CN203182903U - 用于脉搏波速测量系统的传感器组件以及脉搏波速测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于脉搏波速测量系统的传感器组件，其特征在于，包括：基体；以及多个传感器，所述多个传感器固定在所述基体上，使得传感器的探测部位从所述基体露出；其中，所述多个传感器中的至少一个传感器布置在其余传感器组成的多边形中心。本实用新型还提供一种脉搏波速测量系统。根据本实用新型可以快速准确地找出动脉上的测量点，此外，还可以提高所测得的脉搏波速的准确性，进而提高动脉硬化判断的准确性。

Description

用于脉搏波速测量系统的传感器组件以及脉搏波速测量系统

技术领域

本实用新型涉及脉搏波速的测量，尤其是涉及用于脉搏波速测量系统的传感器组件以及脉搏波速测量系统。

背景技术

心血管疾病在许多发达国家是导致死亡的主要病因。患有心血管疾病的病人的动脉硬化并且被脂肪沉积物所阻塞。已经提出了多种非侵入式方法来检测这种危险因素的形成。脉搏波速是衡量动脉硬化的一个重要指标。脉搏波速容易以侵入或非侵入式方法来测量、并且可以重复测量。此外，脉搏波速与心血管事件以及全因死亡之间具有极强的关联性。因而，脉搏波速已经被欧洲高血压协会作为高血压诊断和治疗的一个必要指标。

正如已知，脉搏波速被定义为动脉上两个测量点之间的距离除以脉搏波在两个点之间传导的延迟时间。因此，准确地测量两个测量点之间的距离是非常关键的。现有方法通常是由医护人员通过触摸找出颈动脉上的测量点和股动脉上的测量点，然后采用尺子来测量颈动脉上的测量点与股动脉上的测量点之间相对直的动脉段的距离。由医护人员通过触摸找出颈动脉上的测量点和股动脉上的测量点不仅费时而且也难于准确地找到颈动脉和股动脉的确切位置。当颈动脉上的测量点与股动脉上的测量点之间的距离按照直线被测量时存在较大的误差。这是因为一方面动脉并不是成直线，而是具有多个动脉弓。在这种情况下，确定至少两个拐点（通常是心脏以及腹部动脉与髂动脉之间的连接点）对于测量的精确性非常关键。另一方面，当被测量者较为肥胖或者为孕妇时胸部或腹部会有较大的突起，通过与动脉平行放置的尺子测量颈动脉上的测量点与股动脉上的测量点之间的距离会引入另外的误差，因为由胸部或腹部上的较大突起导致的额外距离也被当作了颈动脉上的测量点与股动脉上的测量点之间的距离。

因而，需要对现有的用于脉搏波速测量的方法和系统进行改进。

实用新型内容

为此，本实用新型的一个目的就是要克服上述现有技术中的至少一个缺点，提供一种用于脉搏波速测量系统的传感器组件。通过采用这种传感器组件，可以快速并且准确地找出动脉上的测量点。

本实用新型的另一个目的就是要克服上述现有技术中的至少一个缺点，提供一种脉搏波速测量系统。通过采用这种脉搏波速测量系统，不仅可以快速准确地找出动脉上的测量点，而且还能够提高所测得的脉搏波速的准确性，进而提高动脉硬化判断的准确性。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于脉搏波速测量系统的传感器组件，其特征在于，包括：

基体；以及

多个传感器，所述多个传感器固定在所述基体上，使得传感器的探测部位从所述基体露出；

其中，所述多个传感器中的至少一个传感器布置在其余传感器组成的多边形中心。

优选地，所述多个传感器是四个传感器，所述四个传感器中的三个传感器成等边三角形布置，所述四个传感器中的另一个传感器布置在等边三角形中心。

优选地，所述传感器是用于压力测量的压电传感器。

优选地，所述传感器是用于心电测量的电极。

优选地，所述传感器组件还包括与各个传感器相连的LED灯组件，用于显示对应的传感器与人体是否保持接触。

优选地，所述基体成圆形形状。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种脉搏波速测量系统，其特征在于，包括：

