一种脉搏波特征监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种生理监测装置，特别是涉及一种方便用户持续使用的脉搏波特征监测装置。

背景技术：

对人的脉搏波特征数据进行统计分析，可以获取关于人体健康的许多生理信息，如血压、动脉弹性、血液粘性等等。现有的监测脉搏波特征的方式要使用双PPG传感器，分别放置在人体的两个部位。例如一个放于脚趾的指端而另一个是手指的指端，或者一个放于无名指而另一个放于同一只手的小指，来采集两个部位的脉搏信号，获得脉搏波特征数据。

可见，现有的使用PPG传感器监测脉搏波特征的方式，由于需要放置监测传感器的位置在手指或脚趾部位，所以会影响手部或脚部的活动，限制人的日常活动。特别是当需要持续地获取脉搏波特征时，上述方式十分不方便。另外，由于不同人群的动脉走行存在差异，如每个人心脏到脚趾的距离与心脏到手指的距离的差异受身高、体型胖瘦的影响较大，相同身高体重的人其血管长度也可存在差异。所以，现有的检测方式中两个传感器的监测点之间的距离误差会较大，最终导致获取的脉搏波特征数据误差较大。

因此，需要一种可较方便地持续地获取人的脉搏波特征的装置，其不仅测量值准确，而且长时间测量时不影响用户的日常活动，用户体验好。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种脉搏波特征监测装置。为了实现这一目的，本实用新型所采取的技术方案如下。

按照本实用新型实施例的一个方面，提供一种脉搏波特征监测装置，包括本体，此外，还包括：附接带，与所述本体相连，并设置成适于附接到待监测用户肢体；第一数据采集模块，其包括两个PPG传感器（各包括光发射元件和光采集元件等元件），间隔设置在所述附接带中，适于监测脉搏信号；以及处理器，设置在所述本体中，与所述第一数据采集模块电连接，并适于根据第一数据采集模块获取的PPG信号计算两个PPG传感器之间的脉搏波延迟时间，进而得出脉搏波速度值。

按照一个实施例，优选的是，所述的脉搏波特征监测装置还包括连杆，其具有顺应性且不易弯折，设置在所述附接带中，连杆两端分别与两个PPG传感器连接并将其保持在固定间距。

按照再一个实施例，可选的是，所述的脉搏波特征监测装置还包括第二数据采集模块，设置在所述本体中并与所述处理器连接，适于采集用户的运动数据。

按照另一个实施例，优选的是，所述第二数据采集模块包括加速度传感器或陀螺仪。按照又一个实施例，可选的是，所述的脉搏波特征监测装置还包括通讯模块，设置在所述本体中并与所述处理器连接，适于与外部设备通信连接。

