CN107260155A - 检测血液流速的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种检测血液流速的方法及其装置，于检测过程中令一检测光源朝一生物皮肤投射而穿透该生物皮肤投向一血管，利用一光学感知件接收该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光，于该血管舒张时该光学感知件产生一第一光容积信号，于该血管收缩时该光学感知件将产生一第二光容积信号，通过一微处理件取得该检测时间内的至少一该第一光容积信号及至少一该第二光容积信号，令该微处理件基于该检测时间内依序的该第一光容积信号及该第二光容积信号计算出一收光偏移量以及一时间变化量，以该收光偏移量与该时间变化量换算出一血液流速。

Description

检测血液流速的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种检测血液流速的方法及其装置，尤其涉及一种以光容积法(Photoplethysmographic，简称PPG)检测血液流速的方法及其装置。

背景技术

血液流速乃是人体重要的生理特征，因此遂有诸多学者提出多种不同的检测方案，以具体地检测该血液流速。随着医学进步，习往侵入式量测方案逐渐被非侵入式量测方案所取代，其中就以血管显影技术(Vascular visualizer)，或者是都普勒超音波技术(Doppler ultrasonography)最为普遍使用。但，上述两量测方式需建置庞大的检测设备，于检测时需使用大量的耗材，而产生了应用上的限制。

再者，随着穿戴装置的兴起，现今已有诸多消费者随身佩带穿戴装置，以通过穿戴装置上的检测功能随时检测其生理特征，但由上述可知现今血液流速的量测方案，无论是血管显影技术或者是都普勒超音波技术皆需建置庞大的检测设置，而无法应用于穿戴装置上。

然，遂有业者提出如中国台湾发明第I517838号专利案，该专利案揭露一种血液流动感测装置，该血液流动感测装置于该使用者的睪丸或阴囊上定义出位于相异位置的一对比量测区与一参考量测区。该血液流动感测装置包含一感测器、一比较单元以及一显示单元，该感测器藉由一特定波长光源对该对比量测区与该参考量测区进行发射，接收该对比量测区与该参考量测区的反射光，以撷取一对比脉搏信息、一参考脉搏信息、一对比血氧浓度信息与一参考血氧浓度信息。该比较单元根据该参考脉搏信息与该参考血氧浓度信息，分别比较该对比脉搏信息与该对比血氧浓度信息，根据比较结果以产生该对比量测区的血管内部与该参考量测区的血管内部间的一相对血液流动状态，并根据该相对血液流动状态，判断该对比量测区的血管与该参考量测区的血管间的堵塞状态或不连接状态。最后，以该显示单元显示该相对血液流动状态。但，上述专利所揭内容于检测时需通过多组感应器才得同时对该对比量测区与该参考量测区进行量测，且该对比量测区与该参考量测区需具一定距离，不利于穿戴装置的应用。除此之外，上述专利案于实施过程中，仅能判断血液流动的状态，并无法具体取得血液流速。

发明内容

本发明的主要目的，在于提出一种得用于穿戴装置且检测方式简单的检测血液流速的方法及其装置。

为达上述目的，本发明提出一种检测血液流速的方法，包含步骤有：

步骤一：提供一检测光源，令该检测光源于一检测时间内朝一生物皮肤投射而穿透该生物皮肤投向一血管；

步骤二：利用一光学感知件接收该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光，于该血管舒张时该检测光源以一第一偏光角度反射至该光学感知件上，令该光学感知件产生一第一光容积信号，于该血管收缩时该检测光源以一相异于该第一偏光角度的第二偏光角度反射至该光学感知件上，令该光学感知件产生一第二光容积信号；以及

步骤三：通过一微处理件取得该检测时间内的至少一该第一光容积信号及至少一该第二光容积信号，并以该微处理件基于该检测时间内依序的该第一光容积信号及该第二光容积信号计算出一收光偏移量以及一时间变化量，以该收光偏移量与该时间变化量换算出一血液流速。

