專利名稱：測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相位或脈沖特性的測(cè)量方法和裝置，尤其涉及一種人體組織阻抗脈動(dòng)變化的測(cè)量方法和裝置。
背景技術(shù)：
一般情況下，脈搏的次數(shù)與強(qiáng)弱和心搏次數(shù)、心肌收縮力一致。故計(jì)數(shù)脈搏即代表心率，但在心律失常(如過(guò)早搏動(dòng)、心房纖維性顫動(dòng)等)時(shí)，心率和脈搏可不一致，應(yīng)分別計(jì)數(shù)。脈搏數(shù)在嬰幼兒及兒童時(shí)期都易受外界影響而隨時(shí)變動(dòng)，一般年齡越小，心率越快。
通常的測(cè)量脈搏方法是由于心臟的收縮和擴(kuò)張，使血液全身循環(huán)。所以只要將手指搭在表淺動(dòng)脈上方的皮膚上就能感覺(jué)到與心臟收縮、舒張同步的搏動(dòng)情況，這就是脈搏。根據(jù)脈搏的節(jié)奏以及強(qiáng)弱程度，可以了解心臟的活動(dòng)情況。測(cè)量時(shí)，可拼攏食指中指和無(wú)名指，輕輕地搭在一定部位上來(lái)進(jìn)行。
也可利用儀器測(cè)量脈搏。現(xiàn)有的方法主要有聽診器法、心電圖法、紅外線法等，當(dāng)采用紅外、壓電等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的脈搏測(cè)量裝置時(shí)，對(duì)傳感器在測(cè)量時(shí)的安裝或固定要求較高，一般要求安置在體表脈動(dòng)明顯處，而且需要可靠固定，否則會(huì)丟失脈搏個(gè)數(shù)。
專利01204910.7公開了一種可測(cè)脈搏的電子磅秤。該專利公布的原理是通過(guò)與左右腳相接觸的兩組電極測(cè)量?jī)赡_間的電位差測(cè)量脈搏。其主要缺點(diǎn)是人體上肢與下肢間有一定生物電電位差，而兩腳之間的生物電位差及其微弱，一般電路方法很難測(cè)到，如采用特殊電路，則成本很高，沒(méi)有實(shí)際使用價(jià)值。專利01204908.5公開一種手握式測(cè)脈搏的電子磅秤，該專利的缺點(diǎn)也與以上專利相同。
現(xiàn)有測(cè)量人體生物電阻抗分析((bioeletrical impedance analysisBIA法)的方法，可以測(cè)得人體局部的電阻抗值，用于判斷人體的脂肪和水分含量。如圖1所示，其原理如下電極左1和電極右1分別位于人體的兩肢(兩腳或兩手)或相隔一定距離的肢體部位。電極左2和電極右2也分別位于人體的兩肢(兩腳或兩手)或相隔一定距離的肢體部位。電極左1和電極右1位于肢體同側(cè)且不相連，電極左2和電極右2也位于肢體同側(cè)且不相連。微小交變激勵(lì)電流通過(guò)電極左1和電極右1通入人體。在人體電極左2和電極右2處產(chǎn)生感應(yīng)生物電信號(hào)。通過(guò)感應(yīng)電信號(hào)采樣處理電路可測(cè)得電極左2和電極右2的感應(yīng)生物電電位差值。該方法的實(shí)質(zhì)是測(cè)量感應(yīng)生物電壓值，進(jìn)而通過(guò)被測(cè)肢體的體積計(jì)算生物電阻抗。但該方法目前只是應(yīng)用于測(cè)量人體內(nèi)脂肪含量和水份含量，且測(cè)量精度極易受個(gè)體差異的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種測(cè)量精度高、成本低的基于組織阻抗隨心跳脈動(dòng)變化而測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法和裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法，該方法包括如下步驟A.設(shè)計(jì)一交流激勵(lì)源，該交流激勵(lì)源產(chǎn)生一個(gè)能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號(hào)；B.通過(guò)連接交流激勵(lì)源的采樣電阻以及一對(duì)與被測(cè)人體接觸的測(cè)量電極采集人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)并把該脈動(dòng)信號(hào)附著在所述交流激勵(lì)源產(chǎn)生的高頻交流信號(hào)上；C.將疊加有高頻交流信號(hào)和人體阻抗脈動(dòng)信號(hào)的混合波信號(hào)送入信號(hào)處理模塊中，由信號(hào)處理模塊對(duì)所述混合波信號(hào)進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測(cè)人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；D.把由信號(hào)處理模塊輸出的被測(cè)人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)送入微處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而獲得被測(cè)人體單位時(shí)間脈搏跳動(dòng)的次數(shù)。
所述一對(duì)測(cè)量電極分別與相隔一定距離的肢體部位相接觸，如分別與被測(cè)人體的兩個(gè)足部或兩個(gè)手部相接觸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是設(shè)計(jì)一種測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置，該裝置包括交流激勵(lì)源，用于產(chǎn)生一個(gè)能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號(hào)；采樣電阻和第一電極和第二電極，用于采集被測(cè)人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測(cè)人體因心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；微處理器和與微處理器的一組輸入/輸出端口連接的顯示器，用于記錄和顯示由信號(hào)處理模塊輸出的單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)次數(shù)；
