一種指套式脈搏測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種脈搏測量裝置。具體涉及一種根據(jù)不同測試者體質(zhì)，可手動調(diào)節(jié)脈搏波形大小的脈搏采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]心臟病已成為危害人類健康的主要疾病之一。對心血管疾病的診斷、治療一直被世界各國醫(yī)學界所重視，及時了解人類心臟病的狀況，對于適時治療、預(yù)防心臟病突發(fā)死亡，具有十分重要的意義。脈搏波中包含有豐富的人體生理信號，因此脈搏波的監(jiān)測在醫(yī)療保健和體育鍛煉監(jiān)測中都有重要的意義和廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前脈搏波測量量裝置有以下幾種測量方法:光電容積脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應(yīng)變式脈搏傳感器。雖然現(xiàn)有脈搏測量裝置可以對人體脈搏信號進行測量，但都存在抗干擾能力差，脈搏波形不穩(wěn)定的缺陷，特別是針對不同體質(zhì)的測試者，無法調(diào)節(jié)脈搏波形大小，影響心率的準確計算。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，本實用新型提供了一種指套式脈搏測量裝置，采用模擬電路模塊將指套式光電傳感器采集的微弱低頻信號進行放大、濾波處理，并轉(zhuǎn)換成脈沖信號，提高抗干擾能力，在信號處理電路中增加可調(diào)節(jié)電位器，可以根據(jù)不同測試者脈搏強弱不同，實時調(diào)節(jié)電位器，提高運算準確度。
[0005]一種指套式脈搏測量裝置，包括電源、指套式光電傳感器、模擬電路模塊、數(shù)字電路模塊、顯示屏，其特征在于:所述模擬電路模塊包括電源模塊和信號處理電路，電源連接電源模塊，電源模塊連接數(shù)字電路模塊和信號處理電路，數(shù)字電路模塊連接信號處理電路，信號處理電路連接指套式光電傳感器，所述信號處理電路由一階高通濾波電路、二階低通濾波和整形電路，二階低通濾波和整形電路包括第二級運算放大器，第二級運算放大器并聯(lián)一個電位器。
[0006]電源，由手機電池輸出+ 3.7V電壓，通過電源模塊的電源處理芯片，產(chǎn)生+3.3V電源電壓，供后續(xù)的電路使用。
[0007]指套式光電傳感器，由一對光電對管組成，安裝在指套中，并通過一般軟線接到信號處理電路輸入端，將脈搏信號轉(zhuǎn)換成電信號。
[0008]模擬電路模塊將指套式光電傳感器采集的微弱低頻信號進行放大、濾波處理，并轉(zhuǎn)換成脈沖信號，提高抗干擾能力。
[0009]數(shù)字電路模塊，根據(jù)單片機觸發(fā)中斷計時功能對的脈沖信號的時間間隔進行運算得到瞬時心率。將經(jīng)處理后的信號波形在顯示屏上實時顯示。
[0010]本實用新型采用模擬電路模塊將指套式光電傳感器采集的微弱低頻信號進行放大、濾波處理，并轉(zhuǎn)換成脈沖信號，提高抗干擾能力。在信號處理電路中增加可調(diào)節(jié)電位器，可以根據(jù)不同測試者脈搏強弱不同，實時調(diào)節(jié)電位器，使輸入到單片機AD轉(zhuǎn)換的信號幅值滿足轉(zhuǎn)換要求，提高運算準確度。同時，調(diào)節(jié)電位器可以改變脈搏波形大小，使顯示屏上的波形更加美觀。本實用新型比目前的脈搏測量裝置抗干擾能力強，穩(wěn)定性能好，可視性好。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是電源模塊電路圖；
[0013]圖3是指套式光電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是指套式光電傳感器電路圖；
[0015]圖5是信號處理電路的電路圖。
[0016]圖中1.電源2.模擬電路模塊3.數(shù)字電路模塊4.顯示屏5.指套式光電傳感器。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細闡明。
