CN108852324A - 一种脉搏波传导速度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种脉搏波传导速度检测系统。该脉搏波传导速度检测系统包括至少两个同步的第一光电传感器模块和第二光电传感器模块，分别获得其所在位置的体表动脉的脉搏波信号，第一光电传感器模块包括第一光传感器，第二光电传感器模块包括第二光传感器；固定装置，第一光电传感器模块和第二光电传感器模块通过固定装置间隔固定在体表动脉上；控制器，能获取脉搏波信号，根据第一光传感器和第二光传感器之间的距离及同一脉搏波到达第一光传感器和第二光传感器的时间差来获得脉搏波的传导速度。本发明提供的一种脉搏波传导速度检测系统整体结构紧凑，使用方便，检测结果精确度高、重复性好、检测结果可靠。
Description
技术领域
本发明属于电子医疗器械中脉搏波监测技术领域，涉及采用光学器件来进行 测量，尤其涉及一种脉搏波传导速度检测系统。
背景技术
心脑血管疾病是造成人类死亡的头号杀手，我国每年有350万人死于心脑血 管疾病。血管功能或结构的损坏造成的动脉硬化是心脑血管疾病的始动原因，同时 也是心脑血管疾病危险程度的重要标志之一。硬化的动脉会引起所支配区域的缺血 或出血而导致心、脑、肾等器官损害。因此，动脉硬化的早期筛查和诊断对防治心 血管疾病、提高生命质量、延长寿命意义重大。
动脉硬化的早期表现是先于形态学改变的血管壁弹性变化，而脉搏波的传导 速度(PWV)则主要由血管壁的弹性决定。动脉硬化时血管壁的弹性减弱、对血流 的缓冲性减弱，PWV就会加快。也就是说PWV的大小可以反映动脉壁的硬度：PWV 越大，动脉弹性越差。因此，PWV测量已成为经典的检测动脉弹性功能的指标，尤 其是主要用来检测大动脉弹性功能的颈-股动脉PWV(cfPWV)作为心脑血管功能评 定的“金标准”和独立指标，已经被很多国家在临床上应用，并被写入2010年中 国高血压指南和2013年欧洲高血压指南。
由于PWV的检测通常是无创的，随着民众对健康及疾病认知性的提高，势必 成为常规体检和心脑血管功能评价的必要手段。因此开发具有高精确度、高灵敏度、 高重复性、方便简单易用的PWV检测仪器具有很高的临床应用价值。
目前PWV检测主要有两大类别：其一是测量肱动脉到踝动脉的PWV(baPWV)， 如日本欧姆龙动脉硬度检测仪BP-203RPEIII7；其二是测量颈总动脉到股动脉的 PWV(cfPWV，反映主动脉僵硬度)，如法国康普乐动脉硬度检测仪Complior SP 系列。两种PWV均通过公式(PWV＝L/PTT)计算得到。L和PTT分别是脉搏波行 进的距离和时间。可以是所测脉搏波处与心脏之间的距离/时间，也可以是所测人 体两处动脉间的距离/时间差。
人体内除了主动脉，颈总动脉是另外一条重要的弹性动脉，其管壁的僵硬程 度一定程度上能反映主动脉的健康状况。颈总动脉硬化是脑卒中的独立预测因子。 由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的 脑血管意外(俗称“脑卒中”、“中风”)，在我国有高发病率、高死亡率、高致 残率的特点。脑卒中后治疗所需的昂贵的医疗费用和随之而来的社会负担使得对脑 卒中危险因素及先兆症状的诊断，及合理防治变得更加意义重大。
此外，颈总动脉硬化也是冠心病等的独立预测因子，尤其在老年人中，颈总 动脉僵硬度增加、扩张性降低与冠心病、单纯性收缩期高血压等密切相关。尽管 冠状动脉造影仍是冠心病诊断的“金标准”，但因其具有创伤性和费用昂贵无法普 及，故对无症状型动脉硬化、冠心病的早期发现作用甚微。
目前，临床上用来诊断、评估颈总动脉壁病变来防治颈总动脉硬化的手段主 要是使用高频超声波等仪器直接测量动脉内膜中层厚度(IMT)、斑块大小、动脉 在收缩期和舒张期的管径；或通过测量cfPWV来间接得到。颈总动脉超声或彩超可 以显示颈总动脉内中膜(IMT)是否增厚、有无斑块形成、斑块形成的部位和大小、 是否有血管狭窄及狭窄程度、有无闭塞等情况，但上述动脉壁结构上的病变均属于 动脉(粥样)硬化的晚期阶段，即使发现，对于治疗及治疗的预后帮助有限。另外 由于超声波的分辨率有限，尤其是时间的分辨率很低，故对动脉扩张性的测量不准 确。并且由于需要由专业人员操作机器检查，测量结果容易受主观和外界环境影响， 精确率低、重复性差，费用高，使用不方便。
尽管cfPWV可作为独立危险因子预测冠心病和心血管事件，但颈总动脉局部 的PWV未见报道。cfPWV因为测量不方便、对操作者技术依赖性高及需要被测试者 高度配合等原因已经逐步被baPWV所取代；但baPWV因测量距离长程，包含了过多 的肌性动脉部分，不能像cfPWV那样准确反映中心弹性动脉的硬化程度。另外，两 种传统检测方法(baPWV和cfPWV)通常都需要由经过培训的专业人员操作，对技 术要求高，测量结果容易受主观和外界环境影响，干扰大、精准度低、重复性差； 仪器本身体积庞大，价格昂贵，检测费用高；并且由于需要受试者宽衣解带，延长 了检测周期。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种脉搏波传导速度检测系统，采用光电传 感器，通过测量光学路径和相位差来获得脉搏波传导速度，整体结构紧凑，使用方 便，检测结果精确度高、重复性好、检测结果可靠。
