TWI566743B - Fiber type continuous detection of blood pressure sensor and wear device - Google Patents

Description

光纖式連續檢測型血壓感測器及穿戴裝置

本發明是關於一種血壓感測器，特別是光纖式連續檢測型血壓感測器及其穿戴裝置。

目前，對血壓的檢測一般採用非侵入式檢測的方式，非侵入式檢測主要有聽診法(柯氏音法)與振盪法(示波法)。聽診法的原理在於收集柯氏音。整個裝置包括可充放氣的袖帶、水銀壓力計和聽診器。振盪法的原理是利用脈搏波形的示波原理來判定收縮壓和舒張壓，是目前國內外大多數無創自動血壓計採用的方法。

但由於這兩種方法都需要對袖帶進行充放氣。其缺點是：由於包括袖帶、泵和閥等結構而通常體積較大，不便攜帶；袖帶的充放氣過程會引起受試者的不適；如果頻繁地使用袖帶，袖帶下方的組織和血管可能由於頻繁的壓迫而受到損傷；由於充放氣需要一定的時間，無法實現對血壓的連續檢測。

此外，最近的研究結果顯示無袖帶式無創血壓檢測已成為可能。其是一種利用脈搏波的傳播速度來檢測血壓的方法。脈搏波的傳播速度是指脈搏波沿動脈傳播的速度。多項研究結果表明：脈搏波的傳播速度與血壓相關。一種常用的檢測脈搏波傳播速度的方法是檢測脈搏波傳播時間，也就是從心臟傳到橈骨動脈上某一點所需的時間。脈搏波傳播時間可以利用心電信號上的參考點和同一個心動週期內在外周動脈上檢測到的脈搏波上的參考點來確定。脈搏波可以通過光學的方法檢測到，這種方法就是光電容積描記法。光電容積描記法通過把光打到身體組織上，並檢測身體組織的反射光、透射光或散射光，被光電檢測器接收到的光信號，表現了組織下血流量的變化情況。

但這種利用脈搏波傳播時間或速度來檢測血壓的檢測裝置存在的不足是：脈搏波傳播時間的檢測需要利用心電檢測設備及脈搏波檢測裝置，檢測設備繁多；並且，檢測時，為了準確檢測脈搏波從心臟傳到橈骨動脈上某一參考點所需的傳播時間，受試者不能自由活動，若受試者有所活動，將使得參考點的定位不準確，需進行重新定位的操作，因此，現有脈搏波檢測裝置不適合長時間的連續檢測，僅適用於診所內使用。

如在中國專利第CN 101288587號中公開的腕帶式人體血壓無創連續檢測裝置中，其採用呈球面形狀的脈搏波感測器探頭對人體手腕橈骨動脈脈搏波進行檢測，並靠壓縮彈簧確保探頭與人體手腕橈骨動脈的良好接觸，且通過凹窩與尺骨鷹嘴的定位，保證腕帶的重複定位準確及保證在連續檢測過程中不發生腕帶竄位現象。

但其也存在著這樣的問題：與探頭所接觸的區域為脈搏波感測器對人體手腕橈骨動脈脈搏波進行檢測的區域，即點對點的區域檢測，因此，在使用該腕帶式人體血壓無創連續檢測裝置時，必須先將脈搏波感測器的探頭與人體手腕橈骨動脈對準，將凹窩與尺骨鷹嘴定位對準，且在檢測過程中，若因受試者手腕活動而不可避免地使得腕帶轉動，探頭與人體手腕橈骨動脈的定位將發生錯動，因此，將會造成該腕帶式人體血壓無創連續檢測裝置對人體手腕橈骨動脈的定位不準確，無法實現對人體血壓進行24小時的無創連續檢測。

有鑑於此，本發明提供光纖式連續檢測型血壓感測器，旨在解決現有血壓檢測方式中存在的結構複雜、不便攜帶、損傷受試者皮膚、引發受試者不適、受試者不能自由活動、定位不準確及不能進行長時間、連續檢測的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供的光纖式連續檢測型血壓感測器的技術方案是，其包括柔軟且可捲曲成環的感應帶，感應帶包括貼近被測表面的內層及外層，內層及外層之間形成一容納空間，容納空間中設有沿感應帶延伸佈置以形成感應區感應脈搏波的光纖，感應帶的一端設有用於將光信號經光纖衰減後的光衰信號轉化為電荷單元以演算成脈搏波的信號處理器，信號處理器與光纖通訊連接，感應帶外表覆蓋有可伸縮的彈性層。