按照再又一个实施例，所述的脉搏波特征监测装置还包括存储模块，设置在所述本体中并与所述处理器连接，适于存储有关数据。

按照再另一个实施例，可选的是，所述的脉搏波特征监测装置还包括显示模块，设置在所述本体上并与所述处理器连接，适于显示计算的脉搏波速度值。

按照又另一个实施例，优选的是，所述附接带在用于与用户肢体接触的一面并在与两个PPG传感器位置对应的部位，设置有适于暴露PPG传感器的开口。

按照其他一个实施例，优选的是，所述两个PPG传感器之间的距离设置在8-15cm之间。

按照再他一个实施例，优选的是，所述附接带为袖筒状，所述两个PPG传感器沿袖筒状附接带轴向布置。

按照本实用新型实施例的脉搏波特征监测装置，可较方便地持续地获取用户的脉搏波特征数据，其不仅测量值准确，而且长时间测量时不影响用户的日常活动，用户体验好。

下面将结合附图并通过实施例对本实用新型进行具体说明，其中相同或基本相同的部件采用相同的附图标记指示。

附图说明

图1是按照本实用新型一个实施例的脉搏波特征监测装置的示意图；以及

图2是按照本实用新型一个实施例的脉搏波特征监测装置的示意性结构框图；

图3是按照本实用新型一个实施例的测量脉搏波传导速度的参数确定方式示意图；以及

图4是按照本实用新型一个实施例的两个PPG传感器采集的信号示意图。

具体实施方式

按照本实用新型一个实施例的脉搏波特征监测装置，除了本体外，主要包括附接带100，第一数据采集模块200，以及处理器300。如图1所示，是按照本实用新型一个实施例的脉搏波特征监测装置的示意图，其中附接带100是折叠后的内侧面的示意图，装置本体（图中未示出）处于附接带的外侧面并与附接带相对固定连接。其中附接带100的内侧面是用于与用户身体表面的一部分相接触的一面，外侧面是与用户身体表面部分不接触的一面。其中附接带100可以是适于附接到待监测用户身体表面的任何形状或结构，但可选的是，在图1所示的实施例中，内侧面和外侧面均为闭合面，所述附接带为袖筒状，适于闭合式固定于身体部分的表面，佩戴后如袖套或护腕环绕于肢体的某个部分，如上臂。在一个实施例中，优选的是，附接带主体的材质为弹性材料，如弹性织物、高分子材料等，具有一定的弹性和柔韧度，可以使得内侧面较好地贴于皮肤。

另外，附接带100具有第一长度、第一宽度和第二宽度，可以根据用户人群佩戴部位的维度大小设置不同的规格。如对于臂围较大的用户比臂围较小的用户适用于更大的规格，如用户上臂中段的臂围为26cm，那么可以选择的规格a为：第一宽度12.5cm，第二宽度11cm，第一长度15cm。

第一数据采集模块200包括两个PPG传感器，即200-1和200-2，其间隔设置在所述附接带100中，适于监测脉搏信号，即采集身体表面有距离间隔的两个监测点的脉搏波信号。在一个实施例中，优选的是，还包括连杆400，其为硬质器件，不会发生长度变化，不会发生弯曲或折叠，但有一定的顺应性的物质，如塑胶片或塑胶棒或塑胶管等。连杆400设置在所述附接带中，连杆两端分别与两个PPG传感器连接并将其保持在固定间距。另外，所述两个PPG传感器沿袖筒状附接带轴向布置，见图1。从而，当把按照本实施例的监测装置附接到用户身体的表面时，两个传感器在体表的监测点的距离为固定的。在一个实施例中，优选的是，所述两个PPG传感器之间的距离设置在8-15cm之间，即两个PPG传感器的中心点（即脉搏波监测点）之间的距离，也就是图1中所示的第二长度。在一个实施例中，第一宽度定为12.5cm，第二宽度定为11cm，第一长度定为15cm时，第二长度的距离优选为12cm。

在另一个实施例中，优选的是，所述附接带在用于与用户肢体接触的一面并在与两个PPG传感器位置对应的部位，设置有适于暴露PPG传感器的开口500-1和500-2，见图1。通过在附接带的内侧面设置的开口使得两个传感器的一部分暴露，尤其是光发射元件（如LED灯）和光采集元件部分，以便在使用时与身体表面充分接触。

处理器300设置在所述本体中，与所述第一数据采集模块200电连接，并适于根据第一数据采集模块获取的PPG信号计算两个PPG传感器之间的脉搏波延迟时间，进而得出脉搏波速度值。其中具体计算过程将在下面进行具体说明。

在一个实施例中，可选的是，脉搏波特征监测装置还包括第二数据采集模块600，其设置在所述装置本体中并与所述处理器连接，适于采集用户的运动数据，如图2所示。其中第二数据采集模块600主要包括加速度计或陀螺仪等传感器。通过处理器对第二信号采集模块即运动传感器采集到的数据进行统计分析，可以获得信号质量、活动状态、运动类型、位置情况等信息，进一步作为脉搏波特征测量的可信度参考依据，或确定脉搏波信号有无受到其他因素的干扰，如散步、跑步等。

在一个实施例中，可选的是，脉搏波特征监测装置还包括通讯模块700，设置在所述装置本体中并与所述处理器连接，适于与外部设备通信连接。尤其是，当显示模块位于外部设备时，通讯模块将数据结果发送至外部设备，如通过蓝牙、WiFi等方式进行发送。

在一个实施例中，脉搏波特征监测装置还包括存储模块800，其设置在所述装置本体中并与所述处理器连接，适于存储采集和计算的数据以及其他有关数据，尤其是存储处理器处理过的PPG信号等数据。

在一个实施例中，可选的是，脉搏波特征监测装置还包括显示模块900，其设置在所述装置本体上并与所述处理器连接，适于显示计算的脉搏波速度值等有关数据。例如通过LED屏显示数据结果，可以在装置的外侧面显示，或者在移动设备、PC端等外部设备通过APP显示。