为解决上述技术问题，本发明提供一种脉搏波传导速度检测系统，包括：
至少两个同步的第一光电传感器模块和第二光电传感器模块，分别获得其所 在位置的体表动脉的脉搏波信号，所述第一光电传感器模块包括第一光传感器，所 述第二光电传感器模块包括第二光传感器；
固定装置，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块通过所述固定装 置间隔固定在体表动脉上；
控制器，能获取所述脉搏波信号，根据所述第一光传感器和第二光传感器之 间的距离及同一脉搏波到达所述第一光传感器和第二光传感器的时间差来获得脉 搏波的传导速度。
根据本发明的一个实施例，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块 均包括电子控制模块，所述电子控制模块能将获得的光信号转换为所述脉搏波信号。
根据本发明的一个实施例，所述固定装置包括一头戴式固定夹和一颈夹，所 述头戴式固定夹用于将所述第一光电传感器模块固定在体表颞浅动脉位置，所述颈 夹用于将所述第二光电传感器模块固定在体表颈总动脉位置。
根据本发明的一个实施例，所述头戴式固定夹包括第一端部和第二端部，所 述第一端部和第二端部贴合于人体脸部两侧，所述第一光电传感器模块固定设置在 所述第一端部；所述颈夹包括第三端部和第四端部，所述第三端部和第四端部贴合 于人体颈部两侧，所述第二光电传感器模块固定设置在所述第三端部；所述第一端 部和第三端部位于人体同侧，且所述第三端部位于所述第一端部的下方。
根据本发明的一个实施例，所述头戴式固定夹和所述颈夹一体成型。
根据本发明的一个实施例，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块 采用同步线连接以实现同步，或两者采用无线方式同步。
根据本发明的一个实施例，所述同步线具有可伸缩结构，在所述同步线上设 有标尺线以显示所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块之间的距离。
根据本发明的一个实施例，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块 还包括可充电电池及USB接口，所述可充电电池能通过所述USB接口充电。
根据本发明的一个实施例，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块 还包括指示灯，用于显示所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块工作状态 或显示所述可充电电池的剩余电量。
根据本发明的一个实施例，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块 的采样频率可调。
根据本发明的一个实施例，所述第一光传感器和第二光传感器均包括激光光 源、光波波导和激光探测器，所述激光光源产生激光光束，经所述光波波导入射体 表动脉后反射入所述光波波导，再由所述激光探测器接收。
根据本发明的一个实施例，所述光波波导是1到M的多路光波导阵列或1到N 光波导开关；
其中M、N为整数且大于1。
根据本发明的一个实施例，在所述光波导开关内设有相位控制部件以改变传 输光路中光束的相位。
根据本发明的一个实施例，所述第一光传感器和第二光传感器还包括微透镜， 所述激光光源产生激光光束，经所述光波波导并通过所述微透镜入射体表动脉后反 射入所述微透镜，再经由所述光波波导，最后由所述激光探测器接收。
根据本发明的一个实施例，所述微透镜为层状结构，包含多层具有不同折射 率的氮氧化硅层。
根据本发明的一个实施例，所述微透镜和所述光波波导一体成型。
本发明提供的一种脉搏波传导速度检测系统，采用固定装置将第一光电传感 器模块和第二光电传感器模块间隔固定在体表动脉表面，以此获得脉搏波的传导速 度，使整个检测过程操作方便，结果可靠、精确、重复性高。
附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部 分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。 附图中：
图1示出了本发明一个实施例的脉搏波传导速度检测系统的结构框图。
图2示出了本发明一个实施例的脉搏波传导速度检测系统的结构示意图。
图3示出了本发明一个实施例的脉搏波传导速度检测系统的使用状态图。
图4示出了本发明一个实施例的光电传感器模块的结构示意图。
