一种测量脉搏波速度的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量人体或哺乳动物的脉搏波速度的装置和方法。该装置包括至少两个传感器与一信号处理单元连接；第一传感器和第二传感器中至少一个是扩散硅压力传感器。信号处理单元包括放大电路、滤波电路、模数转换电路和主控制电路顺序连接，所述传感器分别与相应的所述放大电路连接。信号处理单元还包括用于将传感器信号进行分离的信号分离电路。该方法包括：１）得到最大脉动信号；２）同时记录相隔一定距离△ｓ的两路脉搏波信号；３）提取特征参考点；４）计算两路脉搏间的时间差△ｔ；５）计算脉搏波速度。该装置使用安全、方便，低频响应好。该方法减少了计算量，确定了最终参考点，得到更准确的脉搏波传播时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量脉搏波速度的方法和装置，特别涉及一种测量人体或哺乳动物的脉搏波速度的装置和方法。
技术介绍
心脏周期性的收缩和舒张引起动脉血管中血液流速、流量以及血管壁振动沿着动脉管传播。脉搏波的传播速度与动脉管弹性直接相关，血管硬度越大，脉搏波速度也就越大，因此可以通过测量脉搏波速度评价动脉血管的弹性程度。脉搏波速度定义为两测量点距离与脉搏波传播时间的比值。已知的测量脉搏波传输时间的装置和方法，如马丁·C等人的中国专利号CN99812444.3中公开的技术，采用可变耦合器纤维光学传感器采集相隔一定距离的两路脉搏波信号，采集频率为128Hz，测得两路脉搏信号间的时间差作为脉搏波的传播时间。但是，该技术的缺点是首先，其压力传感器在使用中有重大不足，例如该光学传感器需要配置激光光源，因此就需要配备相应的激光器，这就大大增加了装置成本和安全隐患，不便于家庭使用；其次，在采样频率方面，其128Hz的采样频率对应的时间分辨率为1000/128＝7.8125ms，若测量相隔距离为60mm的两路脉搏信号，由于人体脉搏传播速度约为10m/s的数量级，因此相应的传播时间约为0.6/10＝0.06s＝60ms，那么相邻两数据点间的传播时间误差就达7.8125/60＝13.3％，这么大的误差大大降低了测量脉搏波速度的准确性，严重影响评价动脉血管的弹性程度；第三，在信号的获取上，没有一个确保获取脉动值最大信号的方法，而脉动幅值越小，脉搏波传播时间的测量误差也就越大，这也在一定程度上影响了脉搏波速度的测量精度。已知的测量脉搏波传播时间的技术，再比如王炳和等人在文献名称一种无创测定桡动脉脉搏波速度的方法及影响脉搏波速度的因素，《生物医学工程学杂志》，2000中公开的技术，该技术认为心电R波产生后50ms心脏才开始收缩并产生相应的脉搏波；同时测量一路心电信号和一路脉搏波信号，测得心电R波与脉搏波的时间差，此时间差减去心电R波与心脏收缩之间的延迟时间50ms作为脉搏波传播时间。但是，使用上述方法测量脉搏波速度也有很大不足。例如该方法假设每一个体心电R波与心脏收缩的时间差均为50ms，但这只是一个大致的统计时间，实际的每个个体存在差异，若测量相隔60mm的两路脉搏信号，则减去的这50ms时间差与脉搏波传播时间60ms大小相当，显然此算法可能引起不可忽略的误差。因此，需要对现有的测量脉搏波速度的装置和方法进行改进，有必要选择安全、方便的脉搏信号采集传感器，同时提高采样频率，降低脉搏波传播时间的测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的测量脉搏波速度装置和方法在安全性、方便性以及信号采样频率和获取方法上的不足，提供一种改进的测量脉搏波速度的装置和方法。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下一种测量脉搏波传播速度的装置，包括至少两个传感器与一信号处理单元连接；其特征在于，第一传感器和第二传感器中至少一个是扩散硅压力传感器。在上述技术方案中，所述信号处理单元包括放大电路、滤波电路、模数转换电路和主控制电路顺序连接，所述传感器分别与相应的所述放大电路连接。在上述技术方案中，所述信号处理单元还包括用于将传感器信号进行分离的信号分离电路，该电路将信号分离为静压信号和脉动信号。