于一实施例中，该步骤一更包含一子步骤：于该检测时间内，以一投光频率对该生物皮肤持续投光。

于一实施例中，该步骤一更包含一子步骤：提供一补偿光源，令该补偿光源于一检测时间内朝该生物皮肤持续投射。

于一实施例中，该光学感知件是由多个光学感知单元组成，该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光将投至不同的其中一该光学感知单元，而令接受偏光的其中一该光学感知单元产生该第一光容积信号或该第二光容积信号。

于一实施例中，该步骤二更包含一子步骤：对该第一光容积信号及该第二光容积信号进行滤波。

于一实施例中，该步骤二更包含有一子步骤：利用该微处理件决定致能该些光学感知单元的部分以接收该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光，其余该些光学感知单元的另一部分则被设定为禁能。

另一方面，本发明亦提供一种检测血液流速的装置，该装置包含一装置本体，一光源产生件，以及一微处理件。该装置本体定义有一检测部，该检测部得对应一生物皮肤设置，该光源产生件设于该装置本体内并显露于该检测部，该光源感生件致能后产生一检测光源并令该检测光源朝该生物皮肤投射而穿透该生物皮肤投向一血管，该光学感知件设于该装置本体内并显露于该检测部，该光学感知件致能后接受该检测光源受该血管舒张或收缩时所反射的偏光，于该血管舒张时该光学感知件接受以一第一偏光角度反射的该偏光而产生一第一光容积信号，于该血管收缩时该光学感知件接受以一第二偏光角度反射的另一该偏光而产生一第二光容积信号，该微处理件设于该装置本体内并连接该光源产生件与该光学感知件，该微处理件自该光学感知件接受至少一该第一光容积信号及至少一该第二光容积信号，并基于依序的该第一光容积信号及该第二光容积信号计算出一收光偏移量以及一时间变化量，以该收光偏移量与该时间变化量换算出一血液流速。

于一实施例中，该装置更包含一连接该光学感知件以对该第一光容积信号与该第二光容积信号实施滤波的滤波件，以及一桥接于该滤波件与该微处理件之间的模拟数字转换件。

于一实施例中，该装置更包含有一设于该装置本体内并显露于该检测部的补偿光源产生件，该补偿光源产生件与该光源产生件同步工作并向该生物皮肤投射一补偿光源。进一步地，该补偿光源为一白光。

于一实施例中，该光学感知件是由多个光学感知单元组成。进一步地，该些光学感知单元是以一矩阵排列设置。

于一实施例中，该装置更包含一连接该微处理件与该些光学感知单元并受微处理件控制而致能或禁能该些光学感知单元的部分的开关件。

通过上述技术方案，相较于现有技术具有以下特点：

本发明令该光源产生件朝该生物皮肤同一位置投射该检测光线，再利用该光学感知件接收该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光，取得该第一光容积信号与该第二光容积信号，最后通过该微处理件基于该检测时间内依序的该第一光容积信号及该第二光容积信号计算出该收光偏移量以及该时间变化量，以该收光偏移量与该时间变化量换算出一血液流速。藉此，本发明所揭示的结构较现有技术简单而可具体应用于穿戴装置之上。再者，本发明揭示的方法相较于现有技术，更以较简单计算方法取得该血液流速。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1，为本发明一实施例的装置外观示意图；