图5示出了本发明一个实施例的颞浅动脉和颈总动脉脉搏波的示意图。
图6示出了本发明一个实施例的光电传感器模块的1到M的多路光波导阵列 的结构示意图。
图7示出了本发明一个实施例的光电传感器模块的1到N光波导开关的结构 示意图。
图8A示出了现有技术中普通光波导的结构示意图。
图8B是图8A的俯视结构示意图。
图9A是在图8A上设置了相位控制部件的结构示意图(一)。
图9B是在图8A上设置了相位控制部件的结构示意图(二)。
图9C是在图8A上设置了相位控制部件的结构示意图(三)。
图10A示出了本发明一个实施例的光电传感器模块的一个光波波导和微透镜 的透视图。
图10B是图10A的侧面结构示意图。
图11示出了人体脉搏波可测量部位的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可 以相互组合。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实 施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本 申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限 制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出， 否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用 术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/ 或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数 字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所 示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术 人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方 法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何 具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它 示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项， 因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步 讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、 “横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于 附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说 明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或 者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、 外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在…… 上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或 特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除 了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中 的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上” 的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。 因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种 方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里 所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅 是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义， 因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从 公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按 他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求 不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。
图1示出了本发明一个实施例的脉搏波传导速度检测系统的结构框图。如图 所示，一种脉搏波传导速度检测系统100包括至少两个同步的第一光电传感器模块 102和第二光电传感器模块103，以及控制器104和固定装置。第一光电传感器模 块102和第二光电传感器模块103能够被固定在人体的体表动脉位置，以分别获得 其所在位置的体表动脉的脉搏波信号。其中，第一光电传感器模块102包括第一光 传感器105，第二光电传感器模块103包括第二光传感器106。
固定装置用于将第一光电传感器模块102和第二光电传感器模块103间隔固 定在人体的体表动脉上。
控制器104能获取第一光电传感器模块102和第二光电传感器模块103脉搏 波信号，并根据第一光传感器105和第二光传感器106之间的距离及同一脉搏波到 达第一光传感器105和第二光传感器106的时间差来获得脉搏波的传导速度。
进一步的，第一光电传感器模块102和第二光电传感器模块103均包括电子 控制模块107。该电子控制模块107能将第一光传感器105和第二光传感器106获 得的光信号分别转换为脉搏波信号。
图2示出了本发明一个实施例的脉搏波传导速度检测系统的结构示意图。图3 示出了本发明一个实施例的脉搏波传导速度检测系统的使用状态图。如图所示，固 定装置包括一头戴式固定夹108和一颈夹109。头戴式固定夹108用于将第一光电 传感器模块102固定在体表颞浅动脉位置。容易理解的，头戴式固定架108类似于 听音乐时佩戴的耳机结构，使第一光电传感器模块102紧贴在颞浅动脉位置，大致 位于人体耳屏前0.5cm。颈夹109能够与人体颈部形状配合，使第二光电传感器模 块103紧贴体表颈动脉位置，大致位于颈部喉结外2cm。
头戴式固定夹108包括第一端部110和第二端部111。头戴式固定夹108通过 其自身的弹性形变性能，使第一端部110和第二端部111弹性贴合人体脸部两侧。 第一光电传感器模块102固定设置在第一端部110。颈夹109包括第三端部112和 第四端部113，第三端部112和第四端部113贴合于人体颈部两侧，第二光电传感 器模块103固定设置在第三端部112。其中，第一端部110和第三端部112位于人 体同侧，图3中示意在人体右侧，且第三端部112位于第一端部110的下方。
本发明提出的脉搏波传导速度检测系统100通过固定装置将第一光电传感器 模块102和第二光电传感器模块103分别置于人体头部颞浅动脉和颈总动脉处，通 过控制器107由获得的脉搏波信号来计算颈-颞动脉的脉搏波传导速度。该种脉搏 波传导速度检测系统100对操作人员技术依赖性较低，受试者无需宽衣解带，在坐 姿状态下就可使用。检测结果客观可靠，精确度高、重复性好，并且由于体积小、 携带方便、检测效率高，解决了临床脉搏波传导速度测量的不便性，可用于门诊大 规模人群筛查或家庭自用，并可用于评估颈动脉的硬度和弹性功能。
更佳地，头戴式固定夹108和颈夹109一体成型。
较佳地，参考图10，第一光电传感器模块102和第二光电传感器模块103采 用同步线114连接以实现同步。作为举例而非限制，第一光电传感器模块102和第 二光电传感器模块103还可以采用无线方式来进行同步。更佳地，所采用的同步线 114具有可伸缩结构，该可伸缩结构可以是弹簧式或抻拉式，使同步线114基本位 于其两端的直线距离上。在该同步线114上设有标尺线以显示第一光电传感器模块 102和第二光电传感器模块103之间的距离。
图4示出了本发明一个实施例的光电传感器模块的结构示意图。如图所示， 第一、第二光电传感器模块102、103分别包括第一光传感器105、第二光传感器 106，还包括电子控制控制器107。该第一、第二光电传感器模块102、103还包括 可充电电池115及USB接口116，可充电电池115能通过USB接口116充电。可充 电电池115用于提供第一、第二光电传感器模块102、103所需电能。更佳地，第 一、第二光电传感器模块102、103还包括指示灯117。指示灯117可以显示第一、 第二光电传感器模块102、103的工作状态，以确认是否在工作中。指示灯117也 可以显示可充电电池115的剩余电量，以便及时充电。USB接口116还可以用作第 一、第二光电传感器模块102、103的同步接口。
较佳地，第一、第二光电传感器模块102、103的采样频率可调，以适应体表 不同动脉位置的脉搏波强弱不同。
较佳地，第一、第二光传感器105、106均包括激光光源118、光波波导119 和激光探测器120。其中，激光光源118产生激光光束，经光波波导119引导输出 的入射光束121入射体表动脉后反射形成出光光束122，并射入光波波导119，经 引导输出后再由激光探测器120接收。这里的体表动脉可以皮下组织203内的颞浅 动脉201或颈总动脉202。
