CN104224144B - 光电容积脉搏波光电检测传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光电容积脉搏波光电检测传感器，它包括第一光电检测组件、第二光电检测组件和第三光电检测组件，所述的第一光电检测组件包括第一光发射模块、与第一光发射模块相配合的第一反射镜、第一滤光片及第一光敏管，第一光发射模块发射的光信号经过第一反射镜的反射穿透第一滤光片由第一光敏管接收，第一光发射模块包括一个绿光LED灯。本发明提供一种光电容积脉搏波光电检测传感器，该传感器采用绿光和红外光作为光源，绿光反射率高、反射的光强度大，光敏管测量感知度高，光敏管检测到的信号经放大器处理，使得传感器精度高、灵敏性好，光敏管前设置有涂布有纳米涂层的滤光片，能有效滤除非测试光源和光敏管波长范围外的光。

Description

光电容积脉搏波光电检测传感器
技术领域
本发明涉及一种光电检测传感器，特别是一种光电容积脉搏波光电检测传感器。
背景技术
人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，使血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。传统的脉搏测量采用脉诊方式，中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓有成效的应用，但是受人为的影响因素较大，测量精度不高。无创测量又称非侵入式测量或间接测量，其重要特征是测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。
生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号的一个关键器件。光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。目前市场上的绝大多数光电传感器为脉搏和脉搏血氧测试的传感器，一般为红光和红外光为一组作为发光源，光敏管作为光信号接收，为分离的两部分，主要通过透射方式测试手指而得到人体的脉搏和血氧参数。但这些观点检测传感器未对光源的干扰，进行处理，光经过散射、闪射后进入光敏管进行处理，导致性能，灵敏度、精度不好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光电容积脉搏波光电检测传感器，该传感器采用绿光和红外光作为光源，绿光反射率高、反射的光强度大，光敏管测量感知度高，光敏管检测到的信号经放大器处理，使得传感器精度更高、灵敏性更好，光敏管前设置有涂布有纳米涂层的滤光片，能有效滤除非测试光源和光敏管波长范围外的光。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：光电容积脉搏波光电检测传感器，它包括第一光电检测组件、第二光电检测组件和第三光电检测组件，所述的第一光电检测组件包括第一光发射模块、与第一光发射模块相配合的第一反射镜、第一滤光片及第一光敏管，第一光发射模块发射的光信号经过第一反射镜的反射穿透第一滤光片由第一光敏管接收，第一光发射模块包括一个绿光LED灯；
所述的第二光电检测组件包括第二光发射模块、与第二光发射模块相配合的第二反射镜、第二滤光片及第二光敏管，第二光发射模块发射的光信号经过第二反射镜的反射穿透第二滤光片由第二光敏管接收，第二光发射模块包括一个绿光LED灯和红外光LED灯；
所述的第三光电检测组件包括第三滤光片和第三光敏管，第一光发射模块和第二光发射模块发射的光信号经过皮下组织血液的反射依次穿透纳米涂层和第三滤光片由第三光敏管接收。
所述的第一光发射模块包括第一绿光LED灯D1，第二发射模块包括第二绿光lED灯D2和红外光灯D3，第一绿光灯D1和第二绿光灯D2并联接同一电压，红外第一绿光灯D1、第二绿光灯D2和红外光灯D3的负极并联接地。
所述的第一光敏管的正极通过第一限流电阻连接传感器第一输出端，第二光敏管的负极通过第二限流电阻连接传感器的第二输出端，第三光敏管的正极与放大器的反相输入端连接，放大器的同相输入端与主电路连接，放大器的输出端与传感器的第三输出端连接；所述的第一光敏管的负极、第二光敏管的正极和第三光敏管的负极并联后接地。
