CN108882879A

CN108882879A - 一种动脉搏动信号测量设备及其压力传感器

Info

Publication number: CN108882879A
Application number: CN201680084189.4A
Authority: CN
Inventors: 李灏; 陈飞
Original assignee: Shenzhen New Degree Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen New Degree Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2018-11-23
Also published as: US20190313918A1; WO2017206083A1

Abstract

一种动脉搏动信号测量设备及其压力传感器，该动脉搏动信号测量设备包括压力传感器(1)和测量装置(2)，当压力传感器(1)与人体或动物体的皮肤、角质层或其他表层器官相贴合，且压力传感器(1)的第一电压输入端(V+)和第二电压输入端(V‑)输入恒定电压时，压力传感器(1)根据人体或动物体的动脉搏动输出相应的电压信号至测量装置(2)，测量装置(2)根据所述电压信号获取人体或动物体动脉搏动信号。该动脉搏动信号测量设备结构简单，其不需要配备额外的加压设备便可实现对人体或动物体动脉搏动信号的测量，节约成本，携带方便，且不受使用环境限制。

Description

一种动脉搏动信号测量设备及其压力传感器技术领域

[0001] 本发明属于医学设备领域，尤其涉及一种动脉搏动信号测量设备及其压力传感器。

背景技术

[0002] 动脉搏动信号是指由心脏泵血活动所产生的血液脉冲对血管壁的压力变化导致动脉随心脏泵血而产生的搏动信号。该信号与心率、血压、血脂以及血液动力学变化等生理指标直接相关。

[0003] 目前动脉搏动信号的测量方法包括侵入测量法和非侵入测量法。非侵入测量法通常是通过压迫动脉使血流发生变化，再根据血流变化过程中的声音或振动来测量动脉搏动信号。该类方法以其固有的无需幵创手术，极大的减轻了患者的痛苦，同吋因其对设备和医务人员的专业性依赖不高等优点而被广泛采用。

[0004] 然而，在采用传统的非侵入测量法对动脉搏动信号进行测量吋，由于要对动脉进行压迫，因此传统的非侵入式测量设备都需要配备额外的加压装置（多为充气加压的腕臂带），导致测量设备的构件较多，不易携带，成本较高，且使用环境受限。

技术问题

[0005] 本发明的目的在于提供一种动脉搏动信号测量设备及其压力传感器，旨在解决传统的非侵入式动脉搏动信号测量设备因需要配备额外的加压装置而导致其构件较多，不易携带，成本较高，且使用环境受限的问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明是这样实现的，一种动脉搏动信号测量设备的压力传感器，与所述动脉搏动信号测量设备中的测量装置连接，所述压力传感器包括衬底和设置于所述衬底上的压力感应检测电路；

[0007] 所述压力感应检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻中至少有一个电阻为应变感应电阻；

[0008] 所述第一电阻、所述第三电阻、所述第二电阻及所述第四电阻依次电连接并形成全桥电路，所述第一电阻与所述第四电阻的公共端为所述压力传感器的第一电压输入端，所述第二电阻与所述第三电阻的公共端为所述压力传感器的第二电压输入端，所述第一电阻与所述第三电阻的公共端为所述压力传感器的电压输出端并连接所述测量装置，所述第二电阻与所述第四电阻的公共端接地；

[0009] 当所述压力传感器通过所述衬底与人体或动物体的皮肤、角质层或其他表层器官相贴合，且所述压力传感器的第一电压输入端和第二电压输入端输入恒定电压吋，所述压力传感器根据人体或动物体的动脉搏动输出相应的电压信号至所述测量装置，所述测量装置根据所述电压信号获取人体或动物体动脉搏动信号

[0010] 本发明还提供了一种动脉搏动信号测量设备，所述动脉搏动信号测量设备包括测量装置和上述的压力传感器。

发明的有益效果

有益效果

[0011] 本发明通过采用包括压力传感器和测量装置的动脉搏动信号测量设备，当所述压力传感器与人体或动物体的皮肤、角质层或其他表层器官相贴合，并且所述压力传感器的第一电压输入端和第二电压输入端输入恒定电压吋，所述压力传感器根据人体或动物体的动脉搏动输出相应的电压信号至所述测量装置，所述测量装置根据所述电压信号获取人体或动物体动脉搏动信号。本发明所提供的动脉搏动信号测量设备结构简单，其不需要配备额外的加压设备便可实现对人体或动物体动脉搏动信号的测量，节约成本，携带方便，且不受使用环境限制对附图的简要说明