图2，为本发明一实施例的装置单元组成示意图；

图3，为本发明一实施例的方法流程示意图；

图4，为本发明一实施例光感知件结构示意图；

图5，为本发明一实施例的检测实施示意图(一)；

图6，为本发明一实施例的检测实施示意图(二)；

图7，为本发明一实施例光线反射的局部示意图；

图8，为本发明另一实施例的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

请参阅图1至图2，本发明提供一种检测血液流速的方法及其装置，该装置包含一装置本体10、一光源产生件11、一光学感知件12以及一微处理件13。

其中，本发明该装置可为一穿戴装置，如智能型手环、智能型手表等，该装置本体10得根据实施需求进行相应的结构设计，该装置本体10提供该光源产生件11、该光学感知件12及该微处理件13设于其中，该装置本体10更将其外缘的一平面定义为检测部14，并于对应该检测部14位置开设有至少二通孔141，令该光源产生件11与该光学感知件12分别设于其中一通孔141之中，如此，该光源产生件11与该光学感知件12即可显露于该检测部14。另一方面，本发明该检测部14可进一步对应一生物皮肤2设置，也就是说，本发明该装置于实施过程中可服贴于该生物皮肤2以进行量测。另一方面，该光源产生件11受致能后产生一检测光源111，该检测光源111可为一不可见红外光，其波长可根据检测需求进行相应调整，如660nm或940nm。

又，该光学感知件12致能后得接受该检测光源111受其他物体反射产生的偏光，并进行光电反应产生电信号。再者，请参阅图3，该光学感知件12可进一步由多个光学感知单元121组成，每一该光学感知单元121均可接收该检测光源111受其他物体反射产生的偏光并将其转换为电信号，该些光学感知单元121可以一矩阵排列设置，且任二该光学感知单元121具有一间距。

又，该微处理件13连接该光源产生件11与该光学感知件12，该微处理件13得经组态后具有至少一工作模式，以决定该光源产生件11与该光学感知件12的致能与否，再者，该微处理件13更接受该光学感知件12产生的电信号，对该电信号进行分析处理，以取得一血液流速。

承上，并请参阅图4，本发明该检测血液流速的方法包含步骤有：

步骤一31：提供该检测光源，令该检测光源111于一检测时间内朝该生物皮肤2投射而穿透该生物皮肤2投向一血管21；

步骤二32：利用该光学感知件12接收该检测光源111因该血管21舒张或收缩时所反射的偏光，于该血管21舒张时该检测光源111以一第一偏光角度112反射至该光学感知件12上，令该光学感知件12产生一第一光容积信号122，于该血管21收缩时该检测光源111以一相异于该第一偏光角度112的第二偏光角度113反射至该光学感知件12上，令该光学感知件12产生一第二光容积信号123；以及

步骤三33：通过该微处理件13取得该检测时间内的至少一该第一光容积信号122及至少一该第二光容积信号123，并以该微处理件13基于该检测时间内依序的该第一光容积信号122及该第二光容积信号123计算出一收光偏移量以及一时间变化量，以该收光偏移量与该时间变化量换算出该血液流速。

具体说明本发明方法，并请同时参阅图5及图6，于实施的初始，首先将该装置本体10的该检测部14放置于待检测的该生物皮肤2，例如放置于人体手腕位置，或人体胸口位置，并使该光源产生件11与该光源感知件12面向该生物皮肤2设置。随后，令该微处理件13计时一检测时间，例如五秒，致能该光源产生件11与该光源感知件12，使该光源产生件11朝向该生物皮肤2投射该检测光源111，该检测光源111穿透该生物皮肤2投向该血管21，进入该步骤二32。再者，本发明于检测过程中，该检测光源111均投向该生物皮肤2的同一位置。

于步骤二32实施过程中，该微处理件13还未逾越该检测时间，而持续令该光源产生件11对该生物皮肤2投射该检测光源111，并利用该光学感知件12接收该检测光源111因该血管21舒张或收缩时所反射的偏光。假设，于检测初始，该血管21处于舒张时，该检测光源111将受该血管21舒张时的管壁作用，而以该第一偏光角度112反射至该光学感知件12上，该光学感知件12随即产生该第一光容积信号122。随后，该血管21由舒张进入收缩时，该检测光源111受该血管21的管壁变化，而以不同于该第一偏光角度112的该第二偏光角度113反射至该光学感知件12上，令该光学感知件12产生该第二光容积信号123。进一步来举例说明，本发明该光学感知件12得由多个该光学感知单元121组成，当该血管21舒张时，该检测光源111以该第一偏光角度112反射至其中一该光学感知单元121上，当该血管21收缩时，该检测光源111将因该第二偏光角度113与该第一偏光角度112的角度不同，而反射至另一该光学感知单元121上，就如图7，并令此时接收到该检测光源111的其中一该光学感知单元121产生该第二光容积信号122，进入该步骤三23。