[0018]如圖1所示，一種指套式脈搏測量裝置，包括電源1、指套式光電傳感器5、模擬電路模塊2、數(shù)字電路模塊3、顯示屏4，所述模擬電路模塊2包括電源模塊和信號處理電路，電源I連接電源模塊，電源模塊連接數(shù)字電路模塊3和信號處理電路，數(shù)字電路模塊3連接信號處理電路，信號處理電路連接指套式光電傳感器5。
[0019]本實用新型是便攜式脈搏測量裝置，它比傳統(tǒng)脈搏測量裝置的優(yōu)越點也在于此?？紤]到單片機及穩(wěn)壓芯片的供電要求，需要選用一種電壓輸出在3.7至1V范圍的電源。紐扣電池是一種比較普遍的便攜式電源。根據(jù)作品需求，至少需要兩個紐扣電池才能滿足要求。然而紐扣電池不能充電，更換紐扣電池的成本太高，不滿足低成本要求。因此低成本、可充電、體積小、待機時間長的電源是本實用新型的擇源要求。如圖2所示，本實用新型選用手機電池作為電源1，由手機電池輸出+ 3.7V電壓，通過模擬電路模塊2中的電源模塊(電源處理芯片TPS7333)，產(chǎn)生+3.3V電源電壓，供后續(xù)的電路芯片使用。
[0020]據(jù)朗伯一比爾(Lamber-Beer)定律，物質(zhì)在一定波長處的吸光度和他的濃度成正比。當恒定波長的光照射到人體組織上時，通過人體組織吸收、反射衰減后，測量到的光強將在一定程度上反映了被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征。
[0021]脈搏主要由人體動脈舒張和收縮產(chǎn)生的，在人體指尖組織中的動脈成分含量高，而且指尖厚度相對其他人體組織而言比較薄，透過手指后測量到的光強相對較大，因此光電式脈搏傳感器的測量部位通常在人體指尖。在恒定波長的光源照射下，本實用新型利用透射式的測量方法，通過測量透過手指的光強將可以間接測量到人體的脈搏信號。指套式光電傳感器5的結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，包括指套，指套的一側(cè)設(shè)置紅外線發(fā)射管DSl，與之相對，另一側(cè)設(shè)置紅外線接收管Q1。紅外線發(fā)射管DSl串聯(lián)電阻R1，紅外線接收管Ql串聯(lián)電阻R2。紅外線發(fā)射管DS1、紅外線接收管Ql、Rl和R2組成了紅外檢測采集電路。紅外線發(fā)射管DSl發(fā)射紅外線，而紅外線接收管Ql則接收相應(yīng)組織的半透明度，同時轉(zhuǎn)換為電信號。
[0022]信號處理電路由一階高通濾波電路、二階低通濾波和整形電路構(gòu)成，二階低通濾波和整形電路的第二級運算放大器并聯(lián)一個電位器。如圖5所示，其中，C1、R3、R4與R5和TLV2254A共同構(gòu)成了對信號的一階高通濾波電路；C2、C3、R6、R7、R8、R31和TLV2254B則共同組成了信號二階低通濾波和整形電路模塊。TLV2254A作為第一級運算放大器，TLV2254B作為第二級運算放大器。R31為電位器，
[0023]TLV2254是TI公司的低功耗軌對軌運放，采用單電源供電，能夠?qū)崿F(xiàn)較大擺幅的輸出。通過外部產(chǎn)生的一個直流偏移量加入到運算放大器的正輸入端，則輸出的電壓將在這個直流電平附近擺動。脈搏信號的輸出電壓的正電壓分量較多，最后運放輸出的電壓主要分布在直流分量以上。由于上述光電傳感器采集脈搏信號轉(zhuǎn)換得到的電信號幅值在4mV左右，容易受噪聲干擾，所以需要對該電信號進行放大處理。經(jīng)過第一級運算放大器后，電信號放大10倍。脈搏一般在50次/分~200次/分之間，對應(yīng)的頻率范圍在0.78Hz~3.33Hz之間，因此經(jīng)紅外檢測采集到并轉(zhuǎn)換得到的電信號頻率就非常低。為了防止信號因直流信號及外界高頻信號干擾而使檢測結(jié)果有誤，信號處理電路中采用一階高通和二階低通濾波，以便濾除直流干擾及絕大部分的高頻干擾。
[0024]由于不同測試者的體質(zhì)不同，心率采集后得到的電信號初始幅值不同。為了使經(jīng)過第二級運算放大器，輸入到單片機AD轉(zhuǎn)換的信號幅值滿足轉(zhuǎn)換要求，在第二級放大電路中使用電位器R31，測試者可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)電位器，使經(jīng)過AD采樣后顯示的波形更加美觀。優(yōu)選的R31電阻值是10kQ。