附图说明

[0012] 图 1是本发明实施例提供的动脉搏动信号测量设备的结构示意图；

[0013] 图 2是本发明实施例提供的压力传感器的横截面示意图； [0014] 图 3是本发明实施例提供的压力传感器中的压力感应检测电路的电路结构示意图；

[0015] 图 4 (a) 和图 4 (b) 分别是本发明实施例提供的压力传感器的正面与背面的结构示意图；

[0016] 图 5是本发明另一实施例提供的压力传感器的横截面示意图；

[0017] 图 6是本发明实施例提供的压力传感器通过双面胶与人体待检测部位进行贴合的示意图；

[0018] 图 7是本发明实施例提供的压力传感器通过医用胶布与人体待检测部位进行贴合的示意图。

本发明的实施方式

[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0020] 本发明实施例提供了一种动脉搏动信号测量设备及其压力传感器。

[0021] 图 1是本发明实施例提供的动脉搏动信号测量设备的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

[0022] 如图 1所示，动脉搏动信号测量设备包括压力传感器 1和测量装置 2。其中，压力传感器 1用于贴合至人体或动物体皮肤、角质层或其他具有微形变特征的部位

，并根据人体或动物体的动脉搏动输出相应的电压信号至测量装置 2，测量装置

2用于根据所述电压信号获取人体或动物体动脉搏动信号。

[0023] 图 2是本发明实施例提供的压力传感器的横截面图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

[0024] 如图 2所示，压力传感器 1包括衬底 10和设置于衬底 10上的压力感应检测电路，其中，压力感应检测电路用于检测人体或动物体动脉搏动信号，压力感应检测电路包括：第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R4。

[0025] 第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R4中至少有一个电阻为应变感应电阻。 [0026] 图 3是本发明实施例提供的压力感应检测电路的电路结构图，如图 3所示，第一电阻 Rl、第三电阻 R3、第二电阻 R2及第四电阻 R4依次电连接并形成全桥电路，第一电阻 R1与第四电阻 R4的公共端为压力传感器 1的第一电压输入端 V+，第二电阻 R2与第三电阻 R3的公共端为压力传感器 1的第二电压输入端 V -，第一电阻 R 1与第三电阻 R3的公共端为压力传感器 1的电压输出端 Vout，第三电阻 R4与第二电阻 R2的公共端接地。

[0027] 在本实施例中，当应变感应电阻由于外力而发送形变吋，其阻值也会发生相应的变化，这样，当在压力传感器 1的第一电压输入端和第二电压输入端加以恒定的电压吋，压力传感器 1的电压输出端的电压会随应变感应电阻阻值的变化而发生变化。

[0028] 在实际应用中，当压力传感器 1与人体或动物体的皮肤、角质层或其他具有微形变特征的部位相贴合，并且压力传感器 1的第一电压输入端和第二电压输入端输入恒定电压吋，压力传感器 1的电压输出端会根据人体的动脉搏动输出相应的电压信号至测量装置 2，测量装置 2对所述电压信号进行分析和处理，得到人体或动物体动脉搏动信号。

[0029] 在本发明实施例中，压力传感器 1可将所述电压信号通过有线或无线的方式传输至测量装置 2 (图 1以有线传输方式为例），其中，无线传输方式包括但不限于蓝牙、 WIFI、 ZigBee等传输方式。

[0030] 图 4 (a) 和图 4 (b) 分别是本发明实施例提供的压力传感器的正面与背面的结构示意图，了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

[0031] 如图 2和图 4所示，衬底 10包括正面 10a和背面 10b，正面 10a和背面 10b均可以作为衬底 10用于用于与人体或动物体皮肤、角质层或其他具有微形变特征的部位相贴合的一面。需要说明的是，衬底 10的正面 10a和背面 10b并没有本质上的区别，只是为了说明衬底的两个面是背向设置的。

[0032] 作为本发明一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R2及第四电阻 R4 中的一个电阻设置于衬底的正面 10a，另外三个电阻设置于衬底的背面 10b。

[0033] 作为本发明另一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R2及第四电阻 R 4中的一个电阻设置于衬底的背面 10b，另外三个电阻设置于衬底的正面 10a。 [0034] 作为本发明另一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R2及第四电阻 R

4中的两个电阻设置于衬底的正面 10a，另外两个电阻设置于衬底的背面 10b。

[0035] 作为本发明另一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R2及第四电阻 R

4均置于衬底的正面 10a。

[0036] 作为本发明另一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R2及第四电阻 R

4均设置于衬底的背面 10b。

[0037] 在本发明实施例中，具体哪些电阻设置于衬底 10的正面 10a，哪些电阻设置于衬底 10的背面 10b，需根据实际情况来确定，在此不一一列举。

[0038] 作为本发明一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R4 中，除了应变感应电阻之外的其余电阻均为恒压电阻。

