容积脉搏波检测装置的制作方法

本实用新型涉及检测装置技术领域，特别是涉及一种容积脉搏波检测装置。

背景技术：

传统的容积脉搏波检测方法包括通过压力的方式在手腕或者手臂的部位获取到脉搏波信号或者采用红光和红外光在手指末端检测血氧的方式。传统的压力脉搏波检测方式，需要检测者保持在一个安静的状态，当检测者处于活动状态时，检测结果的精度不高。同样，采用红光或者红外光来进行采集时，容易受到外界噪声的影响，也会导致有效信号精确度不高。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够获取到高精度的容积脉搏波信号的容积脉搏波检测装置。

一种容积脉搏波检测装置，包括：

主光源，用于提供第一绿光信号；

补偿光源，用于提供第二绿光信号，以对所述第一绿光信号进行补偿；

光强度驱动单元，分别与所述主光源和所述补偿光源连接，用于对所述第一绿光信号和所述第二绿光信号进行控制；

光信号检测单元，用于检测由人体反射回的绿光信号；

光信号处理单元，与所述光信号检测单元连接，用于对所述光信号检测单元输出的绿光信号进行处理后并输出；以及

处理器，分别与所述光强度驱动单元、所述光信号处理单元连接；所述处理器用于根据所述光信号处理单元输出的绿光信号获取容积脉搏波信号，并对所述光强度驱动单元进行控制。

上述容积脉搏波检测装置在设置产生绿光的主光源的同时还设置有同样产生绿光的补偿光源以对主光源进行补偿，从而使得检测过程的抗干扰能力较强，能够获取到高精度的容积脉搏波信号。同时采用绿光进行检测使得该装置的抗干扰能力进一步提高，且灵敏度和精确度较高。

在其中一个实施例中，所述主光源和所述补偿光源均采用波长为525纳米～550纳米的绿光LED灯。

在其中一个实施例中，所述主光源和所述补偿光源均包括至少两个绿光LED灯；所述主光源和所述补偿光源相间分布且对称分布于所述光信号检测单元的四周。

在其中一个实施例中，所述主光源和所述补偿光源均包括两个绿光LED灯；所述主光源中的两个绿光LED灯之间的距离为1毫米，所述补偿光源中的两个绿光LED灯之间的距离为1.2毫米～1.7毫米。

在其中一个实施例中，所述第二绿光信号的光亮度小于所述第一绿光信号的光亮度；所述补偿光源还用于在所述容积脉搏波检测装置开启后开启以检测容积脉搏波信号是否存在；所述处理器还用于在检测到容积脉搏波信号存在时，开启所述主光源。

在其中一个实施例中，所述光信号检测单元包括光敏二极管以及设置于所述光敏二极管上的滤光片；所述滤光片用于滤除所述光敏二极管波长范围以外的光及非来自所述主光源和所述补偿光源的光。

在其中一个实施例中，所述光敏二极管检测的峰值波长为560纳米。

在其中一个实施例中，所述光信号信号处理单元包括顺次连接的第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路；所述第一级放大电路与所述光信号检测单元的输出端连接，用于对所述绿光信号进行一级放大处理；所述滤波电路用于对一级放大后的绿光信号进行滤波处理去除无效信号后输出至所述第二级放大电路进行二级放大处理。

在其中一个实施例中，所述滤波电路包括第一滤波电路和第二滤波电路；所述第二级放大电路包括第一二级放大电路和第二二级放大电路；所述第一滤波电路分别与所述第一级放大电路、所述第一二级放大电路连接；所述第二滤波电路分别与所述第一级放大电路、所述第二二级放大电路连接；所述第一二级放大电路为正向放大电路；所述第二二级放大电路为负反馈放大电路。

在其中一个实施例中，还包括重力加速度传感器；所述重力加速度传感器与所述处理器连接，用于对人体的运动信号进行检测并输出至所述处理器以供所述处理器进行运动去伪判断。

附图说明

图1为一实施例中的容积脉搏波检测装置的原理框图；

图2为一实施例中的主光源、补偿光源和光信号检测单元的排布示意图；

图3为一实施例中的光信号处理单元的原理框图；

图4为一实施例中的光信号处理单元的电路原理图；

图5为另一实施例中的容积脉搏波检测装置的原理框图；

图6～图7为一实施例中的容积脉搏波检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一实施例中的容积脉搏波检测装置的原理框图。该容积脉搏波检测装置包括主光源110、补偿光源120、光强度驱动单元130、光信号检测单元140、光信号处理单元150和处理器160。其中，处理器160分别与光信号处理单元150、光强度驱动单元130连接。主光源110、补偿光源120分别与光强度驱动单元130连接。

主光源110用于提供第一绿光信号，补偿光源120用于提供第二绿光信号以对第一绿光信号进行补偿，从而使得容积脉搏波检测装置具有合适的流明，实现最佳的检测效果。补偿光源120可以扩大整个检测面积，从而在脉搏波信号较为微弱时，通过补偿光源120扩大光束的输出，多点检测，实现信号增强的目的。主光源110和补偿光源120均可以具有多档档位，以对其输出光强度进行调节。因此，也可以通过补偿光源120使得主光源110在每个档位之间的流明差一致。

光强度驱动单元130用于对主光源110和补偿光源120进行控制，实现对第一绿光信号和第二绿光信号的控制，以确保在当前光源状态下能够检测到最佳的脉搏波信号。

光信号检测单元140用于检测由人体反射回的绿光信号。主光源110和补偿光源120提供的绿光信号在射向人体后，部分会被人体所吸收，而其他部分则会被人体所反射回。光信号检测单元140对人体反射回的绿光信号进行检测并转换为微弱的模拟电信号后输出给光信号处理单元150。