图5示出了本发明一个实施例的颞浅动脉和颈总动脉脉搏波的示意图。结合 图4所示，激光光源118产生入射光束121入射到颞浅动脉201或颈总动脉202， 再反射形成出光光束122，由激光探测器120接收。图5中还示出了颞浅动脉脉搏 波204、颈总动脉脉搏波205、颞浅动脉脉搏波二阶导数206及颈总动脉脉搏波二 阶导数207，利用颞浅动脉脉搏波204、颈总动脉脉搏波205在上升沿的最大加速 度计算脉搏波传导时间PTT(ΔT)。根据第一光传感器105和第二光传感器106 之间的距离L及脉搏波传导时间PTT(ΔT)来获得脉搏波的颈颞动脉脉搏波的传 导速度ctPWV＝L/ΔT。
具体来说，颞浅动脉脉搏波204和颈总动脉脉搏波205能表示颞浅动脉和颈 总动脉位置的管壁压力变化的脉搏起伏，脉搏起伏会改变入射光束121，使入射光 束121的光程发生变化，从而引起入射光束121的相位变化。在每一个心动周期都 会产生一个脉搏波的峰值，峰值重复的频率就是心率。由激光探测器120接收的出 光光束122包含了颞浅动脉和颈总动脉的脉搏波的丰富信息，这些干涉信号在经过 模数采样转换，去噪处理等操作后能够被传递到控制器104以进行脉搏波等数据分 析。
进一步的，光波波导119可以是1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开 关，其中M、N为整数且大于1。更佳地，为提高激光光束的探测有效性，第一、 第二光传感器105、106的光波波导119内设有相位控制部件对入射光束121及出 光光束122的指向性都加以控制，从而自动调整来寻找血管搏动最强处。
在一个实施例中，1到M的多路光波导阵列包括多级1到2的分光光路单元， 且在1到M路的多路分光后的每个输出光路上设有相位控制部件。图6示出了本发 明一个实施例的光电传感器模块的1到M的多路光波导阵列的结构示意图，图中示 意的是一个1到8路的光波导阵列46，包括了3级1到2的分光光路单元41，在 每个输出光路上设有相位控制部件42。第二激光124经各级分光光路单元41形成 8路输出光，相位控制部件42能够调整每一路输出光的相位，所有相位控制部件 42能够协调工作，实现入射光束121及出光光束122的角度控制。
在另一个实施例中，1到N的多路光波导开关包括多级1到2的光波导开关单 元，且在每个光波导开关单元的双传输光路上设有相位控制部件。图7示出了本发 明一个实施例的光电传感器模块的1到N光波导开关的结构示意图，图中示意的是 一个1到8路的光波导开关47，包括了3级1到2的光波导开关单元71，在每个 光波导开关单元71的双传输光路上设有相位控制部件42。第二激光124经各级光 波导开关单元71形成8路输出光。相位控制部件42能够调整每个光波导开关单元 71的输出光的相位，即对输出光进行通道选择。所有相位控制部件42能够协调工 作，实现入射光束121及出光光束122的通道控制。在一个实施例中，光波导开关 单元71采用MZI(Mach-Zehnder interferometer，马赫-岑德尔干涉仪)结构。
即使第一、第二光传感器105、106与体表动脉的相对位置发生改变，通过第 一、第二光传感器105、106的光波波导119对激光光束(包含入射光束121和出 光光束122)的指向性的控制，仍能保持检测的有效性。例如在行走、奔跑等运动 过程中，第一、第二光传感器105、106会与颞浅动脉201或颈总动脉202的相对 位置发生改变，光波波导119的信噪比降低，当发现信噪比降低后第一、第二光传 感器105、106可闭环改变相位控制部件42，通过相位控制部件42来调整激光光 束的角度或通道，从而保证入射光束121可以入射到体表动脉位置上，且出光光束 122能被激光探测器120接收，进而实现监测的有效性，降低功耗且提高灵敏度。
图8A示出了现有技术中普通光波导的结构示意图。图8B是图8A的俯视结构 示意图。如图所示，传输通道(基本光波波导结构)通常包括基底61，包层62和核 心波导66。激光光束可以从核心波导66的一侧入，另一侧出。
图9A是在图8A上设置了相位控制部件的结构示意图(一)。图9B是在图8A 上设置了相位控制部件的结构示意图(二)。图9C是在图8A上设置了相位控制部件 的结构示意图(三)。作为举例而非限制，相位控制部件42可以是下述3种结构的 一种。
参考图9A，相位控制部件42包括设置在输出光路的包层62上的金属薄膜63。 换言之，金属薄膜63可以沉积在包层62上。相位控制部件42通过对金属薄膜63 通电加温以调整包层62的折射率。
参考图9B，相位控制部件42包括液晶单元层64、67和双电极65。液晶单元 层64、67可以分别是液晶封装玻璃层和液晶材料层。液晶单元层64，67叠置在输 出光路的包层62上，制作工艺上可以将液晶材料注入到包层62上，双电极65设 置在液晶层64上。液晶材料的折射率可通过电场改变，相位控制部件42通过改变 双电极65的电压来调整液晶单元层64、67的折射率。