[0039] 作为本发明一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R4 中的一个电阻为应变感应电阻，另外三个电阻为恒压电阻。

[0040] 作为本发明另一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R

4中的两个电阻为应变感应电阻，另外两个电阻为恒压电阻。

[0041] 作为本发明另一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R

4中的三个电阻为应变感应电阻，另外一个电阻为恒压电阻。

[0042] 作为本发明另一实施例，第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R

4均为为应变感应电阻。

[0043] 在本发明实施例中，当第一电阻 Rl、第二电阻 R2、第三电阻 R3及第四电阻 R4 中包括多个应变感应电阻吋，多个应变感应电阻的属性均相同。

[0044] 作为本发明另一实施例，衬底 10可以采用柔性电路板。

[0045] 作为本发明另一实施例，如图 5所示，衬底 10包括第一柔性电路板 101和第二柔性电路板 102，第一柔性电路板 101和第二柔性电路板 102紧密贴合形成衬底 10，第一柔性电路板 101的非贴合面和第二柔性电路板 102的非贴合面分别为衬底 10 的正面 10a和背面 10b。其中，柔性电路板的厚度约为 0.08mm-3mm。

[0046] 作为本发明一实施例，衬底 10上设置有分别与压力传感器 1的第一电压输入端、第二电压输入端及电压输出端相对应的第一电压输入端口、第二电压输入端口及电压输出端口，在实际测量中，将压力传感器 1贴合至人体或动物体待测量部位，并通过衬底 10上的电压输出端口将压力传感器 1连接至测量装置 2，然后在第一电压输入端口和第二电压输入端口加以输入电压，即可实现对人体或动物体动脉搏动信号的测量。

[0047] 作为本发明一实施例，压力传感器 1还包括贴合于压力传感器 1的最外层，对压力传感器 1进行保护的保护层 50。

[0048] 作为本发明一实施例，测量装置包括信号处理单元和显示单元。

[0049] 信号处理单元用于对所述电压信号进行分析和处理以得到人体或动物体动脉搏动信号，并根据所述人体或动物体动脉搏动信号获取各项人体或动物体生理参数（包括但不限于心率、血压、血脂等）；显示单元与所述处理单元连接，且用于将所述各项人体或动物体生理参数进行显示。其中，信号处理单元具体可以是单片机、 ARM处理器或者其他具备数据逻辑处理能力的可编程控制器件；显示单元具体可以是 LCD显示屏、 LED显示屏或者其他类型的显示屏。

[0050] 在本发明实施例中，测量装置 2包括但不限于电脑、手机、电子表、家用测量仪等可实现信号分析及结果显示的终端。

[0051] 在实际应用中，在对人体或动物体动脉搏动信号进行测量吋，如图 6和图 7所示，可通过双面胶 20直接将压力传感器 1贴合至人体或动物体待测量部位 30; 也可先将压力传感器 1贴合至医用胶布 40上，再将贴合有压力传感器 1的医用胶布贴合 40至人体或动物体待测量部位 30。

[0052] 以下结合工作原理对上述实施例所提供的动脉搏动信号测量设备作进一步说明

[0053] 在对人体或动物体动脉搏动信号进行测量吋，先将压力传感器 1的电压输出端与测量装置 2进行连接，再将压力传感器 1贴合于人体或动物体待测量部位，人体或动物体待测量部位的皮肤、角质层或其他表层器官会随动脉的搏动而发生形变，当人体或动物体待测量部位的皮肤、角质层或其他表层器官发生形变吋，与人体或动物体的皮肤、角质层或其他表层器官相贴合的压力传感器 1中的应变感应电阻会产生不同程度的形变，导致其阻值发生变化，当在压力传感器 1的第一电压输入端和第二电压输入端加以恒定的输入电压吋，应变感应电阻阻值的变化会导致压力传感器 1的电压输出端的输出电压发生变化，测量装置 2对压力传感器 1的电压输出端的电压信号进行分析和处理，得到人体或动物体动脉搏动信号，并根据人体或动物体动脉搏动信号获取各项人体或动物体生理参数（包括但不限于心率、血压、血脂等），同吋测量装置 2将各项人体生理参数进行显示。

