一种高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于动脉血压测量技术领域。本实用新型专利技术提供高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，包括：光电传感器，用于检测耳朵和脚趾处的脉搏波信号；传感器驱动和信号转换单元,用于驱动光电传感器的发光管，并提供反向偏置电压给受光管，增强了受光管的灵敏度和稳定性，同时将受光管的输出信号转换为脉搏波电压信号；脉搏波检测单元,采用宽频带滤波器对脉搏波电压信号进行滤波和放大，确保脉搏波形态不失真；脉搏波采样单元,用于对两路脉搏波信号进行同步采样，获得连续的数字信号；控制单元，用于发出控制信号，使各功能单元协调工作。该装置能够检测到极其微弱的脉搏波并提高检测信号的波形质量，有利于在弱灌注时获得脉搏波信号。

A high sensitivity and high stability pulse wave detection device

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置
本技术涉及动脉血压测量
，具体涉及一种高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置。
技术介绍
动脉血压是反映循环系统状态、评估器官灌注的主要指标之一，是围手术期监护的重要生命体征参数。目前围术期常用的血压监测方法可以分为有创测量和无创测量。有创测量是指将专用管道置入机体的循环系统内，通过转换器将机械势能转化为电子信号后在监护设备上实时显示血压变化的技术。有创测量方法可以连续、准确地测量每搏血压，但其可能造成的危险与伤害也不容忽视。无创测量常用的方法是袖带示波法，这种技术操作简单且精确度已得到临床认可，被广泛用于健康体检和围术期监护。但是，袖带示波法只能每隔3-5分钟间断地测量血压，无法实时跟踪动脉血压的变化。为此，医学界提出了连续无创测量每搏血压的要求。在现有的各种技术方案中，利用脉搏波传播时间/速度(PTT/PWV)连续无创测量每博血压的方法逐渐成为研究的热点。该测量方法通过一个或多个光电传感器和一组心电电极同步获得容积脉搏波(PhotoPlethysmoGraphyPPG)和心电信号(ECG)，利用PPG与ECG之间的时间差或两个PPG之间的时间差计算出PTT/PWV；探索PTT/PWV与血压之间的函数关系并建立数学模型，利用可测量的PTT/PWV来估算血压。很多学术论文报道了利用PTT/PWV连续无创测量每博血压的原理，例如YanChen，ChangyunWen,GuocaiTao,MinBi,andGuoqiLi《ANovelModelingMethodologyoftheRelationshipBetweenBloodPressureandPulseWaveVelocity》；YanChen，ChangyunWen,GuocaiTaoandMinBi《ContinuousandNoninvasiveMeasurementofSystolicandDiastolicBloodPressurebyOneMathematicalModelwiththeSameModelParametersandTwoSeparatePulseWaveVelocities》；YounheeChoi,QiaoZhang,SeokbumKo《NoninvasivecufflessbloodpressureestimationusingpulsetransittimeandHilbert–Huangtransform》；ZhengY,PoonCC,YanBP,LauJY《PulseArrivalTimeBasedCuff-Lessand24-HWearableBloodPressureMonitoringanditsDiagnosticValueinHypertension》；MukkamalaR,HahnJO,InanOT,MesthaLK,KimCS,H,KyalS《TowardUbiquitousBloodPressureMonitoringviaPulseTransitTime:TheoryandPractice》。很多专利公开了利用PTT/PWV连续无创测量每博血压的具体实施方法或装置，例如中国专利CN101229058A、CN102811659A、CN1127939C，美国专利5865755、5857975、5649543、9364158和欧洲专利0413267等。为此申请人提出了一种具备自适应校准功能的高准确度连续无创血压测量装置，采用光电传感器在耳朵和脚趾处检测脉搏波，并从两道脉搏波上识别与收缩压相关和与舒张压相关的传播时间PTT，根据脉搏波的形态变化提取多种变量来实时识别和自适应校正PTT的各种异常变化；结合现有数学模型能够在复杂的临床条件下连续、准确地测量血压，无须依靠常规方法如袖带示波法来定标和反复校准。但是在实现上述装置的同时，申请人还需要考虑如何设计高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，用于在弱灌注情况下获得高质量且形态保真的脉搏波信号。现有方法通常采用传统的血氧饱和度仪的检测装置来检测脉搏波。这类检测装置仅给传感器中的发光管提供驱动信号，不给受光管提供驱动信号，这是因为血氧饱和度仪的测量部位通常是指甲盖，该部位的脉搏信号较强，这样的设计能够满足临床要求。但是对于脉搏信号较弱的人体部位如脚趾，这类传感器的灵敏度不够高，导致检测到的脉搏波中干扰较大，波形质量不好，不适合用于研究脉搏波形态变化的规律，同时也使得识别PTT的误差增大。此外，传统的检测装置一般采用0.5～12Hz的窄频带滤波器来强行滤去高频和低频干扰，导致检测到的脉搏波形态失真，这对于不关注脉搏波形态的血氧饱和度仪是可行的，但是不适合用于研究脉搏波形态变化的规律。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术提供一种高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，用于在弱灌注情况下获得高质量且形态保真的脉搏波信号。一种高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，包括：光电传感器，分别设置在耳朵和脚趾处，检测耳朵和脚趾处的脉搏波信号；传感器驱动和信号转换单元,用于给光电传感器的发光管和受光管提供驱动信号，并将受光管的输出信号转换为电压信号；脉搏波检测单元,用于对电压信号进行滤波和放大；脉搏波采样单元,用于对经过脉搏波检测单元处理的两路信号进行同步采样，获得连续的数字信号；控制单元，用于发出控制信号，调节传感器驱动和信号转换单元的驱动信号，以及脉搏波检测单元输出信号的直流电平和放大倍数。优选地，所述传感器驱动和信号转换单元包括：发光管驱动单元，用于根据人体测量部位提供对应的电流给发光管；受光管驱动和检测单元，用于给受光管提供反向偏置电压，并将受光管的输出信号转换为电压信号；信号转换单元，用于滤去电压信号中的反向偏置电压。优选地，所述受光管驱动和检测单元包括运算放大器U1A和运算放大器U1B；运算放大器U1A的同向输入端连接+2.5V电源，运算放大器U1B的同向输入端连接-2.5V电源；所述受光管串联在运算放大器U1A的反向输入端和运算放大器U1B的反向输入端之间；运算放大器U1A的反向输入端通过数字电位器R4连接至其输出端，运算放大器U1B的反向输入端通过数字电位器R3连接至其输出端。优选地，所述信号转换单元包括第一加法器和第二加法器；第一加法器包括运算放大器U2A，运算放大器U2A的反向输入端通过电阻R7连接-2.5V电源，运算放大器U2A的反向输入端通过电阻R11连接至其输出端，运算放大器U2A的反向输入端连接至运算放大器U1A的输出端，运算放大器U2A的同向输入端接地；第二加法器包括运算放大器U2B，运算放大器U2B的反向输入端通过电阻R8连接+2.5V电源，运算放大器U2B的反向输入端通过电阻R12连接至其输出端，运算放大器U2B的反向输入端连接至运算放大器U1B的输出端，运算放大器U2B的同向输入端接地。优选地，所述脉搏波检测单元包括：差分放大单元，用于对脉搏波电压信号进行放大，消除共模干扰；带通滤波单元，用于对脉搏波电压信号进行宽频带滤波；增益调节单元，用于调节放大倍数。优选地，所述差分放大单元包括运算放大器U3A，运算放大器U3A的反向输入端连接至运算放大器U2A的输出端，运算放大器U3A的同向输入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，其特征在于，包括：光电传感器，分别设置在耳朵和脚趾处，检测耳朵和脚趾处的脉搏波信号；传感器驱动和信号转换单元,用于给光电传感器的发光管和受光管提供驱动信号，并将受光管的输出信号转换为电压信号；脉搏波检测单元,用于对电压信号进行滤波和放大；脉搏波采样单元,用于对经过脉搏波检测单元处理的两路信号进行同步采样，获得连续的数字信号；控制单元，用于发出控制信号，调节传感器驱动和信号转换单元的驱动信号，以及脉搏波检测单元输出信号的直流电平和放大倍数。

