023]图1示出用于实施本实用新型的脉搏波分析装置的示例结构。参照图1所示，分析装置100可包括脉搏波信号优化单元110、加速度传感器120、微处理器130和输出单元140。脉搏波信号优化单元110的输入端可引入脉搏波信号。例如，脉搏波信号优化单元110可以连接到一个脉搏波传感器以获得脉搏波信号。脉搏波信号优化单元110的输出端连接微处理器130的第一输入端INl。加速度传感器120连接微处理器130的第二输入端IN2。微处理器130具有三个输出端，第一输出端OUTl连接脉搏波信号优化单元110，第二输出端0UT2连接加速度传感器120，第三输出端连接输出单元140。
[0024]脉搏波信号优化单元110用于实现对脉搏波信号的优化处理。经过优化的脉搏波信号有更佳的质量，有助于提高后续分析的准确性。脉搏波信号优化单元110的示例性电路如图2所示，包括依次连接的前置放大电路201、基线校正电路202、滤波器203、陷波器204以及整形电路205。这些电路分别对信号进行放大、滤波、去噪、整形，以获得质量更高的信号。其中，基线校正电路202主要用于消除由于肌肉颤动、人体紧张、呼吸颤抖等引起的基线漂移。基线校正电路202可包括电压跟随器及同相加法器。
[0025]加速度传感器120用于识别脉搏波信号被采集时的伴随状态。加速度传感器120典型的采用三维加速度传感器，以测量对象在三个方向上的移动。加速度传感器的型号可以是 ADXL345。
[0026]微处理器130是装置100的核心部件，它可以控制脉搏波信号优化单元110、加速度传感器120，并分析经优化的脉搏波信号以获得所需的特征。
[0027]在本实用新型的实施例中，微处理器130可以采用片上系统芯片，或者采用独立的微处理器芯片与外围电路的组合。
[0028]图3示出图1所示微处理器的示例组成。参照图3所示，微处理器130具有输入端IN1、IN2，输出端0UT1、0UT2和0UT3。INl为脉搏波信号输入端，IN2为加速度信号输入端。OUTl及0UT2分别为针对脉搏信号和加速度信号的优化控制输出端。0UT3为数据输出端。
[0029]微处理器130可包括模数转换电路301、信号放大电路302、傅里叶变换电路303、信号识别电路304、数据分析电路305、数据储存电路306、以及优化控制电路307。模数转换电路301的输入端连接脉搏波信号输入端IN1，用以对脉搏波信号进行模拟到数字形式的变换。信号放大电路302连接模数转换电路301及信号识别电路304。信号放大电路302可以对数字形式的脉搏波信号进行放大，并提供给信号识别电路304。信号识别电路304的输入端连接加速度信号输入端IN2
[0030]傅里叶变换电路303连接模数转换电路301，可以将脉搏波信号从时域变换到频域。较佳地，傅里叶变换电路303所进行的变换是实时傅里叶变换(以下简称RFT )。
[0031]信号识别电路304，用于向后级的数据分析电路305提供关于携带者的运动状态。
[0032]数据分析电路305连接傅里叶变换电路303和信号识别电路304，可以参考二者的信号进行脉搏波的数据分析，获得所需的反映心血管生理指标的特征量。数据分析电路305所产生的中间数据和最终数据可以储存在数据存储电路306中。数据分析电路305连接数据输出端0UT3，以向外部提供脉搏波信号及分析结果。
[0033]数据分析电路305还连接优化控制电路307。优化控制电路307连接脉搏信号和加速度信号的优化控制输出端OUTl及0UT2。
[0034]在一实施例中，图1所示的脉搏波分析装置为作为一个整体模块，嵌入可穿戴设备(如腕带、手表)、手机、平板电脑、笔记本电脑、个人护理设备等电子设备中，提供脉搏波分析功能。当所嵌入的产品为腕带、手表这样的小型产品时，脉搏波分析装置的输出单元140为配置为无线传输模块，以基于WIF1、2.4G ZigBee、蓝牙等短距离通信协议来输出所分析的数据。当所嵌入的产品为平板电脑、笔记本电脑这样的产品时，输出单元140可以是平板电脑、笔记本电脑访问脉搏波分析装置的接口。
[0035]在另一实施例中，图1所示的脉搏波分析装置可以在实体上被拆分为两个部分。第一部分为脉搏波信号优化单元110及加速度传感器120的组合。第二部分为微处理器130及输出单元140。脉搏波信号优化单元110及加速度传感器120可以嵌入可穿戴设备中。例如，脉搏波信号优化单元Iio及加速度传感器120可以与脉搏传感器一体式安装。并且，脉搏波信号优化单元110及加速度传感器120与微处理器130之间的连接关系为无线连接。