承上，该微处理件13取得该检测时间内的至少一该第一光容积信号122与至少一该第二光容积信号123，并将连续地其中一该第一光容积信号122与其中一该第二光容积信号123作为一检测组，分析该检测组中的该第一光容积信号122与该第二光容积信号123，取得一收光偏移量以及一时间变化量。再者，为能增加检测结果的可性度，本发明对多个该检测组进行分析统计，才产出结果。又，于前述说明可知，该第一光容积信号122与该第二光容积信号12因该检测光源111反射角度不同，而由不同的其中二该光学感知单元121产生，故本发明进一步对产生该第一光容积信号122与该第二光容积信号123的其中二该光学感知单元121进行距离差的计算，取得该收光偏移量。另一方面，该微处理件13根据该第一光容积信号122的产生时间与该第二光容积信号123的产生时间，计算出时间差而取得该时间变化量。此后，该微处理件13即对该收光偏移量与该时间变化量进行计算，将该收光偏移量除于该时间变化量取得该血液流速。

并请参阅图8，于一实施例中，该步骤一31更包含有一子步骤311：于该检测时间内，以一投光频率对该生物皮肤2持续投光。详细来说，该微处理件13于该子步骤311实施过程中，以该投光频率控制该光源产生件11对该生物皮肤2持续投光，而该投光频率得根据检测需求作相应调整。

另一方面，本发明为能令该光源感知件12可以更确实地感受到该检测光源111的反射，本发明该装置更可具有一设于该装置本体10并显露于该检测部14的补偿光源产生件15，该补偿光源产生件15电性连接于该微处理件13，并受该微处理件13控制。该补偿光源产生件15被设定为与该光源产生件11同步工作，且朝向该生物皮肤2投射一补偿光源151。该补偿光源151可为一微量白光，该补偿光源151用意在于令该光源感知件12上的光电结构于未接受该检测光源111时就已进入工作区，而能够有效地感测该检测光源111，具体地降低环境光对于检测的影响。据此，本发明方法于步骤一31包含一子步骤312：提供该补偿光源151，令该补偿光源151于该检测时间内朝该生物皮肤2持续投射。

复请参阅图8，本发明方法该步骤二32更包含有一子步骤321：对该第一光容积信号122及该第二光容积信号123进行滤波。更具体说明，于此实施例中，该装置具有一设于该装置本体10内并连接该光学感知件12的滤波件16，该滤波件16接受该光学感知件12产生的每一该第一光容积信号122以及每一该第二光容积信号123，并对每一该第一光容积信号122以及每一该第二光容积信号123实施滤波，以确保后续信息处理的品质。再者，本发明于此所揭的滤波遂可根据实施需求设计为带通滤波、低通滤波等，于此并不予限制。除此之外，本发明该装置更具有一桥接于该滤波件16与该微处理件13之间的模拟数字转换件17。藉此，以将该第一光容积信号122与该第二光容积信号123由模拟转换为数字，提供该微处理件13运算。

承上所述，本发明于该步骤二32中更包含有一子步骤322：利用该微处理件13决定致能该些光学感知单元121的部分以接收该检测光源111因该血管21舒张或收缩时所反射的偏光，其余该些光学感知单元121的另一部分则被设定为禁能。更具体来说，一实施例中，该光源感知件12是由多个光学感知单元121组成，为能具体控制每一该光学感知单元121的工作，本发明该装置更包含一连接该微处理件13与该些光学感知单元121的开关件18，该开关件18受该微控制件13控制而致能或禁能该些光学感知单元121的部分。举例来说，该微控制件13得控制该些光学感知单元121中的属于同一行的每一该光学感知单元121启动，其余部分则禁能。藉此，以简单该收光偏移量的换算。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种检测血液流速的方法，其特征在于，包含步骤有：