至少一个用于压力测量的传感器组件；

电子尺；以及

与所述传感器组件和所述电子尺连接的计算机。

优选地，所述脉搏波速测量系统还包括与所述计算机连接的电子角度仪。

优选地，所述脉搏波速测量系统包括两个用于压力测量的传感器组件，其中一个传感器组件用于确定颈动脉部位，另一个传感器组件用于确定股动脉部位。

优选地，所述脉搏波速测量系统还包括一个用于心电测量的传感器组件，用于确定心脏位置。

根据本实用新型可以快速准确地找出动脉上的测量点，此外，还可以提高所测得的脉搏波速的准确性，进而提高动脉硬化判断的准确性。

附图说明

图1是根据本实用新型的用于脉搏波速测量系统的传感器组件的示意立体图；

图2是图1的用于脉搏波速测量系统的传感器组件的俯视图；

图3是图1的用于脉搏波速测量系统的传感器组件所获得信号的示意图；

图4是根据本实用新型的脉搏波速测量系统在人体上进行测量的示意图；以及

图5是根据本实用新型的脉搏波速测量系统对胸部或腹部具有较大突起的人体进行测量的侧视示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细描述根据本实用新型的用于脉搏波速测量系统的传感器组件以及脉搏波速测量系统的优选实施例。

图1是根据本实用新型的用于脉搏波速测量系统的传感器组件的示意立体图。图2是图1的用于脉搏波速测量系统的传感器组件的俯视图。如图1和2所示，根据本实用新型的传感器组件1包括基体3以及固定在基体3上的四个传感器5，7，9和11。基体3可以由任何适合与人体皮肤接触的材料制成。为了避免使用过程中对人体的伤害，基体3优选制作成圆形形状。四个传感器5，7，9和11布置在基体3上并且使传感器的探测部位从基体3露出。为了确保四个传感器在基体3中的位置保持相对固定，可以在每两个传感器之间设置有连接杆13。四个传感器中的三个传感器5，7和9成三角形并且优选地成等边三角形布置，另一个传感器11布置在三角形的中心。传感器可以是诸如进行压力测量的光电传感器、压阻传感器或压电传感器，但优选地是压电传感器以便可以对传感器所处的人体皮肤处的脉搏波信号进行精确测量。

如图1所示，在使用时，根据本实用新型的传感器组件1被放置在人体皮肤S上例如接近动脉的位置，并且通过导线15连接到计算机PC上。在导线上还连接有LED灯组件17。LED灯组件17上具有四个LED灯5’，7’，9’和11’，每个LED灯对应于传感器组件1中的相应一个传感器。当一个传感器与人体皮肤保持接触时，相对应的一个LED灯变亮。如果有LED灯没有变亮，需要重新调整传感器组件1的位置，以确保每个传感器与人体皮肤保持接触。

正如图1和2所示，当传感器组件1被放置在人体皮肤S上接近动脉的位置时，传感器组件1覆盖了相对较宽的范围，因而每个传感器采集到的脉搏波信号强度不同。图3是显示在计算机PC显示器上的图1的用于脉搏波速测量系统的传感器组件所获得信号的示意图。计算机PC利用智能算法对采集的脉搏波信号的信噪比（SNR）进行分析并且对信号质量进行评估。

具体地，从图3所显示的四个脉搏波信号中选择信噪比最高的三个信号。在示例性的实施例中，传感器5，7和11所采集的脉搏波信号的信噪比最高。信噪比最高的这三个信号表示它们对应的传感器5，7和11分别处于离动脉部位较近的位置。换句话说，主动脉处于传感器5，7和11所构成的三角形区域中。计算机根据如下公式（1）计算出主动脉所处部位的脉搏波信号值。

$\mathrm{Signal}=\frac{{\mathrm{SNR}}_5\×{\mathrm{Signal}}_5+{\mathrm{SNR}}_7\×{\mathrm{Signal}}_7+{\mathrm{SNR}}_{11}\×{\mathrm{Signal}}_{11}}{{\mathrm{SNR}}_5+{\mathrm{SNR}}_7+{\mathrm{SNR}}_{11}}---\left(11\right)$