一种测量脉搏波传播速度的方法，如图2，包括以下步骤1)调节传感器对动脉血管施加压力的大小，得到最大脉动信号；2)同时记录相隔一定距离Δs的两路脉搏波信号；3)提取特征参考点；4)计算两路脉搏间的时间差Δt；5)计算脉搏波速度v=ΔsΔt]]>其中Δs为体表测得两检测点间的血管长度，Δt为同时测得的相隔距离为Δs的两路脉搏波对应特征参考点间的时间差。在上述技术方案中，所述步骤3)包括如下步骤(a)提取波峰点； (b)提取波足点；(c)从波足和波峰之间的数据点中搜索斜率最大的点；(d)由上步骤(c)中斜率最大的点提取最终参考点。在上述技术方案中，在所述步骤(d)中，对于每个波足和波峰之间上升沿的n个斜率最大的数据点，确定最终特征参考点如下当n≤8时，以数据点位置的平均值作为最终参考点位置；当n＞8时，采用拉依达判定准则确定最终参考点位置。在上述技术方案中，所述步骤4)中，对两路信号的所有脉搏波间的时间差采用拉依达判定准则确定两路脉搏间的时间差。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1)该装置使用安全、方便，低频响应好，能很好的采集直流到200Hz的信号；2)该装置采样频率提高到667Hz，将脉搏波传播时间的测量误差降低了80％；3)将脉搏信号分离为静压部分和脉动部分分别处理，避免了由于每个个体静压大小不同引起脉搏波形显示的基线漂移问题。4)可根据显示的静压值大小，调节传感器对动脉血管施加的压力，最终得到脉动幅值最大的信号，从而提高脉搏波传播时间差计算的精度。5)该方法减少了计算量，仅计算每个脉搏波波足和波峰之间数据点的斜率；6)该方法提出了确定最终参考点的方法。因为随着采样频率的提高，提取所得的斜率最大点也由128Hz时的1个变为几个甚至十几个，因此需要确定最终参考点，而现有技术没有解决这个问题。7)本专利技术对脉搏波传播时间进行了误差处理，并没有直接把平均时间差作为脉搏波传播时间，按照本专利技术的方法得到更准确的脉搏波传播时间。附图说明参考附图并通过下述详述内容可明确本专利技术的上述优势和其他优势，其中，图1表示本专利技术测量脉搏波速度的装置的结构示意图；图2表示本专利技术测量脉搏波速度的方法的流程图；图3表示本专利技术测量脉搏波速度的装置一实施例的结构示意图；图4表示本专利技术的信号波形示意图。图5表示利用本专利技术实施例装置和方法测得的臂动脉和桡动脉脉搏波形图； 图6表示与图5对应的脉搏传输时间图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述如图3所示的测量脉搏波传播速度的装置，包括第一传感器1、第二传感器2采用PT14M3生理压力传感器，第一传感器与放大电路3相连接，第二传感器2与放大电路4相连接。放大电路3和放大电路4主要由放大芯片AD620构成，分别对第一传感器1和第二传感器2采集的脉搏波信号进行放大。第一信号分离电路5和第二信号分离电路6主要由电解电容构成，第一信号分离电路5将放大电路3的输出信号分离为第一路静压信号7和第一路脉动信号9，第二信号分离电路6将放大电路4的输出信号分离为第二路静压信号8和第二路脉动信号10。第一路静压信号7和第二路静压信号8直接送入单片机15进行A/D转换和处理。这两路静压信号值将直接实时的显示在计算机16的显示器屏幕上，以便操作者根据当前静压值的大小实时调节静压值，最终得到幅值最大的脉动信号。第一脉动放大电路11和第二脉动放大电路12分别由两级以放大器HA17324A为核心的放大电路组成，分别实现对第一路脉动信号9和第二路脉动信号10的放大。第一滤波电路13和第二滤波电路14为RC低通滤波电路，分别对第一脉动放大电路11和第二脉动放大电路12的输出信号进行滤波。滤除频率为50Hz的工频干扰信号。带A/D转换的单片机15完成对4路数据(包括第一路静压信号，第二路静压信号，第一滤波电路13的输出信号，第二滤波电路14的输出信号)的模数转换及多次采集求平均，最终通过RS232串行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量脉搏波传播速度的装置，包括至少两个传感器与一信号处理单元连接；其特征在于，第一传感器和第二传感器中至少一个是扩散硅压力传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：虞钢，李婷，蒋雄京，王晓东，李沈，王立新，宁伟健，郑彩云，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]