[0025]數(shù)字電路模塊3主要由單片機、液晶顯示芯片、存儲芯片、按鍵、晶振電路以及復(fù)位電路等幾個部分組成。數(shù)字電路模塊3主要完成對于前面采集處理得到的信號進行采樣、計數(shù)和顯示的任務(wù)。
[0026]將采集處理后得到的脈沖信號輸入到單片機中進行采樣。設(shè)定AD采樣頻率，并送至顯示屏4的數(shù)據(jù)端口，實時動態(tài)地顯示采集的脈搏信號。設(shè)定信號比較電平，根據(jù)信號上升沿較陡且數(shù)據(jù)較少，故將上升沿的信號電平與比較電平進行比較。當上升沿達到比較電平時，單片機就將被觸發(fā)并產(chǎn)生中斷進行計時，當檢測到下一個信號上升沿達到比較電平時，單片機就對此時間間隔進行運算，運算的結(jié)果就是瞬時心率。對每10個瞬時心率計算方差，進而得到心率不齊度，并存儲到存儲芯片中，以便以后觀測使用。
[0027]為了便于測試者使用，本實用新型的按鍵模塊實現(xiàn)“測試”、“分析”、“翻頁”、“暫停”及“退出”功能。通過開關(guān)控制總電源、液晶顯示和指示燈亮滅，按不同需求關(guān)閉相應(yīng)的模塊，可進一步降低功耗。另外，為了便于測試者觀察脈搏搏動，數(shù)字電路模塊中還設(shè)置了一個指示燈。指示燈將隨著脈搏的節(jié)奏閃爍，這樣在使用時就可以形象地把脈搏的搏動顯示出來。
【主權(quán)項】
1.一種指套式脈搏測量裝置，包括電源、指套式光電傳感器、模擬電路模塊、數(shù)字電路模塊、顯示屏，其特征在于:所述模擬電路模塊包括電源模塊和信號處理電路，電源連接電源模塊，電源模塊連接數(shù)字電路模塊和信號處理電路，數(shù)字電路模塊連接信號處理電路，信號處理電路連接指套式光電傳感器，所述信號處理電路由一階高通濾波電路、二階低通濾波和整形電路構(gòu)成，二階低通濾波和整形電路包括第二級運算放大器，第二級運算放大器并聯(lián)一個電位器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指套式脈搏測量裝置，其特征在于:使用手機電池作為電源，采用電源處理芯片TPS7333調(diào)整電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指套式脈搏測量裝置，其特征在于:指套式光電傳感器，包括指套，指套的一側(cè)設(shè)置紅外線發(fā)射管，與之相對，另一側(cè)設(shè)置紅外線接收管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指套式脈搏測量裝置，其特征在于:一階高通濾波電路采用TLV2254A作為第一級運算放大器；二階低通濾波和整形電路采用TLV2254B作為第二級運算放大器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指套式脈搏測量裝置，其特征在于:所述電位器是10kQ電阻。
【專利摘要】本實用新型提供了一種指套式脈搏測量裝置，包括電源、指套式光電傳感器、模擬電路模塊、數(shù)字電路模塊、顯示屏，其特征在于：所述模擬電路模塊包括電源模塊和信號處理電路，電源連接電源模塊，電源模塊連接數(shù)字電路模塊和信號處理電路，數(shù)字電路模塊連接信號處理電路，信號處理電路連接指套式光電傳感器，所述信號處理電路由一階高通濾波電路、二階低通濾波和整形電路，二階低通濾波和整形電路包括第二級運算放大器，第二級運算放大器并聯(lián)一個電位器。本實用新型在信號處理電路中增加可調(diào)節(jié)電位器，可以根據(jù)不同測試者脈搏強弱不同，實時調(diào)節(jié)電位器，提高運算準確度。
【IPC分類】A61B5/02
【公開號】CN204931653
【申請?zhí)枴緾N201520704131
【發(fā)明人】彭翔, 李素珍, 郭濤, 張丹洋, 蔡菲, 張逸君, 阮詩慧
【申請人】國網(wǎng)江西省電力公司南昌供電分公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月11日