一种无创光电容积脉搏波信号采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及到电生理检测、监护的技术领域，特别是涉及到一种无创光电容积脉搏波信号采集装置。


背景技术：

2.随着科技发展，通过更加智能的方法采集人体生理信息已成为趋势，通常仅通过穿戴设备即可进行采集，目前已涌现出许多诸如用于检测血压、血氧、血糖、心率等的穿戴产品，现有技术中，在穿戴产品中设置处理芯片以及相应的传感器来进行处理，如ppg(photoplethysmographic，光电容积脉搏波描记法)以led光源和探测器为基础，测量经过人体血管和组织反射、吸收后的衰减光，然后记录血管的搏动状态并测量脉搏波。
3.现有的光电容积脉搏波(ppg)信号采集通常采用单个接收传感器，发射led采用单波长或双波长，每一波长对应的只有一个或一对led，存在采集的信号较弱，精确度不高，一致性不好的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的为提供一种无创光电容积脉搏波信号采集装置，旨在解决现有采集信号弱精确度不高的技术问题。
5.基于上述目的，本实用新型提出一种无创光电容积脉搏波信号采集装置，应用于穿戴设备，包括处理器、无线模块、显示屏以及信号采集模块，所述无线模块、显示屏、信号采集模块分别和所述处理器电连接；
6.所述信号采集模块包括信号采集芯片、多个发射不同波长的发光器件以及接收传感器，所述信号采集芯片分别与接收传感器和多个所述发光器件连接，多个所述发光器件设置于所述接收传感器的旁侧，且环绕所述接收传感器。
7.进一步地，多个所述发光器件包括波长为530nm的绿色led、波长为660nm的红色led以及波长为940nm的红外led。
8.进一步地，所述红外led、所述红色led、所述绿色led、所述红色led、所述红外led依次并排设置以形成一发射部，所述发射部设置在所述接收传感器的旁侧，且所述绿色led位于所述接收传感器沿长度方向中段位置的对应位置。
9.进一步地，所述发射部具有两个，两个所述发射部设于所述接收传感器相对的两侧。
10.进一步地，所述信号采集模块设置于穿戴设备，且当佩戴时所述接收传感器位于对应手腕中心的位置，两所述发射部位于对应手腕靠近侧边的位置。
11.进一步地，所述绿色led具有两个，所述红色led具有四个，所述红外led具有四个；
12.其中，两个所述绿色led分别设置于所述接收传感器相对的两侧，两个所述红色led分别设于两个所述绿色led的外侧，另两个所述红色led分别设于所述接收传感器另一相对的两侧，四个所述红外led分别设于对应所述接收传感器的四个角端的位置。
13.进一步地，所述接收传感器为硅光电二极管光电传感器。
14.本实用新型提供的一种无创光电容积脉搏波信号采集装置，采用多个不同波长的发光器件环绕在接收传感器的周围，多种波长同时发射，提供多路波长的光谱信号，接收传感器可同时返回多波长对应的不同灵敏度，同一波长多颗led同时发射，提高了信号覆盖范围，大大地增强了信号，提高了采集数据的精确度。
附图说明
15.图1 是本实用新型无创光电容积脉搏波信号采集装置一实施例的结构示意图；
16.图2 是本实用新型信号采集模块一实施例的结构示意图；
17.图3 是本实用新型信号采集模块另一实施例的结构示意图。
18.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
21.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
22.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.参照图1-3，本实用新型提供的一种无创光电容积脉搏波信号采集装置，可应用于穿戴设备中，例如智能手环、智能手表等。上述无创光电容积脉搏波信号采集装置包括处理器1、无线模块2、显示屏3以及信号采集模块4，其中，无线模块2、显示屏3、信号采集模块4分别和处理器1电连接，无线模块2用于传输数据，例如wifi模块，可以通过bt、wifi、4g、5g等进行信号连接传输。上述显示屏3可以是电子显示屏3，也可以是触摸屏。上述处理器1为mcu或dsp处理器1。
24.具体而言，通过处理器1控制信号采集模块4驱动，进而采集人体生理数据，然后返回至处理器1，通过处理器1对人体生理数据进行处理得到处理结果，并通过显示屏3进行显示，同时通过无线模块2发送出去。
25.本实施例中，信号采集模块4包括信号采集芯片、多个发射不同波长的发光器件以及接收传感器41，上述发光器件可以是led，上述信号采集芯片采用afe4404，本实施例中将
afe4404作为信号采集的模拟前端 (afe)，此信号采集芯片内含运放、降噪、adc和led驱动等功能，可对led驱动强度可调，保障led发射信号的强度，该信号采集芯片最多可同时驱动三组不同波长的led，每组波长可同时串或并多个led，从而保证信号强度和覆盖范围，如用于心率监测 (hrm) 、周围毛细血管氧饱和度 (spo2) 测量、血压测量时，可输出的数字信号送给mcu进行算法处理。上述接收传感器41采用光电接收传感器41，例如硅光电二极管光电传感器si pd，其接收面积比普通的光电传感器大，接收灵敏度高，从而提高了接收的灵敏度。
26.信号采集芯片分别与接收传感器41和多个发光器件连接，多个发光器件设置于接收传感器41的旁侧，且环绕接收传感器41，采用多个不同波长的发光器件环绕在接收传感器41的周围，多种波长同时发射，提供多路波长的光谱信号，接收传感器41可同时返回多波长对应的不同灵敏度，同一波长多颗led同时发射，提高了信号覆盖范围，大大地增强了信号，提高了采集数据的精确度。