進一步地，前述內層外表面形成波紋狀的第一凹凸結構。

進一步地，第一凹凸結構的形狀呈三角形波紋狀、圓弧形波紋狀、方形波紋狀或梯形波紋狀中的一種，或者，三角形波紋狀、圓弧形波紋狀、方形波紋狀或梯形波紋狀的任意組合。

進一步地，光纖包括沿感應帶的長度方向或寬度方向延伸、呈多節U形串接走線的光纖區段。

進一步地，光纖包括沿感應帶的長度方向或寬度方向延伸、呈多節S形串接走線的光纖區段。

進一步地，光纖包括沿感應帶的長度方向或寬度方向延伸、呈多節O形串接走線的光纖區段。

進一步地，信號處理器包括用於接收檢測光纖光衰變信號的光檢測模組、用於將光衰變信號轉化為電荷單元以演算成脈搏波的信號運算處理模組、用於對脈搏波進行處理、分析及計算以得到血壓值的血壓校準模組、用於存儲血壓值的存儲模組及用於顯示血壓值的顯示模組。

進一步地，至少二光纖區段上下疊置，且上下相鄰兩光纖區段的走線的折彎相互錯開。

進一步地，至少二光纖區段上下疊置，且上下相鄰兩光纖區段的走線橫縱交錯。

本發明提供的光纖式連續檢測型血壓感測器相比較現有技術的有益效果：

上述光纖式連續檢測型血壓感測器採用了感應帶，感應帶具有容納空間，容納空間設有光纖。由於感應帶柔軟、可捲曲成環，因此，光纖沿感應帶延伸佈置，將形成環帶狀的感應區，可將感應帶佩戴於人體手腕或手臂上，特別是佩戴於人體手腕橈骨動脈所在區域。這樣，當受試者有所活動而致使感應帶於人體手腕上轉動或錯動時，感應區都能感應人體手腕橈骨動脈的脈搏波，即感應帶的佩戴並不需要特別的定位。

此外，在感應帶外表覆蓋彈性層，彈性層可進行一定的彈性收縮，這樣，感應帶可佩戴於不同人體手腕上。彈性層具有一定的彈力，其使得感應帶對手腕保持以一定的彈性接觸應力，因此，感應帶穩固地佩戴於手腕上，其在進行血壓檢測的過程中，即使受試者有所活動，也不易發生感應帶與人體手腕橈骨動脈錯位的現象，感應帶也不需要進行重新的定位，可實現對人體血壓進行24小時的無創連續檢測，具有穩定性與精確度高的特點。

因此，相比較現有的非侵入式檢測方法而言，其避免了因包括袖帶、泵和閥等結構而體積大、不便攜帶的問題，避免了袖帶的充放氣過程給受試者造成的不適以及袖帶的頻繁壓迫給手腕組織和血管造成損傷的問題，避免了由於袖帶充放氣需要一定時間而無法實現對血壓連續檢測的問題；而相比較現有的脈搏波檢測裝置而言，其避免了由於受試者自由活動而使得參考點定位不準確、不能進行長時間、連續檢測的問題。

本發明另一目在於提供穿戴裝置，旨在解決現有血壓檢測方式中存在的結構複雜、不便攜帶、損傷受試者皮膚、引發受試者不適、受試者不能自由活動、定位不準確及不能進行長時間、連續檢測的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供的穿戴裝置的技術方案是，其包括所述光纖式連續檢測型血壓感測器。

相較於先前技術，本發明提供的穿戴裝置採用了光纖式連續檢測型血壓感測器，因此，人體佩戴了上述穿戴裝置，手腕或手臂可自由活動，也不需要進行重新的定位，即可實現對人體血壓進行24小時的無創連續檢測。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

如第1圖至第10圖所示，第1圖至第10圖為本發明提供的較佳實施例。

需要說明的是，當部件被稱為「固定於」或「設置於」另一個部件，它可以直接在另一個部件上或者可能同時存在居中部件。當一個部件被稱為是「連接於」另一個部件，它可以是直接連接到另一個部件或者可能同時存在居中部件。

