專利名稱：光電式心率測(cè)量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及心率測(cè)量技術(shù)，尤其是一種基于光電信號(hào)的心率測(cè)量電路。
背景技術(shù)：
心率是反應(yīng)人體健康狀況的一項(xiàng)重要參數(shù)?，F(xiàn)有的測(cè)量心率的方法主要包括診脈或者聽(tīng)診器。這樣的測(cè)量方法均依靠人為統(tǒng)計(jì)一分鐘內(nèi)的心跳或脈動(dòng)次數(shù)，存在較大的誤差。另外，當(dāng)采用聽(tīng)診器測(cè)量時(shí)，聽(tīng)診器聽(tīng)筒需要盡可能的貼近患者皮膚，尤其是冬天時(shí)，為患者帶來(lái)很多不便。如果患者為兒童，由于聽(tīng)筒冰涼，兒童經(jīng)常哭鬧，使得診斷難以進(jìn)行。
根據(jù)朗伯比爾(Lamber Beer)定律，物質(zhì)在一定波長(zhǎng)處的吸光度和它的濃度成正比。那么我們可以合理推斷當(dāng)恒定波長(zhǎng)的光照射到人體組織上時(shí)，通過(guò)人體組織吸收、反射衰減后測(cè)量到的光強(qiáng)將在一定程度上反映出被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征。
本領(lǐng)域技術(shù)人員均知曉心率與脈搏是同步的，故測(cè)量人體心率等效于測(cè)量脈搏。 而脈搏主要有人體動(dòng)脈舒張和收縮產(chǎn)生的，在人體指尖，組織的動(dòng)脈成分含量較高，而且指尖厚度相對(duì)其他人體組織而言比較薄，透過(guò)手指后檢測(cè)到的光強(qiáng)相對(duì)較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷以及朗伯比爾(Lamber Beer)定律提供一種用于人體指尖的光電式心率測(cè)量裝置。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的包括光電式傳感器、信號(hào)預(yù)處理單元、以及數(shù)據(jù)處理單元；所述光電式傳感器包括紅外線發(fā)射電路以及紅外線接收電路；紅外線接收電路的信號(hào)輸出端與信號(hào)預(yù)處理單元的輸入端連接；信號(hào)預(yù)處理單元的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
優(yōu)選地，所述光電式傳感器位于檢測(cè)盒中，所述檢測(cè)盒一側(cè)的中心開(kāi)有孔，孔直徑為I. 5^1. 8cm ;檢測(cè)盒內(nèi)，具有上隔板及下隔板；上隔板位于孔的上方，下隔板位于孔的下方；且上隔板及下隔板上均有大小相同的通孔，且所述的兩個(gè)通孔中心連線豎直向下；在上隔板的通孔上還安裝有聚光透鏡；檢測(cè)盒內(nèi)部上隔板上方的空間中固定有紅外線發(fā)射電路；在檢測(cè)盒內(nèi)部下隔板下方的空間中固定安裝有紅外線接收電路。
優(yōu)選地，所述紅外線發(fā)射電路包括開(kāi)關(guān)、聚光元件、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓管、第一限流電阻及第二限流電阻；所述發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)開(kāi)關(guān)與直流電壓源連接；發(fā)光二極管的陰極通過(guò)第一限流電阻與地連接；所述穩(wěn)壓管的陰極通過(guò)第二限流電阻與直流電壓源連接，穩(wěn)壓管的陽(yáng)極接地；所述發(fā)光二極管位于聚光透鏡的正上方。
優(yōu)選地，紅外線接收電路包括光電三極管及第三電阻；所述光電三極管的集電極與直流電壓源連接發(fā)射極接地；所述光電三極管位于下隔板通孔的正下方。
優(yōu)選地，所述下隔板的通孔上也設(shè)置有聚光透鏡。
優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元包括濾波電路及放大電路；所述濾波電路的輸入端與紅外線接收電路的輸出端連接；濾波電路的輸出端與放大電路的輸入端連接；放大電路的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元包括濾波電路及放大電路；所述放大電路的輸入端與紅外線接收電路的輸出端連接；放大電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接；濾波電路的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元包括計(jì)數(shù)器及中央處理器；計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)輸入端與第三電阻的任意一端連接；計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)輸出端與中央處理器的輸入端連接。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是檢測(cè)方便，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于攜帶，本發(fā)明還提供了一種改進(jìn)的檢測(cè)盒結(jié)構(gòu)，使得檢測(cè)精度大大提聞。