所述的第一滤光片、第二滤光片和第三滤光片的表面涂布有高科技纳米涂层。
所述的第一和第三光敏管所检测的未进入皮肤表层的光信号主要用于补偿第二光敏管中的非PPG信号。
本发明的有益效果是：本发明提供一种光电容积脉搏波光电检测传感器，该传感器采用绿光和红外光作为光源，，绿光反射率高、反射的光强度大，光敏管测量感知度高，光敏管检测到的信号经放大器处理，使得传感器精度更高、灵敏性更好，光敏管前设置有涂布有纳米涂层的滤光片，能有效滤除非测试光源和光敏管波长范围外的光。
附图说明
图1为传感器结构图；
图2为传感器原理电路图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，光电容积脉搏波光电检测传感器，它包括第一光电检测组件、第二光电检测组件和第三光电检测组件，所述的第一光电检测组件包括第一光发射模块、与第一光发射模块相配合的第一反射镜、第一滤光片及第一光敏管，第一光发射模块发射的光信号经过第一反射镜的反射穿透第一滤光片由第一光敏管接收，第一光发射模块包括一个绿光LED灯；
所述的第二光电检测组件包括第二光发射模块、与第二光发射模块相配合的第二反射镜、第二滤光片及第二光敏管，第二光发射模块发射的光信号经过第二反射镜的反射穿透第二滤光片由第二光敏管接收，第二光发射模块包括一个绿光LED灯和红外光LED灯；
所述的第三光电检测组件包括第三滤光片和第三光敏管，第一光发射模块和第二光发射模块发射的光信号经过皮下组织血液的反射依次穿透纳米涂层和第三滤光片由第三光敏管接收。
所述的第一光发射模块包括第一绿光LED灯D1，第二发射模块包括第二绿光lED灯D2和红外光灯D3，第一绿光灯D1和第二绿光灯D2并联接同一电压，红外第一绿光灯D1、第二绿光灯D2和红外光灯D3的负极并联接地。
所述的第一光敏管D5的正极通过第一限流电阻R1连接传感器第一输出端Vout1，第二光敏管D6的负极通过第二限流电阻R2连接传感器的第二输出端Vout2，第三光敏管D6的正极与放大器的反相输入端连接，放大器的同相输入端与主电路连接，放大器的输出端与传感器的第三输出端Vout3连接；所述的第一光敏管D5的负极、第二光敏管D6的正极和第三光敏管D4的负极并联后接地。
所述的第一滤光片、第二滤光片和第三滤光片的表面涂布有高科技纳米涂层。
所述的第一和第三光敏管所检测的未进入皮肤表层的光信号主要用于补偿第二光敏管中的非PPG信号。
本发明集成了570nm波长的双绿光LED和970nm波长的红外光LED作为PPG光电检测传感器的光源，同时集成了三个高科技纳米涂层光检测光敏管以及光反射镜和滤光片以及一级信号放大器。
本发明中比红光发射率高、测量感度高的双绿光LED发射的光经过人体皮肤组织吸收后，一部分经由血液中的氧合血红蛋白HbO2吸收后漫反射返回，射出人体表面，漫反射返回的光经滤光片后被光敏管D4测得，并转化为电信号输出，即获得人体光电容积脉搏波信号，该返回光信号可以反映动脉血管搏动引起的血管容积变化。光敏管D4输出的绿光电信号通过外围微处理器算法计算出人体的心率和呼吸以及血压等生理指标；红外光经过人体皮肤组织吸收后，一部分经人体血液中的血红蛋白HbR吸收后漫反射出人体表面，漫反射返回的光经滤光片后被光敏管D4测得，并转化为电信号输出，即获得人体光电容积脉搏波信号。绿光LED和红外光LED产生的两路光电容积脉搏波信号通过外围微处理器的人体心律特征信号算法可以计算出人体的血氧饱和度。
本发明由外部驱动电路驱动双绿光LED，使得绿光LED按照设计要求发出光源，光一部分通过反射镜反射出未进入皮肤表层的光，光敏管检测等到信号，主要补偿驱动电路使得LED光出的光保持恒定流明；另一部分光通过人体皮下血液时由人体脉搏搏动引起血液流动中的含氧血红蛋白HbO2和还原血红蛋白HbR吸收后反射使得两束光信号发生相应的变化，在经过高科技纳米层，且由滤光片滤除非光敏管波长范围内的光后，光信号进入光敏管，光敏管接收的变化的光信号转变为反应动脉血管搏动引起血容量变化的光电容积脉搏波信号，光电容积脉搏波信号进入一级放大器等待处理，信号检测结束。