如第1圖和第2圖所示，本實施例提供的光纖式連續檢測型血壓感測器10，光纖式連續檢測型血壓感測器10，用於檢測人體血壓，其包括柔軟且可捲曲成環的感應帶11，感應帶11包括可貼近人體的內層111及外層112，內層111及外層112之間形成一容納空間12，容納空間12中設有沿感應帶11延伸佈置以形成感應區感應脈搏波的光纖13，感應帶11的一端設有用於將光信號經光纖13衰減後的光衰信號轉化為電荷單元以演算成脈搏波的信號處理器14，信號處理器14與光纖13通訊連接，內層111及外層112外表面覆蓋有可伸縮的彈性層15。

需要說明的是，如第1圖和第2圖所示，感應區之所以能感應脈搏波，是因為動脈的脈搏波動會對感應帶11作用波動變化的壓力，而相應地，設於感應帶11容納空間12中的光纖13將由於受到波動變化的壓力作用而產生形變。由於光纖13產生形變，光信號於光纖13中傳輸將產生更大的折射、反射及散射，產生更大的衰減變化，而感應帶11的一端設有與光纖13通訊連接的信號處理器14。此時，光纖13中的光衰變信號將通過通訊傳遞給信號處理器14，信號處理器14先將光衰變信號轉化為電荷單元，再將電荷單元演算成脈搏波，最後，將脈搏波處理、分析和計算，得到血壓值。

本實施例提供的光纖式連續檢測型血壓感測器10相比較現有技術的有益效果：

如第1圖和第2圖所示，上述光纖式連續檢測型血壓感測器10採用了感應帶11，感應帶11內層111及外層112，內層111及外層112之間形成一容納空間12，容納空間12設有光纖13。由於感應帶11柔軟、可捲曲成環，因此，光纖13沿感應帶11延伸佈置，將形成環帶狀的感應區，可將感應帶11佩戴於人體手腕或手臂上，特別是佩戴於人體手腕橈骨動脈所在區域。這樣，當受試者有所活動而致使感應帶11於人體手腕上轉動或錯動時，感應區都能感應人體手腕橈骨動脈的脈搏波，即感應帶11的佩戴並不需要特別的定位。

此外，如第1圖和第2圖所示，在感應帶11外表覆蓋彈性層15，彈性層15可進行一定的彈性收縮，這樣，感應帶11可佩戴於不同人體手腕上。彈性層15具有一定的彈力，其使得感應帶11對手腕保持以一定的彈性接觸應力，因此，感應帶11穩固地佩戴於手腕上，其在進行血壓檢測的過程中，即使受試者有所活動，也不易發生感應帶11與人體手腕橈骨動脈錯位的現象，感應帶11也不需要進行重新定位，可實現對人體血壓進行24小時的無創連續檢測，具有穩定性與精確度高的特點。

因此，相比較現有的非侵入式檢測方法而言，其避免了因包括袖帶、泵和閥等結構而體積大、不便攜帶的問題，避免了袖帶的充放氣過程給受試者造成的不適以及袖帶的頻繁壓迫給手腕組織和血管造成損傷的問題，避免了由於袖帶充放氣需要一定時間而無法實現對血壓連續檢測的問題；而相比較現有的脈搏波檢測裝置而言，其避免了由於受試者自由活動而使得參考點定位不準確、不能進行長時間、連續檢測的問題。

需要說明的是，感應帶11為軟質材料，如矽膠；彈性層15為彈性材質，如彈性布料。

本實施例關於內層111外表面具體結構形式的優選實施方式，如第1圖和第2圖所示，為了增加感應帶11內層111對人體手腕橈骨動脈所在被測面的彈性接觸應力，內層111外表面形成波紋狀的第一凹凸結構1111。這樣，當感應帶11佩戴於人體手腕時，內層111外表面上的第一凹凸結構1111將會先抵頂彈性層15，從而抵頂被測面，並在彈性層15的彈性作用下，第一凹凸結構1111更加貼緊於被測面，使得感應帶11更加穩固地定位於手腕上，而不易由於受試者手腕活動而引起定位變化，從而影響血壓的檢測連續進行及精度。

如第1圖和第2圖所示，更進一步地為了增加感應帶11內層111對人體手腕橈骨動脈所在被測面的彈性接觸應力，外層112內表面形成波紋狀的第二凹凸結構1112。這樣，當感應帶11佩戴於人體手腕時，第二凹凸結構1112將會抵頂位於容納空間12中的光纖13，並對光纖13作用朝向被測面的壓力，該壓力經過內層111、第一凹凸結構1111的傳遞，最終通過彈性層15作用於被測面上，使得彈性層15進一步貼緊於被測面，使得感應帶11更加穩固地定位於手腕上，保證感應帶11的定位不因受試者手腕活動而引起變化，保證了血壓的檢測連續進行及檢測的精度。

