一种光学扫描式心率表及腕式心率表制造技术

本实用新型专利技术提出了一种光学扫描式心率表和腕式心率表。该光学扫描式心率表包括心率传感器，心率传感器包括：近红外激光发射器，发射第一激光；分路光波导部件，接收第一激光并分路为第二激光和参考光；光引导输出部件，接收并调整第二激光以形成第三激光，使第三激光能够入射到血管，光引导输出部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；光引导输入部件，接收并调整从血管反射的第四激光以形成第五激光，光引导输入部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；接收光路部件。本实用新型专利技术提供的一种光学扫描式心率表及腕式心率表，能够实时、连续、精确地测量静息和运动中人体的心率及心律。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子医疗器械中脉搏波监测
，涉及采用光学器件来进行测量，尤其涉及一种光学扫描式心率表及腕式心率表。
技术介绍
心率，是心脏跳动的频率；心律，是心脏跳动的节律。心率和心律都是身体的声音，反映身体的健康状况。如心血管疾病之一的心律失常就是心率或心律的变化。心率，尤其是运动中的心率及运动时能达到的最大心率，也是衡量机体健康状况、有无心血管疾病及预示死亡风险的重要指标之一。在年龄相近与性别相同的情况下，心率能够反映运动的强度、性质、能量代谢、氧气消耗、乳酸积累、机体是否疲劳、及运动后的恢复等等。例如通过心率可以量化机体在运动过程中消耗的卡路里等。把心率作为运动的计量标准，我们可以控制运动的强度、密度和量，实现运动健身科学化，找到适合自己的运动心率区，达到安全、有效、防止受伤的运动或健身目的。此外，连续记录生成的实用数据库不仅可以自行监测健康状况，且能配合医护人员及医学研究早期发现潜在的心血管危害，如心律失常发作的起止与持续时间或自主神经对心律(失常)的影响。目前心率表主要有两大类：采用心动电流测量法的有胸带式(心电信号心率表)和利用光电容积测量法的无胸带式(光电心率表)。心电信号心率表需要佩戴心率胸带，其测量原理和心电图相似。心率胸带前方两侧含有带极片的感应器，可以感应每次心跳时产生的电流幅度的变化，通过无线传输技术发送给心率表转化为心跳数值(bpm,每分钟心跳)。目前利用胸带的心率表仍然是最精准的民用级心率测量设备，主要是由于这类仪器适合运动中连续心率的测量，是热爱运动健身人士的首选。但存在佩戴不方便，运动中胸带移动产生摩擦等不舒适感，运动后不方便清洗，时间久会产生异味等问题。光电心率表测量原理是基于血管中的血液在心动周期中容积会发生改变而引起血红蛋白对光反射量的变化。这类心率表通常是手表或手环的形式。手表(环)上装有发光LED和光敏传感器:发光LED发出一定波长(红或绿色，多为绿光)的光波，光敏传感器可以接收手臂皮肤的反射光并感测光场强度的变化并换算成心率。当心脏收缩时外周血容量最多光吸收量也最大，检测到的光强度最小。而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，光接收器接收到的光强度随心动周期呈脉动性变化。两个最大值或两个最小值之间的时间被60s除得到心率(bpm,每分钟心跳)。光电心率表的优点是无需胸带，携带方便，可以持续测量心率。但是基于光电强度的信号极其微弱，而且非常容易受到各种因素的影响。当外界干扰稍大，例如在运动时，就会导致测量数据不准确，误差大。另外，运动时光发射器/光接受器与血管的相对位置发生变化，更导致测量的准确度和有效性降低。因此只适合在安静状态下测量，不适合运动中持续心率的测量。为实现可靠监测，可以加大光源的照射面积，光探测器也要设计的能接受不同部位的反射。这样更多的光能其实浪费在无效的照射上，只有很少部分的反射光真正载有血管里脉搏的信息。因此，还存在功耗高、待机时间不够长等问题。目前美国的Mioalpha2heartratemonitorwatch，applewatch,FITBOXHXM，AdidasSMARTRUN心率表,以及小米手环光感版采用这种技术。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种光学扫描式心率表及腕式心率表，可实时、连续、精确地测量静息和运动中心率及心律。为解决上述技术问题，本技术提供一种光学扫描式心率表，包括心率传感器，所述心率传感器包括：近红外激光发射器，发射第一激光；分路光波导部件，接收所述第一激光并分路为第二激光和参考光；光引导输出部件，接收并调整所述第二激光以形成第三激光，使所述第三激光能够入射到血管，所述光引导输出部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；光引导输入部件，接收并调整从所述血管反射的第四激光以形成第五激光，所述光引导输入部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；接收光路部件，包括双光干涉器，接收所述第五激光和所述参考光经双路干涉后形成第六激光；其中M、N为整数且大于1。根据本技术的一个实施例，所述1到M的多路光波导阵列包括多级1到2的分光光路单元，在所有M路的传输光路上设有相位控制部件以改变所述传输光路中光束的相位；所述1到N光波导开关包括多级1到2的光波导开关单元，在每个所述光波导开关单元内的双传输光路上设有所述相位控制部件。