光信号处理单元150用于对光信号检测单元140输出的绿光信号进行处理并输出给处理器160。光信号处理单元150可以对绿光信号进行滤波以及放大处理，以获得处理器160能够识别的且准确度较高的绿光信号。

处理器160根据光信号处理单元150处理后的绿光信号即可获取到容积脉搏波信号。处理器160根据光信号获取到脉搏波信号的处理过程与传统的利用红外等光信号获取脉搏波信号的处理过程相同，此处不赘述。处理器160还用于对光强度驱动单元130进行控制，从而使得光强度驱动单元130在处理器160的控制下对主光源110和补偿光源120进行控制，以选择合适流明的光强度。

上述容积脉搏波检测装置在设置产生绿光的主光源110的同时还设置有同样产生绿光的补偿光源120以对主光源110进行补偿，从而使得检测过程的抗干扰能力较强，能够获取到高精度的容积脉搏波信号。同时采用绿光进行检测使得该装置的抗干扰能力进一步提高，且灵敏度和精确度较高。

在一实施例中，主光源110和补偿光源120均采用波长为525纳米～550纳米的绿光LED灯。可选的，主光源110和补偿光源120均采用波长为530纳米的绿光LED灯，从而使得光源具有较强的抗干扰性，且具有反射率高、反射的光强度大的优点。

在一实施例中，主光源110和补偿光源120均包括至少两个以上的绿光LED灯。通过增加主光源110和补偿光源120的个数，可以进一步提高光源的抗干扰性。可选的，主光源110和补偿光源120相间对称分布在光信号检测单元140的四周。在一实施例中，主光源110和补偿光源120均包括两个绿光LED灯，且其分布如图2所示。其中，主光源110设置于光信号检测单元140的左右两侧，补偿光源120则设置在光信号检测单元140的上下两侧。具体地，主光源110中的两个绿光LED灯之间的间距在1毫米，而补偿光源120中的两个绿光LED灯之间的距离为1.2毫米～1.7毫米。采用这种分布方式可以提高光源的抗干扰性，从而提高检测结果的精确度。

在一实施例中，补偿光源120输出的第二绿光信号的光亮度小于主光源110输出的第一绿光信号的光亮度。此时，补偿光源120还用于在容积脉搏波检测装置开启后开启以检测容积脉搏波信号是否存在，进而实现信号的预检功能。处理器130还用于根据光信号检测单元140检测到的绿光信号确定是否有容积脉搏波信号存在，并在其存在时开启主光源110。通过先仅开启亮度较低的补偿光源检测脉搏波信号的存在，并仅在存在时开启主光源110和补偿光源120，在动态使用过程中动态变化调整，可以降低能耗。

在一实施例中，光信号检测单元140包括光敏二极管以及设置于光敏二极管上的滤光片。其中，光敏二极管可以采用检测峰值波长在560纳米的光敏二极管，其对绿光的测量感知度较高，从而可以提高测量结果的准确度。滤光片用于滤除光敏二极管波长范围以外的光以及非来自主光源110和补偿光源120的光，也即将无效的干扰光去除，保留有效信号。在一实施例中，滤光片可以为涂覆有纳米涂层的滤光片。

在一实施例中，光信号处理单元150包括顺次连接的第一级放大电路310、滤波电路320和第二级放大电路330，如图3所示。其中，第一级放大电路310与光信号检测单元140的输出端连接，接收其输出的绿光信号，并对其进行一级放大处理。滤波电路320则用于对一级放大后的绿光信号进行滤波处理以去除无效信号后输出给第二级放大电路330进行二级放大处理，从而得到处理器160能够识别的信号。可选的，滤波电路可以为阻容耦合滤波电路。

图4为一实施例中的光信号处理单元150的电路原理图。参见图4，光信号检测单元140中的光敏二极管U11反向接地。光敏二极管U11与第一级放大电路310的输入端连接。在本实施例中，滤波电路包括第一滤波电路322和第二滤波电路324。第二级放大电路包括第一二级放大电路332和第二二级放大电路334。其中，第一滤波电路322分别与第一级放大电路310、第一二级放大电路332连接。第二滤波电路324分别与第一级放大电路310、第二二级放大电路334连接。具体地，第一滤波电路322和第二滤波电路324都是阻容耦合滤波电路。第一二级放大电路332为正向放大电路，第二二级放大电路334则为负反馈放大电路。光敏二极管U11将检测到的绿光信号转换为微弱的电信号后经过第一级放大电路310进行放大之后，获取到可识别的波形幅度，然后分为两路滤波电路进行处理，第一路经过正向放大后获取到处理器可以识别波形，用于进行信号的初步检测判断；第二路经过负反馈放大电路，获取到更高幅度的波形，用于进行分析。

图5为另一实施例中的容积脉搏波检测装置的原理框图。该装置在图1所示实施例的基础上，还增加了重力加速度传感器510。重力加速度传感器510用于检测人体的运动信号并将检测到的信号输出给处理器160。处理器160根据重力加速度传感器510检测到的运动信号对光信号处理电路150输出的绿光信号进行运动去伪判断，提高测量的准确度。

图6～图7为一实施例中的容积脉搏波检测装置中的结构示意图。在本实施例中，该装置包括基板602以及设置在基板602上的对外接口604、处理器606、3D加速度传感器608、光信号处理单元610、绿光LED灯612、光敏接收管614和光强度驱动单元616。其中，绿光LED灯612构成该装置的主光源和补偿光源，并与光敏接收管614设置在基板602的同侧，其他设备则设置在基板602的另一侧，从而有利于节省基板602的面积，实现容积脉搏波检测装置的小型化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。