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，其特征在于，包括：光电传感器，分别设置在耳朵和脚趾处，检测耳朵和脚趾处的脉搏波信号；传感器驱动和信号转换单元,用于给光电传感器的发光管和受光管提供驱动信号，并将受光管的输出信号转换为电压信号；脉搏波检测单元,用于对电压信号进行滤波和放大；脉搏波采样单元,用于对经过脉搏波检测单元处理的两路信号进行同步采样，获得连续的数字信号；控制单元，用于发出控制信号，调节传感器驱动和信号转换单元的驱动信号，以及脉搏波检测单元输出信号的直流电平和放大倍数。2.根据权利要求1所述的高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，其特征在于，所述传感器驱动和信号转换单元包括：发光管驱动单元，用于根据人体测量部位提供对应的电流给发光管；受光管驱动和检测单元，用于给受光管提供反向偏置电压，并将受光管的输出信号转换为电压信号；信号转换单元，用于滤去电压信号中的反向偏置电压。3.根据权利要求2所述的高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，其特征在于，所述受光管驱动和检测单元包括运算放大器U1A和运算放大器U1B；运算放大器U1A的同向输入端连接+2.5V电源，运算放大器U1B的同向输入端连接-2.5V电源；所述受光管串联在运算放大器U1A的反向输入端和运算放大器U1B的反向输入端之间；运算放大器U1A的反向输入端通过数字电位器R4连接至其输出端，运算放大器U1B的反向输入端通过数字电位器R3连接至其输出端。4.根据权利要求2所述的高灵敏度高稳定性的脉搏波检测装置，其特征在于，所述信号转换单元包括第一加法器和第二加法器；第一加法器包括运算放大器U2A，运算放大器U2A的反向输入端通过电阻R7...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈妍，陈瑜，刘元起，何宗奎，刘洋，张伟，
申请(专利权)人：陈妍，
类型：新型
国别省市：重庆,50