本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中圖I是本發(fā)明原理框圖。
圖2是本發(fā)明檢測(cè)盒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是紅外線發(fā)射電路電路圖。
圖4是紅外線接收電路電路圖。
圖中標(biāo)記1為檢測(cè)盒殼體；2為側(cè)壁上的孔；3為上隔板；4為下隔板；5為上隔板通孔；6為下隔板通孔；7為紅外線發(fā)射電路；8為紅外線接收電路。
具體實(shí)施方式
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
如圖1，本發(fā)明包括光電式傳感器、信號(hào)預(yù)處理單元以及數(shù)據(jù)處理單元；所述光電式傳感器包括紅外線發(fā)射電路以及紅外線接收電路；紅外線接收電路的信號(hào)輸出端與信號(hào)預(yù)處理單元的輸入端連接；信號(hào)預(yù)處理單元的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
其中，所述紅外線發(fā)射電路的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是這樣的包括開(kāi)關(guān)K、發(fā)光二極管D1、穩(wěn)壓管D2、限流電阻Rl及限流電阻R2 ;所述發(fā)光二極管Dl的陽(yáng)極通過(guò)開(kāi)關(guān)K與直流電壓源連接；發(fā)光二極管Dl的陰極通過(guò)限流電阻Rl與地連接；所述穩(wěn)壓管D2的陰極通過(guò)限流電阻R2與直流電壓源連接，穩(wěn)壓管D2的陽(yáng)極接地。
紅外線接收電路的優(yōu)選結(jié)構(gòu)可以是這樣包括光電三極管Ql及電阻R3 ;所述光電三極管Ql的集電極與直流電壓源連接，其發(fā)射極接地。
為了防止在測(cè)量過(guò)程中人體手指相對(duì)于檢測(cè)光源產(chǎn)生位移，本發(fā)明還提出了專用的檢測(cè)盒。如圖2，本發(fā)明中的檢測(cè)盒結(jié)構(gòu)是這樣的所述檢測(cè)盒可以是任意形狀的盒子， 其一側(cè)的中心開(kāi)有孔2，孔直徑為I. 5 1. 8cm，便于人體手指進(jìn)入，但又具有一定的限位效果O
檢測(cè)盒內(nèi)，具有上隔板3及下隔板4，或者是上限位臺(tái)及下限位臺(tái)。具體的，以側(cè)壁上的開(kāi)孔2為界，上隔板3水平安裝于檢測(cè)盒內(nèi)部且位于孔2的上方，與孔2的上邊緣對(duì)齊或相切，下隔板4水平安裝檢測(cè)盒內(nèi)部且位于孔2的下方，與孔2的下邊緣對(duì)齊或相切。且上隔板3及下隔板4上均有大小相同的通孔5、6，通孔5、6的作用是使光線通過(guò)，所以所述的兩個(gè)通孔5、6中心連線因豎直向下，以確保紅外光線能通過(guò)上隔板的通孔透過(guò)手指進(jìn)入下隔板通孔正下方的紅外線接收器，如光電三極管。
優(yōu)選地，可以在在上隔板的通孔5上安裝有聚光透鏡，使得紅外光較為集中，提高光強(qiáng)。
檢測(cè)盒內(nèi)部上隔板3上方的空間中固定有紅外線發(fā)射電路7，光電二極管位于上隔板通孔的正上方。在檢測(cè)盒內(nèi)部下隔板4下方的空間中固定安裝有紅外線接收電路8。 所述下隔板4的通孔上也可以設(shè)置有聚光透鏡，從而提高檢測(cè)靈敏度。
本裝置中的信號(hào)處理單元包括濾波電路及放大電路；所述濾波電路用于濾除信號(hào)中的高頻干擾；具體的，濾波電路可以是一截止頻率為200Hz的低通濾波器。濾波電路的輸入端與光電式傳感器的輸出端連接，濾波電路的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的作用是將信號(hào)適當(dāng)放大，放大電路的作用是為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)匹配，其增益的設(shè)定有賴于光電三極管集電極連接的直流電壓源大小及數(shù)據(jù)處理單元能夠識(shí)別信號(hào)的大小，若直流電源為3. 3V，數(shù)據(jù)處理單元能夠處理的信號(hào)范圍為0、V，則將紅外線接收電路輸出的信號(hào)放大2倍則能較好的實(shí)現(xiàn)信號(hào)匹配。在本部分的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難知曉，若紅外線接收電路輸出的信號(hào)大小范圍與數(shù)據(jù)處理單元能夠接收的信號(hào)大小范圍一致時(shí)，可以去掉放大電路，從而得到更加精簡(jiǎn)的心率測(cè)量裝置。在本部分的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣可以合理預(yù)測(cè)到，放大電路及濾波電路的連接順序是可以顛倒的。