[0036]在实际实施时，微处理器130的示例型号是CC2530OCC2530是一种片上系统芯片，集模数转换器、运算放大器、微处理器、存储器、射频发送等模块一体。
[0037]图4示出图1所示的脉搏波分析装置的工作流程图。参照图4所示，首先在步骤401，脉搏波信号优化单元110会从与之连接的脉搏波传感器获得脉搏波信号。在步骤402，脉搏波信号优化单元110对脉搏波信号进行优化处理。例如脉搏波信号优化单元110进行信号的放大、滤波、去噪、整形等，以获得改善的信号。对于便携式设备而言，携带者的动作可能会对脉搏波的采集过程造成影响，通过检测脉搏波信号被采集时的伴随状态可以减轻或消除这一影响。步骤403，微处理器130中的模数转换电路301对经过优化处理的脉搏波信号进行模数转换，获得数字形式的脉搏波信号。在步骤404，加速度传感器120会采集识别脉搏波信号被采集时的加速度信号，并提供给微处理器130中的信号识别电路304。信号识别电路304可以从信号放大电路302中获得脉搏波信号，并识别出各脉搏波信号位置使用者是动态还是静态。如果是使用者为静态，可以直接将取得的脉搏波信号进行脉搏波分析，流程直接进入步骤406。相反，如果使用者是动态的，脉搏波信号会淹没在干扰信号中，需要在干扰信号中提取正确的脉搏波信号。
[0038]可以使用傅里叶变换进行时/频域信号的转换而实现脉搏波信号的提取。在在步骤405，在微处理器130中的傅里叶变换电路303对脉搏波信号进行傅里叶变换，将信号从时域变换到频域。
[0039]在步骤406，在微处理器130的数据分析电路305进行脉搏波数据分析。
[0040]脉搏波数据分析可以通过特征点法和面积图法来获得。
[0041]特征点法将会识别脉搏波的特征点。脉搏波的特征点实质上就是脉搏波压力曲线
Pm /5⑴☆的拐点。特征点是心动周期从一个力学过程转变为另一个力学过程的转变
点，因而这些拐点都有明确的生理意义。图5示出典型的脉搏波形。如图5典型脉搏波波形所示，其A、B、C、D四个特征点在脉图的高低起伏变化反映了人体不同生理和病理变化。
[0042]面积图法是以脉搏波面积变化为脉搏波波形特征量K值的提取方法。图6示出脉
搏波波形特征量K值的提取示意图。参照图6所示，前述的= yjP[t)dt以直线标注在脉搏波信号P(t)的间隔为T的波形中。根据下式:
[0043]
【权利要求】
1.一种脉搏波信号分析装置，其特征在于包括: 用于对脉搏波信号进行优化处理的脉搏波信号优化单元，该脉搏波信号优化单元接收脉搏波信号，并输出改善的脉搏波信号； 用于检测反映该脉搏波信号被采集时的伴随状态的加速度传感器，该加速度传感器输出加速度信号； 用于进行脉搏波数据分析的微处理器，连接该脉搏波信号优化单元和该加速度传感器；以及 用于输出脉搏波数据分析结果的输出单元，连接该微处理器。
2.如权利要求1所述的脉搏波信号分析装置，其特征在于，该脉搏波信号优化单元和该加速度传感器一起结合到可穿戴设备中，且该微处理器与该脉搏波优化单元和该加速度传感器为无线连接。
3.如权利要求1所述的脉搏波信号分析装置，其特征在于，该脉搏波信号优化单元、该加速度传感器和该微处理器一起结合到电子设备中，该输出单元为无线传输模块。
4.如权利要求1所述的脉搏波信号分析装置，其特征在于，该脉搏波信号优化单元包括依次连接的前置放大电路、基线校正电路、滤波器、陷波器和整形电路。
5.如权利要求1所述的脉搏波信号分析装置，其特征在于，该微处理器包括: 用于对经过优化处理的脉搏波信号进行模数转换的模数转换电路； 用于识别脉搏波信号被采集时的伴随状态的信号识别电路，该信号识别电路连接该模数转换电路； 傅里叶变换电路，连接该模数转换电路和该信号识别电路；以及 数据分析电路，连接该傅里叶变换电路和该信号识别电路。
6.如权利要求5所述的脉搏波信号分析装置，其特征在于，该微处理器还包括: 信号放大电路，连接于该模数转换电路和该信号识别电路之间。
7.如权利要求5所述的脉搏波信号分析装置，其特征在于，该微处理器还包括: 数据储存电路，连接该数据分析电路。
8.如权利要求1所述的脉搏波信号分析装置，其特征在于，该微处理器的型号是CC2530。
【文档编号】A61B5/02GK203789912SQ201320697474
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】路红生 申请人:路红生