参考图9C，相位控制部件42包括聚合物层68和双电极65。聚合物层68设 置在输出光路的包层62上，制作工艺上可以将聚合物材料注入到包层62上，双电 极65设置在聚合物层68上。因为聚合物材料的折射率同样可以通过电场改变，所 以相位控制部件42通过改变双电极65的电压来调整聚合物层68的折射率。
回转至图4，第一、第二光传感器105、106还包括微透镜125。入射光束121 经过微透镜125到达颞浅动脉201或颈总动脉202，出光光束122经过微透镜125 到激光探测器120。较佳地，微透镜125和光波波导119一体成型。具体来说，可 以将微透镜125置于光波波导119内，即对光波波导119与自由空间的界面上做透 镜功能处理。可以理解的，微透镜125也可以采用分立的光学透镜来实现光束的聚 焦作用。
图10A示出了本发明一个实施例的光电传感器模块的一个光波波导和微透镜 的透视图。图10B是图10A的侧面结构示意图。以光波波导119的输出端的一个输 出通路和一个微透镜48为例做具体说明。参考图10B，左侧是光波波导119的输 出端的一个输出通路，右侧是微透镜48。输出通道(基本波导结构)包括基底61， 包层62和核心波导66。包层62通过高温氧化过程生长在基底61上，核心波导66 贯穿该输出通路和微透镜48。微透镜48为层状结构，包含设置在核心波导66周 围的多层具有不同折射率的氮氧化硅层69-1、69-2、69-3。各层氮氧化硅层69-1、 69-2、69-3通过沉积方法生长在下一层上。事实上，可以在核心波导66的下面设 置两层或三层的氮氧化硅层，也可以在核心波导66的下面设置两层或三层的氮氧 化硅层，且每一层通过工艺改变成具有不同折射率的氮氧化硅层。离核心波导66越远的氮氧化硅层的折射率越低。以多路光波导阵列实现为例，激光光束从核心波 导66的左侧进入，通过微透镜48辐射出的都是相同的椭圆锥形光束，且这些椭圆 锥形光束出射角度一致。当这些光束在远场叠加时，根据不同的受控相位，远场光 束可在不同的空间位置形成可控的相长或相消干涉，也就是说可以实现激光光束的 可控汇聚和扫描。在实际应用中，这些可控聚焦光束会被设定与体表动脉相对应的 预定位置。
另一方面，激光光源118采用了近红外激光光源。近红外激光光源的最大优 势在于其发出的激光具有极高的发光效率和发光强度，且近红外激光器的光束具有 很好的方向性，可以有效的聚焦于需要监测的动脉部位。
图11示出了人体脉搏波可测量部位的示意图。如图所示，人体可测量部位包 括适用于颞浅动脉201的检测点1101，颈总动脉202的检测点1102，肱动脉的检 测点1103，桡动脉的检测点1104、股动脉的检测点1105、腘窝动脉的检测点1106 和足踝动脉的检测点1107。容易理解的，固定装置除了包括头戴式固定夹108和 一颈夹109，还可以包括其它各种类型的固定夹以分别将第一光电传感器模块102 或第二光电传感器模块103固定在肱动脉的检测点1103、桡动脉的检测点1104、 股动脉的检测点1105、腘窝动脉的检测点1106或足踝动脉的检测点1107。这样， 任意选择前述的两个不同动脉位置的检测点，就可以测量这两个检测点之间的脉搏 波传导速度。当然，在人体同一侧的两个不同的检测点之间的测量效果较佳。需要 说明的是，由于测量颈-颞动脉的脉搏波传导速度仅需要接触检测点1101、1102， 主要靠近头部一侧，因此受试者无需宽衣解带，在坐姿状态下就可使用，这样使得 测量整体更为方便、快捷。
综上所述，本发明提供的一种脉搏波传导速度检测系统100无需依赖于操作 人员的专业水平，受试者无需宽衣解带，能提高检测效率。特别是用于颈颞动脉检 测用的固定装置，使坐位接受检测即可迅速方便地完成，测量方便，结果可靠、精 确、重复性高。与传统欧姆龙动脉硬度检测仪BP-203RPEIII7及康普乐Complior SP 所测的baPWV和cfPWV分别进行临床对比实验后，其有效性及准确性均超过上述产 品。尤其是ctPWV可以早期预测脑血管疾病的发生与死亡，并且由于测量的稳定性、 重复性高等特点，能敏感地显示早期脑动脉硬化与高血压、脑卒中等的关系。
通过本发明获得的脉搏波传导速度可进一步用于心脑血管病早期诊断、早期 筛查、健康评价、治疗方案筛选、新药疗效评价、基础医学研究等领域，是预防和 诊治心血管疾病的重要工具。检测过程无创无损，检测便捷，是发现和预防心血管 疾病最有效，最便捷的无创检测仪器。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变 型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及 其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
Claims (16)
1.一种脉搏波传导速度检测系统，包括