本發(fā)明中的所述數(shù)據(jù)處理單元包括計(jì)數(shù)器及中央處理器；計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)輸入端與電阻R3的任意一端連接；計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)輸出端與中央處理器的輸入端連接。中央處理器進(jìn)一步將心率輸出至上級(jí)電路繼續(xù)處理或者通過(guò)顯示設(shè)備顯示。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，包括光電式傳感器、信號(hào)預(yù)處理單元以及數(shù)據(jù)處理單元；所述光電式傳感器包括紅外線發(fā)射電路以及紅外線接收電路；紅外線接收電路的信號(hào)輸出端與信號(hào)預(yù)處理單元的輸入端連接；信號(hào)預(yù)處理單元的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，所述光電式傳感器位于檢測(cè)盒中，所述檢測(cè)盒一側(cè)壁上的中心開(kāi)有孔，孔直徑為I. 5^1. 8cm ;檢測(cè)盒內(nèi)，具有上隔板及下隔板；上隔板水平固定于檢測(cè)盒內(nèi)且位于孔的上方，上隔板與孔的上邊緣對(duì)齊；下隔板水平固定于檢測(cè)盒內(nèi)且位于孔的下方，下隔板與孔的下邊緣對(duì)齊；且上隔板及下隔板上均有大小相同的通孔，且所述的兩個(gè)通孔中心連線豎直向下；在上隔板的通孔上還安裝有聚光透鏡；檢測(cè)盒內(nèi)部上隔板上方的空間中固定有紅外線發(fā)射電路；在檢測(cè)盒內(nèi)部下隔板下方的空間中固定安裝有紅外線接收電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，所述紅外線發(fā)射電路包括開(kāi)關(guān)、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓管、第一限流電阻及第二限流電阻；所述發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)開(kāi)關(guān)與直流電壓源連接；發(fā)光二極管的陰極通過(guò)第一限流電阻與地連接；所述穩(wěn)壓管的陰極通過(guò)第二限流電阻與直流電壓源連接，穩(wěn)壓管的陽(yáng)極接地；所述發(fā)光二極管位于聚光透鏡的正上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，紅外線接收電路包括光電三極管及第三電阻；所述光電三極管的集電極與直流電壓源連接發(fā)射極接地；所述光電三極管位于下隔板通孔的正下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，所述下隔板的通孔上也設(shè)置有聚光透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括濾波電路及放大電路；所述濾波電路的輸入端與紅外線接收電路的輸出端連接；濾波電路的輸出端與放大電路的輸入端連接；放大電路的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括濾波電路及放大電路；所述放大電路的輸入端與紅外線接收電路的輸出端連接；放大電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接；濾波電路的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電式心率測(cè)量裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括計(jì)數(shù)器及中央處理器；計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)輸入端與第三電阻的任意一端連接；計(jì)數(shù)器的脈沖個(gè)數(shù)輸出端與中央處理器的輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了光電式心率測(cè)量電路，涉及心率測(cè)量技術(shù)，本發(fā)明的目的是根據(jù)朗伯比爾(LamberBeer)定律提供一種用于便于攜帶，測(cè)量方便的人體指尖的光電式心率測(cè)量裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的包括光電式傳感器、信號(hào)預(yù)處理單元、以及數(shù)據(jù)處理單元；所述光電式傳感器包括紅外線發(fā)射電路以及紅外線接收電路；紅外線接收電路的信號(hào)輸出端與信號(hào)預(yù)處理單元的輸入端連接；信號(hào)預(yù)處理單元的輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接。
文檔編號(hào)A61B5/0245GK102973259SQ20121050173
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者劉慶國(guó) 申請(qǐng)人:劉慶國(guó)