[發明專利]一種在線獲取脈搏波的手指儀及獲取脈搏波峰形參數方法

在審

• 申請號: 201610717807.6
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN107773223A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 劉紅超;敖新宇;李文斌
• 申請（專利權）人: 上海佑殼爾科技有限公司
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;A61B5/021;A61B5/1455;A61B5/00
• 代理公司: 北京神州華茂知識產權有限公司11358
• 代理人: 湯楚瑩

1.一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：包括一個脈搏波傳感裝置、一個電信號控制與處理裝置、一個電源裝置、一個手指尖套、一個手指管套、一個外殼蓋套，

脈搏波傳感裝置用于實時獲取生物體脈搏搏動信號；

電信號控制和處理裝置用于轉換電源、控制脈搏波傳感裝置獲取的信息的方式和頻率，對獲取的信息調用預設程序進行運算，并將得到的信息和后續其它裝置進行信息交換傳送；

電源裝置為整個手指儀提供工作電能，電源裝置能作為內置電池或者外部電源；

手指尖套為兩側開槽口的手指尖套件，并在上下方各留有供脈搏波傳感裝置固定及光線通過的位置；

手指管套為中間具有筋條的環狀或管狀套結構件，用于將手指儀固定在手指上；

外殼蓋套為蓋壯結構體，和手指管套構成封閉和隔離空間；

手指尖套、手指管套和外殼蓋套組成三塊結構件為脈搏波傳感裝置、電信號控制與處理裝置以及電源裝置提供機械支持，并被設計成易于佩戴指端；

所述手指儀被佩戴于被測對象手指上，脈搏波傳感裝置和手指尖套被置于指端；手指管套戴在手指上，和外殼套構成整體結構，并為上述其它裝置和手指尖套提供盛載空間；脈搏波傳感裝置與電信號控制與處理裝置電連接，電源裝置為脈搏波傳感裝置、電信號控制與處理裝置提供電能，脈搏波傳感裝置、電信號控制與處理裝置在電源裝置的驅動下工作；

所述手指儀以確定頻率獲取指端血流容積隨時間變化；

所述手指儀被套于手指端，以連續方式獲取脈搏搏動信號。

2.如權利要求1所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：所述手指尖套為兩側開有槽口的手指尖套型結構件。

3.如權利要求1所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：所述手指尖套由具有彈性的高分子材料或者金屬材料制成。

4.如權利要求1所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：所述脈搏波傳感裝置包括光電脈搏傳感器和LED，傳感器位于被測手指端皮膚下方，LED位于手指端的指甲上方；所述LED為最少一顆紅外LED。

5.如權利要求4所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：所述脈搏波傳感裝置的紅外LED波長在800nm-980nm的紅外波段。

6.如權利要求4所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：所述光電脈搏傳感器是具有對紅外波長敏感的光電傳感器。

7.如權利要求4-6所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：所述光電脈搏傳感器為光譜傳感器，該光譜傳感器是具有窄帶響應的光電脈搏傳感器，其響應曲線基于光源特征譜線波長強度分布。

8.如權利要求4或7所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：所述光電脈搏傳感器是由光譜波長選擇功能的光學帶通濾波器或者光子晶體與光電傳感器組成的組合器件或者是集成器件。

9.如權利要求1所述的一種在線獲取脈搏波的手指儀，其特征在于：手指管套為內側分布有若干筋條，所述指尖套、手指管套、外殼蓋套以鎖扣方式連接成為整體。

10.一種在線獲取脈搏波的手指儀獲取脈搏波峰形參數方法，其特征在于有以下步驟：

首先，通過手指儀的脈搏波傳感裝置獲取被測對象測試部位的脈搏搏動信號隨時間的動態信號，該信號反映了動脈內在心臟搏動的壓縮期間和舒張期間血流隨時間的變化，即脈搏波；

然后對數據進行ButterWorth濾波處理：如果通過ButterWorthFilter的數據沒有縱軸上的漂移，即通過比較每50個數據的極小值連接的兩條直線，如果這條直線和水平線平行或者和水平線的夾角的絕對值不超過5度，則認為這次采樣中沒有要處理的運動漂移，對ButterWorth filter過濾的數據做反傅里葉變換，抽取最大的頻譜和第二大的頻譜來檢驗二者的頻率是否接近雙倍的關系，如果誤差在5％的范圍之內，認為生理數據已經獲得成功，否則數據不合要求，丟棄；如果有超過閾值的運動漂移，對數據進行多通道數據重構，通過fastICA算法來做盲源分離，在這里，不可事先預估的運動是一個信號源，通過獨立分量分析的方法來估計這種源來糾正運動產生的數據偏差，有可能返回的數據源有多個，而由運動源的特點是縱軸上的移動，同時這個信號是一個平穩的低頻信號，這種特點使它區別于其他的信號，通過簡單的頻譜分析，計算最大的頻率信號，如果小于1Hz，就基本上認定是運動源信號；通過以上方法對所獲得的信號進行基線濾波、校正、平滑處理，消除所得到脈搏波信號中噪音和干擾因素引入的假信息，得到能反應脈搏波的真實波形；

最后通過對脈搏波信號進行極值周期及統計分析，以確定在一個周期內的兩個或三個極大值，進一步確定收縮峰和舒張峰：如果統計分析顯示一個周期只有兩個極大值，極大值處于兩個極小值之間，其中前一極小值小于后一個極小值，則為收縮峰，如果前一個極小值大于后一個極小值，則為舒張峰；如果一個周期內存在三個極大值，則除了收縮峰和舒張峰以外，存在反射峰，反射峰的第一個極小值與收縮峰的第二個極小值重疊，第二個極小值與舒張峰的第一個極小值疊合。通過上述步驟，可以有效快速得到脈搏波中舒張峰、收縮峰以及反射峰的特征波形特征信息包括時間周期、強度等參數、頻譜分布，這些特征信息可以用于進一步分析被測個體的生理參數如動脈血壓和心率。