所述第一電極和第二電極分別與被測(cè)人體相隔一定距離的肢體部位相連，第二電極的連線端接地，第一電極的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻連接交流激勵(lì)源的信號(hào)輸出端，另一路與信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸入端連接；所述信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸出端連接微處理器的一個(gè)計(jì)數(shù)端口。
所述信號(hào)處理模塊包括順序單向連接的精密檢波器、選頻放大器和電壓比較器，所述精密檢波器的信號(hào)輸入端連接第一電極的連線端，所述電壓比較器的信號(hào)輸出端連接微處理器。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法和裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)通過(guò)測(cè)量體內(nèi)組織阻抗的脈動(dòng)而并不是直接測(cè)量阻抗值，即測(cè)量對(duì)應(yīng)血液脈動(dòng)一次導(dǎo)致人體組織的阻抗發(fā)生一次脈動(dòng)性變化的計(jì)數(shù)值，它與人體組織的阻抗值大小無(wú)關(guān)，只與阻抗值變化的次數(shù)有關(guān)，所以不存在測(cè)量阻抗精度的問(wèn)題，不受被測(cè)者個(gè)體差異的影響，測(cè)量精度高；(2)本發(fā)明的裝置成本較低，易于推廣；(3)測(cè)量方法簡(jiǎn)單易行，被測(cè)者只需接觸兩個(gè)測(cè)量電極，如雙腳站立或雙手握持兩個(gè)電極并穩(wěn)定片刻，電路即可測(cè)量出被測(cè)者的脈搏。


圖1為現(xiàn)有的測(cè)量人體生物電阻抗裝置的原理圖；圖2為本發(fā)明的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置的原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
圖2是本發(fā)明測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置的一個(gè)實(shí)施例，該裝置包括交流激勵(lì)源1，用于產(chǎn)生一個(gè)能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號(hào)，其頻率范圍為1000赫茲至100000赫茲、振幅范圍為0.5伏至5.0伏；采樣電阻2和第一電極21和第二電極22，用于采集被測(cè)人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；信號(hào)處理模塊3，用于進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測(cè)人體因心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)，所述信號(hào)處理模塊3包括順序單向連接的精密檢波器31、選頻放大器32和電壓比較器33；微處理器4以及分別與微處理器4的兩組輸入/輸出端口連接的LCD顯示器5和鍵盤6；所述微處理器4用于記錄由信號(hào)處理模塊3輸出的單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)次數(shù)并通過(guò)LCD顯示器5輸出，所述鍵盤用于輸入操作指令和實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；所述第一電極21和第二電極22分別與被測(cè)人體相隔一定距離的肢體部位相連，如被測(cè)人體的兩個(gè)足部或兩個(gè)手部，第二電極22的連線端接地，第一電極21的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻2連接交流激勵(lì)源1的信號(hào)輸出端，另一路與信號(hào)處理模塊3中的精密檢波器31的輸入端連接；所述信號(hào)處理模塊3中的電壓比較器33的輸出端連接微處理器4的一個(gè)計(jì)數(shù)端口。
應(yīng)用上述裝置的本發(fā)明測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法包括如下步驟A.通過(guò)交流激勵(lì)源產(chǎn)生一個(gè)能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號(hào)，該高頻交流信號(hào)的頻率范圍在1000赫茲至100000赫茲、振幅在0.5伏至5.0伏的范圍；B.將一對(duì)測(cè)量電極分別與被測(cè)人體相隔一定距離的肢體部位相接觸，如分別與被測(cè)人體的兩個(gè)足部或兩個(gè)手部相接觸，在測(cè)量電極的第一電極處產(chǎn)生隨人體心臟搏動(dòng)而引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)，該脈動(dòng)信號(hào)反應(yīng)了人體心臟的搏動(dòng)，此脈動(dòng)信號(hào)附著在所述交流激勵(lì)源產(chǎn)生的高頻交流信號(hào)上；C.所述疊加有高頻交流信號(hào)和人體阻抗脈動(dòng)信號(hào)的混合波信號(hào)被送入信號(hào)處理模塊中，由信號(hào)處理模塊3中的精密檢波器31、選頻放大器32和電壓比較器33對(duì)所述混合波信號(hào)進(jìn)行檢波，選頻放大，最后分離出被測(cè)人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；D.微處理器4接收由信號(hào)處理模塊3輸出的被測(cè)人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行計(jì)數(shù)從而獲得被測(cè)人體每分鐘脈搏跳動(dòng)的次數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果送LCD顯示器5顯示。