[0054] 在实际应用中，可以直接将压力传感器 1贴合至人体的腕部动脉、指甲盖上或其他动脉搏动信号明显的皮肤、角质层或其他表层器官，来测量人体的心率；也可将压力传感器 1集成至运动手环、电子表、心率带等智能穿戴设备内，通过将压力传感器 1测量的动脉搏动信号与智能穿戴设备所测量的人体生物电、光电传感数据结合，来测量人体的心率、血压等生理变化特征；还可以将两套压力传感器 1分别贴合至人体的四肢靠近心脏的近端、远离心脏的远端，通过计算两套压力传感器 1所采集的动脉搏动信号的相位差，来测量人体的血压，并根据相位差的延吋情况来测量动脉堵塞情况、动脉壁健康情况等生理特征；或者将多套压力传感器 1分别贴合至人体的腹腔、胸腔、盆腔等部位，采集人体腔体的不同部位随呼吸变化而产生的形变波形，根据腔体不同部位形变波形的相位差及信号变化速率，来测量人体腔体的压力值。需要说明的是，本发明实施例所提供的动脉搏动信号测量设备的应用场景包括但不限于以上应用场景。

[0055] 本发明实施例通过采用包括压力传感器和测量装置的动脉搏动信号测量设备，当所述压力传感器与人体或动物体的皮肤、角质层或其他表层器官相贴合，并且所述压力传感器的第一电压输入端和第二电压输入端输入恒定电压吋，所述压力传感器根据人体或动物体的动脉搏动输出相应的电压信号至所述测量装置，所述测量装置根据所述电压信号获取人体或动物体动脉搏动信号。本发明实施例所提供的动脉搏动信号测量设备结构简单，其不需要配备额外的加压设备便可实现对人体或动物体动脉搏动信号的测量，节约成本，携带方便，且不受使用环境限制。

[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

[权利要求 1] 一种动脉搏动信号测量设备的压力传感器，与所述动脉搏动信号测量设备中的测量装置连接，其特征在于，所述压力传感器包括衬底和设置于所述衬底上的压力感应检测电路；

所述压力感应检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻中至少有一个电阻为应变感应电阻；

所述第一电阻、所述第三电阻、所述第二电阻及所述第四电阻依次电连接并形成全桥电路，所述第一电阻与所述第四电阻的公共端为所述压力传感器的第一电压输入端，所述第二电阻与所述第三电阻的公共端为所述压力传感器的第二电压输入端，所述第一电阻与所述第三电阻的公共端为所述压力传感器的电压输出端并连接所述测量装置，所述第二电阻与所述第四电阻的公共端接地；

当所述压力传感器与人体或动物体的皮肤、角质层或其他表层器官相贴合，且所述压力传感器的第一电压输入端和第二电压输入端输入恒定电压吋，所述压力传感器根据人体或动物体的动脉搏动输出相应的电压信号至所述测量装置，所述测量装置根据所述电压信号获取人体或动物体动脉搏动信号。

[权利要求 2] 如权利要求 1所述的压力传感器，其特征在于，所述衬底包括正面和背面，所述正面和背面均可作为所述衬底用于与人体或动物体的皮肤、角质层或其他表层器官相贴合的一面。

[权利要求 3] 如权利要求 2所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻中的一个电阻设置于所述衬底的正面，另外三个电阻设置于所述衬底的背面。

[权利要求 4] 如权利要求 2所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻中的一个电阻设置于所述衬底的背面面，另外三个电阻设置于所述衬底的正面。

[权利要求 5] 如权利要求 2所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻中的两个电阻设置于所述衬底的正面，另外两个电阻设置于所述衬底的背面。

[权利要求 6] 如权利要求 2所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻均设置于所述衬底的正面。

[权利要求 7] 如权利要求 2所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻均设置于所述衬底的背面。

[权利要求 8] 如权利要求 1所述的压力传感器，其特征在于，所述衬底为柔性电路板。

[权利要求 9] 如权利要求 1所述的压力传感器，其特征在于，所述衬底包括第一柔性电路板和第二柔性电路板，所述第一柔性电路板和所述第二柔性电路板紧密贴合形成所述衬底，所述第一柔性电路板的非贴合面和所述第二柔性电路板的非贴合面分别为所述衬底的正面和背面。

[权利要求 10] 如权利要求 1所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻中，除应变感应电阻之外的其余电阻均为恒压电阻。

[权利要求 11] 一种动脉搏动信号测量设备，包括测量装置，其特征在于，所述动脉搏动信号测量设备还包括如权利要求 1-10任意一项所述的压力传感器

[权利要求 12] 如权利要求 11所述的动脉搏动信号测量设备，其特征在于，所述测量装置包括信号处理单元和显示单元；

所述信号处理单元用于对所述电压信号进行分析和处理以得到人体或动物体的动脉搏动信号，并根据所述人体或动物体的动脉搏动信号获取各项人体或动物体生理参数；

所述显示单元与所述处理单元连接，且用于将所述各项人体或动物体生理参数进行显示。