步骤一：提供一检测光源，令该检测光源于一检测时间内朝一生物皮肤投射而穿透该生物皮肤投向一血管；

步骤二：利用一光学感知件接收该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光，于该血管舒张时该检测光源以一第一偏光角度反射至该光学感知件上，令该光学感知件产生一第一光容积信号，于该血管收缩时该检测光源以一相异于该第一偏光角度的第二偏光角度反射至该光学感知件上，令该光学感知件产生一第二光容积信号；以及

步骤三：通过一微处理件取得该检测时间内的至少一该第一光容积信号及至少一该第二光容积信号，并以该微处理件基于该检测时间内依序的该第一光容积信号及该第二光容积信号计算出一收光偏移量以及一时间变化量，以该收光偏移量与该时间变化量换算出一血液流速。

2.如权利要求1所述的检测血液流速的方法，其特征在于，该步骤一更包含一子步骤：于该检测时间内，以一投光频率对该生物皮肤持续投光。

3.如权利要求1所述的检测血液流速的方法，其特征在于，该步骤一更包含一子步骤：提供一补偿光源，令该补偿光源于一检测时间内朝该生物皮肤持续投射。

4.如权利要求1或2或3所述的检测血液流速的方法，其特征在于，该光学感知件是由多个光学感知单元组成，该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光将投至不同的其中一该光学感知单元，而令接受偏光的其中一该光学感知单元产生该第一光容积信号或该第二光容积信号。

5.如权利要求4所述的检测血液流速的方法，其特征在于，该步骤二更包含一子步骤：对该第一光容积信号及该第二光容积信号进行滤波。

6.如权利要求4所述的检测血液流速的方法，其特征在于，该步骤二更包含有一子步骤：利用该微处理件决定致能该些光学感知单元的部分以接收该检测光源因该血管舒张或收缩时所反射的偏光，其余该些光学感知单元的另一部分则被设定为禁能。

7.一种检测血液流速的装置，其特征在于，包含：

一装置本体，定义有一检测部，该检测部得对应一生物皮肤设置；

一光源产生件，设于该装置本体内并显露于该检测部，该光源感生件致能后产生一检测光源并令该检测光源朝该生物皮肤投射而穿透该生物皮肤投向一血管；

一光学感知件，设于该装置本体内并显露于该检测部，该光学感知件致能后接受该检测光源受该血管舒张或收缩时所反射的偏光，于该血管舒张时该光学感知件接受以一第一偏光角度反射的该偏光而产生一第一光容积信号，于该血管收缩时该光学感知件接受以一第二偏光角度反射的另一该偏光而产生一第二光容积信号；以及

一微处理件，设于该装置本体内并连接该光源产生件与该光学感知件，该微处理件自该光学感知件接受至少一该第一光容积信号及至少一该第二光容积信号，并基于依序的该第一光容积信号及该第二光容积信号计算出一收光偏移量以及一时间变化量，以该收光偏移量与该时间变化量换算出一血液流速。

8.如权利要求7所述检测血液流速的装置，其特征在于，更包含一连接该光学感知件以对该第一光容积信号与该第二光容积信号实施滤波的滤波件，以及一桥接于该滤波件与该微处理件之间的模拟数字转换件。

9.如权利要求7或8所述检测血液流速的装置，其特征在于，更包含有一设于该装置本体内并显露于该检测部的补偿光源产生件，该补偿光源产生件与该光源产生件同步工作并向该生物皮肤投射一补偿光源。

10.如权利要求9所述检测血液流速的装置，其特征在于，该补偿光源为一白光。

11.如权利要求7所述检测血液流速的装置，其特征在于，该光学感知件是由多个光学感知单元组成。

12.如权利要求11所述检测血液流速的装置，其特征在于，该些光学感知单元是以一矩阵排列设置。

13.如权利要求11所述检测血液流速的装置，其特征在于，更包含一连接该微处理件与该些光学感知单元并受微处理件控制而致能或禁能该些光学感知单元的部分的开关件。