Claims (4)

1.光电容积脉搏波光电检测传感器，其特征在于：它包括第一光电检测组件、第二光电检测组件和第三光电检测组件，所述的第一光电检测组件包括第一光发射模块、与第一光发射模块相配合的第一反射镜、第一滤光片及第一光敏管，第一光发射模块发射的光信号经过第一反射镜的反射穿透第一滤光片由第一光敏管接收，第一光发射模块包括一个第一绿光LED灯；
所述的第二光电检测组件包括第二光发射模块、与第二光发射模块相配合的第二反射镜、第二滤光片及第二光敏管，第二光发射模块发射的光信号经过第二反射镜的反射穿透第二滤光片由第二光敏管接收，第二光发射模块包括一个第二绿光LED灯和红外光LED灯；
所述的第三光电检测组件包括第三滤光片和第三光敏管，第一光发射模块和第二光发射模块发射的光信号经过皮下组织血液的反射依次穿透纳米涂层和第三滤光片由第三光敏管接收；
所述的第一光敏管的正极通过第一限流电阻连接传感器第一输出端，第二光敏管的负极通过第二限流电阻连接传感器的第二输出端，第三光敏管的正极与放大器的反相输入端连接，放大器的同相输入端与主电路连接，放大器的输出端与传感器的第三输出端连接；所述的第一光敏管的负极、第二光敏管的正极和第三光敏管的负极并联后接地；光一部分通过反射镜反射出未进入皮肤表层的光，光敏管检测得到信号，主要补偿驱动电路使得LED发出的光保持恒定流明。
2.根据权利要求1所述的光电容积脉搏波光电检测传感器，其特征在于：所述的第一光发射模块包括第一绿光LED灯，第二发射模块包括第二绿光lED灯和红外光LED灯，第一绿光LED灯和第二绿光LED灯并联接同一电压，第一绿光LED灯、第二绿光LED灯和红外光LED灯的负极并联接地。
3.根据权利要求1所述的光电容积脉搏波光电检测传感器，其特征在于：所述的第一滤光片、第二滤光片和第三滤光片的表面涂布有高科技纳米涂层。
4.根据权利要求1所述的光电容积脉搏波光电检测传感器，其特征在于：所述的第一和第二光敏管所检测的未进入皮肤表层的光信号主要用于补偿第三光敏管中的非PPG信号。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104224144B (zh) * 2014-09-28 2016-08-24 成都维客亲源健康科技有限公司 光电容积脉搏波光电检测传感器
US11039747B2 (en) 2015-05-27 2021-06-22 Vita-Course Technologies Co., Ltd. Signal obtaining method and system
KR102436728B1 (ko) * 2015-07-07 2022-08-26 삼성전자주식회사 생체 신호 측정 장치 및 방법
KR20170008043A (ko) * 2015-07-13 2017-01-23 엘지전자 주식회사 이동 단말기의 심박/스트레스 측정회로 및 그 측정 방법
CN105136174A (zh) * 2015-08-04 2015-12-09 宁波摩米创新工场电子科技有限公司 基于线性调制解调电路的数字化光电检测系统
EP3448249A4 (en) * 2016-04-29 2019-10-09 Fitbit, Inc. MULTI-CHANNEL PHOTOPLETHYSMOGRAPHY SENSOR
CN107432741B (zh) * 2016-05-26 2019-07-09 华为终端有限公司 一种ppg信号的采集方法及装置
GB2547736B (en) * 2016-07-01 2018-06-20 Polar Electro Oy Photoplethysmographic sensor configuration
CN106333657B (zh) 2016-10-09 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 一种光电传感器及其控制方法、脉搏检测仪
CN106773606B (zh) * 2016-11-28 2019-02-19 深圳市奋达科技股份有限公司 一种产品心率功能的测试装置及其测试方法
CN109009050B (zh) * 2018-06-21 2023-06-06 浙江大学 一种基于光学方法的抗运动干扰反射式脉率信号检测装置
JP7190315B2 (ja) * 2018-10-09 2022-12-15 Ｆｃｎｔ株式会社 脈波測定装置
CN109875530B (zh) * 2019-02-26 2021-09-28 广东创晟控股集团有限公司 一种数字医学健康参数监测装置
CN110604558A (zh) * 2019-09-23 2019-12-24 Oppo广东移动通信有限公司 移动终端及脉搏检测方法
CN113143241A (zh) * 2020-12-07 2021-07-23 未来穿戴技术有限公司 检测人体肌肉健康状态的装置及方法、按摩设备
CN115191978B (zh) * 2021-04-09 2024-09-20 广东小天才科技有限公司 一种活体检测方法、可穿戴设备以及计算机可读存储介质
CN114259212B (zh) * 2022-01-29 2024-07-26 无疾乐享数字生命健康科技(深圳)有限公司 一种基于5g的健康监测系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3760920B2 (ja) * 2003-02-28 2006-03-29 株式会社デンソー センサ
EP1792564B1 (en) * 2005-12-02 2010-11-24 General Electric Company A probe and a method for use with a probe
US7729734B2 (en) * 2006-03-07 2010-06-01 Andreas Mandelis Non-invasive biothermophotonic sensor for blood glucose monitoring
JP4957354B2 (ja) * 2007-04-23 2012-06-20 株式会社デンソー 生体状態検出装置
EP2292141B1 (fr) * 2009-09-03 2015-06-17 The Swatch Group Research and Development Ltd Procédé et dispositif de mesure du pouls au moyen d'ondes lumineuses à deux longueurs d'onde
CN101803925B (zh) * 2010-03-31 2012-01-04 上海交通大学 运动状态下的血氧饱和度监测装置
KR101860605B1 (ko) * 2011-10-19 2018-05-23 바이오보션 아게 조직의 생리학적 특성의 비침습성 광학 측정을 위한 시스템
CN103932688B (zh) * 2014-05-15 2016-01-13 成都天奥电子股份有限公司 猝死预警装置及应用猝死预警装置的手表
CN104224144B (zh) * 2014-09-28 2016-08-24 成都维客亲源健康科技有限公司 光电容积脉搏波光电检测传感器

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