当然，在一个实施例中，脉搏波特征监测装置还包括电源模块（未示出），如可更换的纽扣电池等，用于提供电能。

下面通过具体实例对按照本实用新型实施例的脉搏波特征监测装置的工作过程进行详细说明。

心脏每跳动一次向大动脉完成一次射血。从心脏射出的血液的冲击作为波动向末梢传出，这种波动即为脉搏波。脉搏波在一定距离动脉节段上的传导速度即脉搏波传导速度（Pulse wave velocity ，PWV）。PWV与动脉的弹性关系密切。如果动脉弹性降低，脉搏波在动脉系统的传播速度就加快，它与动脉壁的生物力学特性、血管的几何特征以及血液的密度等因素有一定的关系，可以反映动脉功能的实时改变。

脉搏波速度计算公式为pwv=L/t，其中L为脉搏波传播的距离，t为脉搏波传播距离L所用的时间。在按照本实用新型的实施例中，L为与PPG传感器对应的监测位置之间动脉血管长度等效（可接受的误差范围内）的体表距离，根据两信号传感器的体表距离确定；t根据两个PPG传感器采集的PPG波形的特征点的时间差或时间延迟来确定。如图3所示，图中A、B为两个测量点（本文中，统一按A为距离心脏较近的位置，B为距离心脏较远的位置）。

按照本实用新型实施例的装置可佩戴于某个肢体部位，如左上肢、左下肢、右上肢、右下肢的其中一个部位，以放置于人的上臂为例，监测部位优选的为上臂外侧。通过信号监测对比可知，放置在此处时，两个监测点的信号质量较高，并且由于臂部肌肉的收缩舒张（缓慢的活动情况下）导致的对测量表面的平整性影响较小。

另外，在使用按照本实用新型实施例的装置进行监测时，保证L与t的精确度是获得准确的PWV的关键。因此，装置的放置部位首先应有良好的动脉分布及灌注，以获取良好的PPG信号。放置部位靠近且平行于动脉走行的体表部位，优选的，放置于靠近肱动脉走行的上臂外侧。其中上臂外侧是指当人体即身体直立，足尖朝前，上肢垂于躯干两侧，手掌朝向前方，拇指侧为外侧。其次，信号采集模块与皮肤有效贴合，以减少运动或动作导致的测量部位的位移导致的信号质量下降（皮肤和装置产生位移，或活动时肌肉收缩舒张的变化导致其中一个传感器产生位移，或两个传感器均发生位移但位移大小不同，或产生漏光及环境光掺杂），从而保证长时间持续测量时的测量精度。此外，按照本实用新型实施例的装置，两个PPG传感器的相对距离基本为固定的，换句话说可以事先被精确地测定，来获得精确的L值。

脉搏波延迟时间t的计算如下所述。确定心跳波形特征点，特征点为信号图中容易识别辨认的点，优选的为PPG波形中的波峰点、波谷点或最大斜率点。具体来说，在一个实施例中，如使用5k的频率对A、B两点PPG信号的AC信号进行采样，获得图4所示的波形数据。其中横轴为时间，纵轴PPG_A和PPG_B分别对应了同时对A和B两个点监测的PPG信号的幅值。A1和B1为时间相近的两个峰，对应的发生时间为Ta1和Tb1。Ta1和Tb1的差值即为延迟时间，因此，

PWV=L/(Tb1-Ta1)。

脉搏波速度的取值范围一般为5m/s-15m/s，计算时也可分别A、B两处信号取三个对应的波峰对应的时间值，获得三个延迟时间，并对三个延迟时间求平均获得平均延迟时间，进一步获得脉搏波速度值。

与分别测量手指、脚趾部位（或分别测量两个手指部位）的PPG信号来确定波形延迟的方式相比，测量同一分支动脉两个不同部位点之间的PPG波形时间延迟的优点在于，按照本实用新型实施例的装置测量的是同一条动脉的脉搏波特征数据，因此波形一致性好，误差小，测量值准确。而且，按照本实用新型实施例的装置能够较简单地佩戴，且不影响用户的日常活动，满足长时间持续测量的目的，同时用户体验好。

以上通过具体的实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语，并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。