至少两个同步的第一光电传感器模块和第二光电传感器模块，分别获得其所在位置的体表动脉的脉搏波信号，所述第一光电传感器模块包括第一光传感器，所述第二光电传感器模块包括第二光传感器；
固定装置，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块通过所述固定装置间隔固定在体表动脉上；
控制器，能获取所述脉搏波信号，根据所述第一光传感器和第二光传感器之间的距离及同一脉搏波到达所述第一光传感器和第二光传感器的时间差来获得脉搏波的传导速度。
2.如权利要求1所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块均包括电子控制模块，所述电子控制模块能将获得的光信号转换为所述脉搏波信号。
3.如权利要求2所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述固定装置包括一头戴式固定夹和一颈夹，所述头戴式固定夹用于将所述第一光电传感器模块固定在体表颞浅动脉位置，所述颈夹用于将所述第二光电传感器模块固定在体表颈总动脉位置。
4.如权利要求3所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述头戴式固定夹包括第一端部和第二端部，所述第一端部和第二端部贴合于人体脸部两侧，所述第一光电传感器模块固定设置在所述第一端部；所述颈夹包括第三端部和第四端部，所述第三端部和第四端部贴合于人体颈部两侧，所述第二光电传感器模块固定设置在所述第三端部；所述第一端部和第三端部位于人体同侧，且所述第三端部位于所述第一端部的下方。
5.如权利要求3所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述头戴式固定夹和所述颈夹一体成型。
6.如权利要求1所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块采用同步线连接以实现同步，或两者采用无线方式同步。
7.如权利要求6所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述同步线具有可伸缩结构，在所述同步线上设有标尺线以显示所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块之间的距离。
8.如权利要求1所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块还包括可充电电池及USB接口，所述可充电电池能通过所述USB接口充电。
9.如权利要求8所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块还包括指示灯，用于显示所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块工作状态或显示所述可充电电池的剩余电量。
10.如权利要求1所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述第一光电传感器模块和第二光电传感器模块的采样频率可调。
11.如权利要求1所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述第一光传感器和第二光传感器均包括激光光源、光波波导和激光探测器，所述激光光源产生激光光束，经所述光波波导入射体表动脉后反射入所述光波波导，再由所述激光探测器接收。
12.如权利要求11所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述光波波导是1到M的多路光波导阵列或1到N光波导开关；
其中M、N为整数且大于1。
13.如权利要求12所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，在所述光波导开关内设有相位控制部件以改变传输光路中光束的相位。
14.如权利要求13所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述第一光传感器和第二光传感器还包括微透镜，所述激光光源产生激光光束，经所述光波波导并通过所述微透镜入射体表动脉后反射入所述微透镜，再经由所述光波波导，最后由所述激光探测器接收。
15.如权利要求14所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述微透镜为层状结构，包含多层具有不同折射率的氮氧化硅层。
16.如权利要求14所述的一种脉搏波传导速度检测系统，其特征在于，所述微透镜和所述光波波导一体成型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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