更進一步地，如第1圖所示，第一凹凸結構1111的形狀呈三角形波紋狀、圓弧形波紋狀、方形波紋狀或梯形波紋狀中的一種，或者，三角形波紋狀、圓弧形波紋狀、方形波紋狀或梯形波紋狀的任意組合。同理地，第二凹凸結構1112的形狀與第一凹凸結構1111相似，第二凹凸結構1112及第一凹凸結構1111的形狀只要滿足能夠抵頂被測面的作用即可。

而具體地，關於光纖13於容納空間12具體佈置形式的第一實施方式，如第3圖和第4圖所示，光纖13包括沿感應帶11的長度方向或寬度方向延伸、呈多節U形串接走線的光纖區段。

關於光纖13於容納空間12具體佈置形式的第二實施方式，如第6圖所示，光纖13包括沿感應帶11的長度方向或寬度方向延伸、呈多節S形串接走線的光纖區段。

關於光纖13於容納空間12具體佈置形式的第三實施方式，如第7圖所示，光纖13包括沿感應帶11的長度方向或寬度方向延伸、呈多節O形串接走線的光纖區段。

關於光纖13於容納空間12具體佈置形式的第四實施方式，如第5圖所示，至少二光纖13之光纖區段上下疊置，且上下相鄰兩光纖區段的走線的折彎相互錯開。

關於光纖13於容納空間12具體佈置形式的第五實施方式，如第10圖所示，至少二光纖13之光纖區段上下疊置，且上下相鄰兩光纖區段的走線橫縱交錯。

光纖13的佈置形式無論採用上面五種實施方式中的哪一種，光纖13沿感應帶11延伸佈置形成的帶狀感應區域都是密集的、均勻的，這樣，有利於提高感應區對人體手腕橈骨動脈脈搏波的感應敏感度，無論在感應帶11內層111對被測面的接觸應力不足或有所減弱的情況下，感應區都能敏感地感應橈骨動脈脈搏波，有利於提高血壓檢測的精確度。

關於信號處理器14具體結構組成的優選實施方式，信號處理器14包括用於接收檢測光纖13光衰變信號的光檢測模組（圖中未示）、用於將光衰變信號轉化為電荷單元以演算成脈搏波的信號運算處理模組（圖中未示）、用於對脈搏波進行處理、分析及計算以得到血壓值的血壓校準模組（圖中未示）、用於存儲血壓值的存儲模組及用於顯示血壓值的顯示模組（圖中未示）。

需要說明的是，顯示模組可通過固定終端或移動終端顯示，例如，顯示模組可為電腦顯示幕、筆記本顯示幕、手機顯示幕或ipad顯示幕等。

更進一步地，信號處理器14還包括通信模組（圖中未示），其可通過有線通訊或無線通訊的方式，將血壓值等信號傳送到固定終端或移動終端上。具體地，有線通訊可通過介面與終端實現通訊，無線可通過藍牙模組等與終端實現通訊。固定終端或移動終端，如電腦或手機記錄、保存檢測到的血壓值等參數，形成長期連續性記錄，做成報表查詢，再者，可將包含血壓值等參數的報表存儲到雲端，也可從雲端下載使用，作為醫療診斷參考。

如第1圖和第2圖所示，內層111及外層112的兩端分別連接信號處理器14的兩端，外層112的外表面上設有用於將外層112及信號處理器14固定連接的固定結構16，該固定結構16可為粘貼材料，如魔鬼粘等。

如第1圖和第9圖所示，內層111的內表面或外層112的內表面設有內袋17，光纖13沿感應帶11延伸佈置所形成的帶狀感應區可一端插設於內袋17中，這樣，光纖13穩固地設於容納空間12中。

信號處理器14還可設有報警模組（圖中未示），報警模組可為警報器等，這樣，可將血壓校準模組得到的血壓值傳送到報警模組中，而在報警模組中設置血壓值超出正常範圍，觸發警報器發聲報警，血壓值的正常範圍可因人而異、自行設定，因此，報警模組具有自動識別功能。

上述光纖式連續檢測型血壓感測器10的應用：可以製成防水薄膜腕帶，可根據不同人的手腕，或者，可根據被測量的橈骨動脈所在的不同位置，調整防水薄膜腕帶的形狀、大小。光纖13的接頭可自行設計成薄型化、小型化，使光纖式連續檢測型血壓感測器10更小型化，便於佩戴。上述光纖式連續檢測型血壓感測器10除了用於檢測血壓，還可用於進行心率、呼吸、睡眠、卡路里消耗等的檢測。