在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，還可通過(guò)與微處理器另一輸入/輸出端口連接的鍵盤6輸入操作指令和實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，如輸入單位時(shí)間脈搏跳動(dòng)次數(shù)的上限值和下限值，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果超出上述限值的范圍時(shí)，可通過(guò)一個(gè)與微處理器連接的報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法，其特征在于該方法包括如下步驟A.設(shè)計(jì)一交流激勵(lì)源，該交流激勵(lì)源產(chǎn)生一個(gè)能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號(hào)；B.通過(guò)連接交流激勵(lì)源的采樣電阻以及一對(duì)與被測(cè)人體接觸的測(cè)量電極采集人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)并把該脈動(dòng)信號(hào)附著在所述交流激勵(lì)源產(chǎn)生的高頻交流信號(hào)上；C.將疊加有高頻交流信號(hào)和人體阻抗脈動(dòng)信號(hào)的混合波信號(hào)送入信號(hào)處理模塊中，由信號(hào)處理模塊對(duì)所述混合波信號(hào)進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測(cè)人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；D.把由信號(hào)處理模塊輸出的被測(cè)人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)送入微處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而獲得被測(cè)人體單位時(shí)間脈搏跳動(dòng)的次數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法，其特征在于所述一對(duì)測(cè)量電極分別與相隔一定距離的肢體部位相接觸，如分別與被測(cè)人體的兩個(gè)足部或兩個(gè)手部相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法，其特征在于所述信號(hào)處理模塊包括順序單向連接的精密檢波器、選頻放大器和電壓比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法，其特征在于所述交流激勵(lì)源產(chǎn)生頻率為1000赫茲至100000赫茲、振幅為0.5伏至5.0伏的交流信號(hào)。
5.一種測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置，包括交流激勵(lì)源(1)，用于產(chǎn)生一個(gè)能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號(hào)；采樣電阻(2)以及第一電極(21)和第二電極(22)，用于采集被測(cè)人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；信號(hào)處理模塊(3)，用于進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測(cè)人體因心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)信號(hào)；微處理器(4)和與微處理器(4)的一組輸入/輸出端口連接的顯示器(5)，用于記錄和顯示由信號(hào)處理模塊(3)輸出的單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)人體心臟搏動(dòng)所引起的人體阻抗變化的脈動(dòng)次數(shù)；所述第一電極(21)和第二電極(22)分別與被測(cè)人體相隔一定距離的肢體部位相連，第二電極(22)的連線端接地，第一電極(21)的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻(2)連接交流激勵(lì)源(1)的信號(hào)輸出端，另一路與信號(hào)處理模塊(3)的信號(hào)輸入端連接；所述信號(hào)處理模塊(3)的信號(hào)輸出端連接微處理器(4)的一個(gè)計(jì)數(shù)端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置，其特征在于還包括與所述微處理器(4)另一組輸入/輸出端口相連的鍵盤(6)，用于輸入操作指令和實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置，其特征在于所述信號(hào)處理模塊(3)包括順序單向連接的精密檢波器(31)、選頻放大器(32)和電壓比較器(33)，所述精密檢波器(31)的信號(hào)輸入端連接第一電極(21)的連線端，所述電壓比較器(33)的信號(hào)輸出端連接微處理器(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置，其特征在于所述交流激勵(lì)源(1)產(chǎn)生頻率為1000赫茲至100000赫茲、振幅為0.5至5.0伏的交流信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的裝置，其特征在于所述第一電極(21)和第二電極(22)分別與被測(cè)人體的兩個(gè)足部或兩個(gè)手部相接觸。
全文摘要
一種測(cè)量人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)的方法和裝置，所述裝置包括交流激勵(lì)源(1)，采樣電阻(2)以及第一電極(21)和第二電極(22)，由精密檢波器(31)、選頻放大器(32)和電壓比較器(33)構(gòu)成的信號(hào)處理模塊(3)，微處理器(4)和顯示器(5)，所述兩個(gè)電極分別與被測(cè)人體相隔一定距離的肢體部位如雙手或雙腳相連，第二電極(22)的連線端接地，第一電極(21)的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻(2)連接交流激勵(lì)源(1)的信號(hào)輸出端，另一路與信號(hào)處理模塊(3)的信號(hào)輸入端連接；所述信號(hào)處理模塊(3)的信號(hào)輸出端連接微處理器(4)。本發(fā)明的方法通過(guò)測(cè)量人體內(nèi)組織阻抗的脈動(dòng)，即測(cè)量阻抗發(fā)生一次脈動(dòng)性變化的計(jì)數(shù)值而并不是直接測(cè)量阻抗值，因此本發(fā)明的裝置成本低，測(cè)量精度高，易于推廣。
文檔編號(hào)A61B5/024GK1692878SQ20051003534
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日
發(fā)明者吳堅(jiān), 劉巖, 敬剛, 丘文博, 杜鑫, 朱惠中, 馮冠平, 趙亞青 申請(qǐng)人:深圳清華大學(xué)研究院