27.本实施例提供的无创光电容积脉搏波信号采集装置，收发结合，采集的光电信号显著增强，精度提高，且多种波长信号同进采集，采集信号源更广，发射覆盖范围更广，应用于穿戴设备时，更适用人的不同状态，如：运动、休息、睡眠等，更适用不同人群，如不同肤色、不同肥瘦的人，得到的信号一致性更好。
28.在一个实施例中，多个发光器件包括波长范围为520nm-550nm的绿色led42、波长范围为620nm-700nm的红色led43以及波长为920nm-950nm的红外led44，通过这些不同波长的led围绕着接收光电传感器有机排列组合在一起，形成光电容积脉搏波(ppg)信号采集端，从而利用绿光检测心率信号，红光和红外分别检测hbo2和hb的ppg信号，本实施例中，绿色led42优选530nm波长，红色led43优选660nm波长，红外led44优选940nm，使得漫反射返回信号更强，数据精度更高；通过afe4404驱动led，发射对应波长的，通过接收传感器41接收返回的漫反射，然后对接收传感器41返回的模拟信号进行放大，降噪滤波，送adc数字化提供给处理器1。
29.在一个实施例中，为了使得接收传感器41得接收信号更强，按波长由短至长的顺序相对接收传感器41设置，具体地，红外led44、红色led43、绿色led42、红色led43、红外led44依次并排设置以形成一发射部，也即该发射部以绿色led42为对称轴对称，发射部设置在接收传感器41的旁侧，且绿色led42位于接收传感器41沿长度方向中段位置的对应位置。
30.进一步地，在一个实施例中，发射部具有两个，两个发射部设于接收传感器41相对的两侧，使得上述三种不同波长的led左右两侧围绕接收传感器41，具体而言，参照图2，两个绿色led42紧靠近接收传感器41放置在两侧，4个红色led43同样放在接收传感器41的两侧且紧挨着每个绿色led42的上下两侧放置，4个940nm 红外 led也是同样放在接收传感器41的两侧且紧挨着每个红色led43放置，从而大大地提高了信号覆盖范围，提高信号强度，使得接收到的数据更精确。
31.在一个实施例中，上述接收传感器41以及led封装在一个封装内，制作更方便，更节省空间，上述信号采集模块4设置于穿戴设备，且当人佩戴该穿戴设备时，信号采集模块4中的接收传感器41位于对应手腕中心的位置，使得两个发射部对应手腕靠近两侧边的位置，由于对应血管位置，使得漫反射数据更加准确。
32.在另一个实施例中，绿色led42具有两个，红色led43具有四个，红外led44具有四个；参照图3，其中，两个绿色led42分别设置于接收传感器41相对的两侧，两个红色led43分别设于两个绿色led42的外侧，另两个红色led43分别设于接收传感器41另一相对的两侧，四个红外led44分别设于对应接收传感器41的四个角端的位置，从而使得上述led环绕接收传感器41，使得接收信号更好。
33.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种无创光电容积脉搏波信号采集装置，应用于穿戴设备，其特征在于，包括处理器、无线模块、显示屏以及信号采集模块，所述无线模块、显示屏、信号采集模块分别和所述处理器电连接；所述信号采集模块包括信号采集芯片、多个发射不同波长的发光器件以及接收传感器，所述信号采集芯片分别与接收传感器和多个所述发光器件连接，多个所述发光器件设置于所述接收传感器的旁侧，且环绕所述接收传感器。2.如权利要求1所述的无创光电容积脉搏波信号采集装置，其特征在于，多个所述发光器件包括波长为530nm的绿色led、波长为660nm的红色led以及波长为940nm的红外led。3.如权利要求2所述的无创光电容积脉搏波信号采集装置，其特征在于，所述红外led、所述红色led、所述绿色led、所述红色led、所述红外led依次并排设置以形成一发射部，所述发射部设置在所述接收传感器的旁侧，且所述绿色led位于所述接收传感器沿长度方向中段位置的对应位置。4.如权利要求3所述的无创光电容积脉搏波信号采集装置，其特征在于，所述发射部具有两个，两个所述发射部设于所述接收传感器相对的两侧。5.如权利要求4所述的无创光电容积脉搏波信号采集装置，其特征在于，所述信号采集模块设置于穿戴设备，且当佩戴时所述接收传感器位于对应手腕中心的位置，两所述发射部位于对应手腕靠近侧边的位置。6.如权利要求2所述的无创光电容积脉搏波信号采集装置，其特征在于，所述绿色led具有两个，所述红色led具有四个，所述红外led具有四个；其中，两个所述绿色led分别设置于所述接收传感器相对的两侧，两个所述红色led分别设于两个所述绿色led的外侧，另两个所述红色led分别设于所述接收传感器另一相对的两侧，四个所述红外led分别设于对应所述接收传感器的四个角端的位置。7.如权利要求1所述的无创光电容积脉搏波信号采集装置，其特征在于，所述接收传感器为硅光电二极管光电传感器。

技术总结
本实用新型揭示了一种无创光电容积脉搏波信号采集装置，包括处理器、无线模块、显示屏以及信号采集模块，所述无线模块、显示屏、信号采集模块分别和所述处理器电连接；所述信号采集模块包括信号采集芯片、多个发射不同波长的发光器件以及接收传感器，所述信号采集芯片分别与接收传感器和多个所述发光器件连接，多个所述发光器件设置于所述接收传感器的旁侧，且环绕所述接收传感器，采用多个不同波长的发光器件环绕在接收传感器的周围，多种波长同时发射，提供多路波长的光谱信号，接收传感器可同时返回多波长对应的不同灵敏度，同一波长多颗LED同时发射，提高了信号覆盖范围，大大地增强了信号，提高了采集数据的精确度。提高了采集数据的精确度。提高了采集数据的精确度。


技术研发人员：赵一帆
受保护的技术使用者：橙子大健康科技（深圳）有限公司
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2023/9/3