本實施例還提供穿戴裝置（圖中未示），其包括光纖式連續檢測型血壓感測器10。

本實施例提供的穿戴裝置相比較現有技術的有益效果：

由於上述穿戴裝置採用了光纖式連續檢測型血壓感測器10，因此，人體佩戴了上述穿戴裝置，手腕或手臂可自由活動，也不需要進行重新的定位，即可實現對人體血壓進行24小時的無創連續檢測。

雖然本發明已以實施例揭露如上然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

10‧‧‧光纖式連續檢測型血壓感測器
11‧‧‧感應帶
111‧‧‧內層
1111‧‧‧第一凹凸結構
1112‧‧‧第二凹凸結構
112‧‧‧外層
12‧‧‧容納空間
13‧‧‧光纖
14‧‧‧信號處理器
15‧‧‧彈性層
16‧‧‧固定結構
17‧‧‧內袋

[第1圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的剖視圖。 [第2圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的立體結構示意圖。 [第3圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的光纖於感應帶上具體佈置形式的第一實施例的走線圖。 [第4圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的光纖於感應帶上具體佈置形式的第一實施例的另一走線圖。 [第5圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的光纖於感應帶上具體佈置形式的第四實施例的走線圖。 [第6圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的光纖於感應帶上具體佈置形式的第二實施例的走線圖。 [第7圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的光纖於感應帶上具體佈置形式的第三實施例的走線圖。 [第8圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器不包括信號處理器時後視圖。 [第9圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器不包括信號處理器時另一後視圖。 [第10圖] 係為根據本發明之實施例之光纖式連續檢測型血壓感測器的光纖於感應帶上具體佈置形式的第五實施方式的走線圖。

10‧‧‧光纖式連續檢測型血壓感測器

11‧‧‧感應帶

111‧‧‧內層

1111‧‧‧第一凹凸結構

1112‧‧‧第二凹凸結構

112‧‧‧外層

12‧‧‧容納空間

13‧‧‧光纖

15‧‧‧彈性層

Claims (10)

1. 一種光纖式連續檢測型血壓感測器，用於檢測血壓，該光纖式連續檢測型血壓感測器包括：柔軟且可捲曲成環的一感應帶，該感應帶包括貼近被測表面的一內層及一外層，該內層及該外層之間形成一容納空間，該容納空間中設有沿該感應帶延伸佈置以形成感應區感應脈搏波的一光纖，該感應帶的一端設有用於將光信號經該光纖衰減後的光衰信號轉化為電荷單元以演算成脈搏波的一信號處理器，該信號處理器與該光纖通訊連接，該感應帶外表覆蓋有可伸縮的彈性層。
2. 如請求項1所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中該內層外表面形成波紋狀的一第一凹凸結構。
3. 如請求項2所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中該第一凹凸結構的形狀係選自三角形波紋狀、圓弧形波紋狀、方形波紋狀、梯形波紋狀及其組合所構成的群組。
4. 如請求項3所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中該光纖包括沿該感應帶的長度方向或寬度方向延伸、呈多節U形串接走線的一光纖區段。
5. 如請求項3所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中該光纖包括沿該感應帶的長度方向或寬度方向延伸、呈多節S形串接走線的一光纖區段。
6. 如請求項3所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中該光纖包括沿該感應帶的長度方向或寬度方向延伸、呈多節O形串接走線的一光纖區段。
7. 如請求項4至6中任一項所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中該信號處理器包括用於接收檢測該光纖光衰變信號的光檢測模組、用於將光衰變信號轉化為電荷單元以演算成脈搏波的信號運算處理模組、用於對脈搏波進行處理、分析及計算以得到血壓值的血壓校準模組、用於存儲血壓值的存儲模組及用於顯示血壓值的顯示模組。
8. 如請求項7所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中，至少二該光纖區段上下疊置，且上下相鄰之該些光纖區段的走線的折彎相互錯開。
9. 如請求項7所述之光纖式連續檢測型血壓感測器，其中，至少二該光纖區段上下疊置，且上下相鄰之該些光纖區段的走線橫縱交錯。
10. 一種穿戴裝置，包含：一如請求項1至9中任一項所述之光纖式連續檢測型血壓感測器。