其中，Signal表示主动脉所处部位的脉搏波信号值；

Signal₅，Signal₇和Signal₁₁分别表示传感器5，7和11测得的脉搏波信号值；

SNR₅，SNR₇，SNR₁₁分别表示传感器5，7和11测得的脉搏波信号的信噪比。

此后，计算机显示器显示与图2类似的示意图，并且根据上述计算的Signal值在显示器上的传感器组件示意图中标明主动脉所处部位。操作人员根据计算机显示器上标明的主动脉所处部位，就可以很容易并且快速地在传感器组件1上的传感器5，7和11所构成的真实三角形区域中确定出主动脉所处部位。这样，根据本实用新型的传感器组件1不仅可以探测最大信号功率所处部位，而且通过减少噪音水平和增强所需信号来改善信号质量。

尽管本实用新型的传感器组件1包括四个传感器，但应理解的是，传感器组件1可以只包括二个、三个或多于四个的传感器。在包括二个传感器的情况下，二个传感器呈直线布置，在计算主动脉所处部位的脉搏波信号值时选择所获得的所有二个信号。在包括三个传感器的情况下，三个传感器呈三角形布置，在计算主动脉所处部位的脉搏波信号值时选择所获得的所有三个信号。在包括多于四个传感器的情况下，除了一个传感器之外，其它传感器呈多边形（优选是等边多边形）布置，除外的那个传感器被布置在多边形中间，在计算主动脉所处部位的脉搏波信号值时仍然选择信噪比最高的三个信号。当然，在包括很多个传感器的情况下，各个传感器可以呈格状布置，使得其中相邻四个传感器可形成小四边形，在计算主动脉所处部位的脉搏波信号值时可以选择信噪比最高的四个信号。

本实用新型的传感器组件1也可以用于确定心脏所处的部位。在这种情况下，传感器组件1中的各个传感器不是用于压力测量的压电传感器，而是用于心电测量的电极。根据各个电极测量的心电图采用上述类似方式可以快速准确地确定心脏所处的部位。

正如所述，脉搏波速被定义为颈动脉上的测量点和股动脉上的测量点之间的距离除以脉搏波在两个测量点之间传导的延迟时间。为此，根据本实用新型的脉搏波速测量系统通常包括至少两个传感器组件1，其中一个传感器组件用于确定颈动脉的部位，另一个传感器组件用于确定股动脉的部位，尽管采用一个传感器组件也是可行的。根据本实用新型的脉搏波速测量系统还包括一个电子尺，以测量颈动脉部位与股动脉部位之间的距离。测量时，电子尺的一个部分放置在确定的颈动脉部位上，电子尺的另一个部分放置在确定的股动脉部位上。电子尺也连接到计算机。计算机根据测量的颈动脉部位与股动脉部位之间的距离除以脉搏波通过颈动脉部位与股动脉部位的延迟时间就可以获得脉搏波速。当脉搏波速高于某一阀值例如12m/s时，就可以初步判断被测量者可能出现了动脉硬化现象。

正如所述，人体动脉并不是成直线，而且胸部或腹部会有较大的突起。为了提高测量的准确性，需要确定至少两个拐点的位置，通常是心脏以及腹部动脉与髂动脉之间的连接点，并考虑排除胸部或腹部的突起所导致的影响。图4是根据本实用新型的脉搏波速测量系统在人体上进行测量的示意图；以及图5是根据本实用新型的脉搏波速测量系统对胸部或腹部具有较大突起的人体进行测量的侧视示意图。如图4和5所示，利用电子尺大体测量颈动脉部位A与心脏B之间的距离、心脏B与腹部动脉和髂动脉之间的连接点C之间的距离、以及腹部动脉和髂动脉之间的连接点C与股动脉部位D之间的距离。