根据本技术的一个实施例，所述相位控制部件包括设置在所述传输光路上的金属薄膜，所述相位控制部件通过对所述金属薄膜通电加温以调整所述传输光路的材料的折射率。根据本技术的一个实施例，所述相位控制部件包括液晶层和双电极，所述液晶层设置在所述传输光路上，所述双电极设置在所述液晶层上，所述相位控制部件通过改变所述双电极的电压来调整所述液晶层的折射率。根据本技术的一个实施例，所述相位控制部件包括聚合物层和双电极，所述聚合物层设置在所述传输光路上，所述双电极设置在所述聚合物层上，所述相位控制部件通过改变所述双电极的电压来调整所述聚合物层的折射率。根据本技术的一个实施例，还包括第一微透镜和第二微透镜，所述第三激光经过所述第一微透镜到达所述血管；所述第四激光经过所述第二微透镜到达所述光引导输入部件。根据本技术的一个实施例，所述第一微透镜和第二微透镜为层状结构，包含多层具有不同折射率的氮氧化硅层。根据本技术的一个实施例，所述第一微透镜和所述光引导输出部件一体成型，所述第二微透镜和所述光引导输入部件一体成型。本技术还提供了一种腕式心率表，包括表体和与所述表体连接的表带，所述表体包括前述的光学扫描式心率表。根据本技术的一个实施例，所述表体还包括信息处理模块、显示模块和无线传输模块，所述信息处理模块分别电连接所述光学扫描式心率表、所述显示模块和所述无线传输模块。本技术提供的一种光学扫描式心率表及腕式心率表，利用光学扫描式干涉原理通过测量动脉反射回来激光光束与参考光之间光学路径和相位差来准确可靠地记录动脉在每个心动周期中的收缩和舒张的幅度。血管管径在心脏收缩期时舒张到最大，在心脏舒张期时收缩至最小，通过连续测量即可监测心律的变化，因此能够实时、连续、精确地测量静息和运动中心率及心律。附图说明包括附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本技术原理的作用。附图中：图1示出了本技术一个实施例的心率传感器的结构示意图。图2示出了本技术一个实施例的心率传感器的1到M的多路光波导阵列的结构示意图。图3示出了本技术一个实施例的心率传感器的1到N光波导开关的结构示意图。图4A示出了现有技术中普通光波导的结构示意图。图4B是图4A的俯视结构示意图。图5A是在图4A上设置了相位控制部件的结构示意图(一)。图5B是在图4A上设置了相位控制部件的结构示意图(二)。图5C是在图4A上设置了相位控制部件的结构示意图(三)。图6A示出了本技术的光引导输出部件的一个输出通路和第一微透镜的透视图。图6B是图6A的侧面结构示意图。图7示出了本技术一个实施例的心率传感器的分路光波导部件的结构示意图。图8示出了本技术一个实施例的心率传感器的接收光路部件的结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学扫描式心率表，其特征在于，包括心率传感器，所述心率传感器包括：近红外激光发射器，发射第一激光；分路光波导部件，接收所述第一激光并分路为第二激光和参考光；光引导输出部件，接收并调整所述第二激光以形成第三激光，使所述第三激光能够入射到血管，所述光引导输出部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；光引导输入部件，接收并调整从所述血管反射的第四激光以形成第五激光，所述光引导输入部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；接收光路部件，包括双光干涉器，接收所述第五激光和所述参考光经双路干涉后形成第六激光；其中M、N为整数且大于1。

【技术特征摘要】
1.一种光学扫描式心率表，其特征在于，包括心率传感器，所述心率传感器包括：近红外激光发射器，发射第一激光；分路光波导部件，接收所述第一激光并分路为第二激光和参考光；光引导输出部件，接收并调整所述第二激光以形成第三激光，使所述第三激光能够入射到血管，所述光引导输出部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；光引导输入部件，接收并调整从所述血管反射的第四激光以形成第五激光，所述光引导输入部件包括1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；接收光路部件，包括双光干涉器，接收所述第五激光和所述参考光经双路干涉后形成第六激光；其中M、N为整数且大于1。2.如权利要求1所述的一种光学扫描式心率表，其特征在于，所述1到M的多路光波导阵列包括多级1到2的分光光路单元，在所有M路的传输光路上设有相位控制部件以改变所述传输光路中光束的相位；所述1到N光波导开关包括多级1到2的光波导开关单元，在每个所述光波导开关单元内的双传输光路上设有所述相位控制部件。3.如权利要求2所述的一种光学扫描式心率表，其特征在于，所述相位控制部件包括设置在所述传输光路上的金属薄膜，所述相位控制部件通过对所述金属薄膜通电加温以调整所述传输光路的材料的折射率。4.如权利要求2所述的一种光学扫描式心率表，其特征在于，所述相位控制部件包括液晶层和双电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，张晋，钟山，朱中华，
申请(专利权)人：挚感上海光子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31