根据本实用新型，首先将具有压力测量功能的传感器组件1放置在颈动脉部位A附近，根据计算机显示器的提示按照如上所述方式将电子尺的一部分放置在确定的颈动脉部位A上，并且将电子尺的另一部分放置在心脏B上，从而利用电子尺测量出距离AB。应理解的是，在确定心脏B的位置时，可以直接根据经验用手触摸确定，也可以采用具有心电测量功能的传感器组件1按照如上所述方式确定心脏B的位置。此外，还利用电子角度仪测量出线段AB相对于水平面所成的角度β。

由于腹部动脉较深导致腹部动脉的脉搏波不易从皮肤表面被检测到，为此通过经验来确定腹部动脉和髂动脉之间的连接点C。该连接点C通常位于沿着人体中线位于肾下方。以上述类似方式，利用电子尺测量出弧线

的距离。

将具有压力测量功能的传感器组件1放置在股动脉部位D附近，根据计算机显示器的提示按照如上所述方式将电子尺的一部分放置在确定的股动脉部位D上，并且将电子尺的另一部分放置在腹部动脉和髂动脉之间的连接点C上，从而利用电子尺测量出距离CD。此外，还利用电子角度仪测量出线段CD相对于水平面所成的角度α。

应理解的是，上述确定各个测量点的位置的步骤可以按照任意顺序进行，也可以根据需要同时进行。

根据图5所显示的示意图可以知道存在如下关系：

AD=C'D+B'C'+AB'                    (2)

C'D＝CD*Cosα;AB'＝AB*Cosβ        (3)

O'C'=R*cos(90-α)                     (5)

O'B'=R*cos(90-β)                      (6)

根据公式（4）可以推导出弧线的半径R：

因此，颈动脉部位A与股动脉部位D之间的直线距离AD为：

如上所述，公式（8）中的角度α和β通过电子角度仪测量，近似直线距离AB和CD以及弧线距离通过电子尺测量。

计算机利用电子角度仪和电子尺测量的数据通过公式（8）可以获得颈动脉部位A与股动脉部位D之间的直线距离AD。计算机利用获得的颈动脉部位A与股动脉部位D之间的直线距离AD除以脉搏波在这两个部位之间传导的延迟时间，就可以在显示器清楚地显示被测量者的脉搏波速。

根据本实用新型的传感器组件可以快速并且准确地找出动脉上的测量点。根据本实用新型的脉搏波速测量系统消除了由于胸部或腹部的突起对两个测量点之间距离的精确性的影响，从而可以更进一步确保最终测得的脉搏波速准确性，进而提高动脉硬化判断的准确性。

尽管以上结合优选实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于这些实施例。因此，应理解的是，在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种修改。所有这些修改以及等同结构也包括在本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种用于脉搏波速测量系统的传感器组件，其特征在于，包括：

基体；以及

多个传感器，所述多个传感器固定在所述基体上，使得传感器的探测部位从所述基体露出；

其中，所述多个传感器中的至少一个传感器布置在其余传感器组成的多边形中心。

2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述多个传感器是四个传感器，所述四个传感器中的三个传感器成等边三角形布置，所述四个传感器中的另一个传感器布置在等边三角形中心。

3.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是用于压力测量的压电传感器。

4.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是用于心电测量的电极。

5.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器组件还包括与各个传感器相连的LED灯组件，用于显示对应的传感器与人体是否保持接触。

6.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述基体成圆形形状。

7.一种脉搏波速测量系统，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求3所述的传感器组件；

电子尺；以及

与所述传感器组件和所述电子尺连接的计算机。

8.根据权利要求7所述的脉搏波速测量系统，其特征在于，所述脉搏波速测量系统还包括与所述计算机连接的电子角度仪。

9.根据权利要求7所述的脉搏波速测量系统，其特征在于，所述脉搏波速测量系统包括两个如权利要求3所述的传感器组件，其中一个传感器组件用于确定颈动脉部位，另一个传感器组件用于确定股动脉部位。

10.根据权利要求7所述的脉搏波速测量系统，其特征在于，所述脉搏波速测量系统还包括一个如权利要求4所述的传感器组件，用于确定心脏位置。

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