一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)的制作方法
【專利摘要】一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)包括信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器、信號(hào)放大電路、信號(hào)處理器、顯示屏；信號(hào)接收器、信號(hào)放大電路、信號(hào)處理器、顯示屏依次連接，信號(hào)接收器接收信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)；信號(hào)發(fā)射器，其具有紅外線發(fā)射管，向指尖發(fā)出紅外光信號(hào)，紅外線發(fā)射管通過電流控制器與電源形成回路，電流控制器與計(jì)時(shí)器連接;信號(hào)接收器，接收自指尖透射的紅外光信號(hào)；信號(hào)放大電路，對信號(hào)接收器接收的信號(hào)進(jìn)行放大處理；信號(hào)處理器，其具有將信號(hào)放大電路處理后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并傳輸給信號(hào)處理器的AD轉(zhuǎn)換電路；顯示屏，接收信號(hào)處理器輸出的信號(hào)、并顯示在顯示屏上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，利用紅外光線透視采集脈搏信號(hào)，能方便攜帶，其測定準(zhǔn)確性高。
【專利說明】
一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，特別涉及利用光線透視來采集脈搏信的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]脈搏是心腦血管健康的重要指標(biāo)之一。從脈搏中提取的人體生理疾病信息是臨床診斷和治療的重要依據(jù)。脈搏的采集從簡單的用手指感受，到復(fù)雜設(shè)備的提取，方法多種多樣I。從原理上分有以下幾種: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。相比較而言，光電檢測技術(shù)能夠有效避開電磁干擾，具有良好的穩(wěn)定性，而且不會(huì)對被檢測者產(chǎn)生任何傷害，能夠做到非入侵的檢測病人的各種信息2。現(xiàn)在世面上，缺少一種便攜的低成本高準(zhǔn)確度和靈敏度的采用光電檢測技術(shù)的脈搏傳感器，基于這樣的市場需要，展開設(shè)計(jì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，利用紅外光線透視采集脈搏信號(hào)，能方便攜帶，其測定準(zhǔn)確性高。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)包括信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器、信號(hào)放大電路、信號(hào)處理器、顯示屏；
[0005]所述信號(hào)接收器、信號(hào)放大電路、信號(hào)處理器、顯示屏依次連接，信號(hào)接收器接收信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)；
[0006]所述的信號(hào)發(fā)射器，其具有紅外線發(fā)射管，向指尖發(fā)出紅外光信號(hào)，紅外線發(fā)射管通過電流控制器與電源形成回路，電流控制器與計(jì)時(shí)器連接；
[0007]所述的信號(hào)接收器，接收自指尖透射的紅外光信號(hào)；
[0008]所述的信號(hào)放大電路，對信號(hào)接收器接收的信號(hào)進(jìn)行放大處理；
[0009]所述信號(hào)處理器，其具有將信號(hào)放大電路處理后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并傳輸給信號(hào)處理器的AD轉(zhuǎn)換電路；
[0010]所述顯示屏，接收信號(hào)處理器輸出的信號(hào)、并顯示在顯示屏上。
[0011]進(jìn)一步講，信號(hào)放大電路將信號(hào)接收器的微弱正弦電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成方波電流信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步講，紅外脈搏計(jì)還包括信號(hào)調(diào)整電路；
[0013]所述信號(hào)調(diào)整電路，對信號(hào)放大電路放大處理的紅外信號(hào)進(jìn)行濾波、幅度調(diào)整。
[0014]進(jìn)一步講，信號(hào)接收器上集成無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器；
[0015]所述信號(hào)放大電路上集成無線網(wǎng)終接收器，信號(hào)接收器與信號(hào)放大電路通過無線網(wǎng)終發(fā)射器與無線網(wǎng)終接收器連接。
[0016]進(jìn)一步講，紅外脈搏計(jì)還包括固定圈，固定圈套包括套框，套框上設(shè)有滑道，套框與皮膚接觸面設(shè)有緩沖海綿層，緩沖海綿層上設(shè)有透孔，信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器連接在套框上、并能沿滑道滑動(dòng)，信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器通過弧形桿連接。
[0017]還可以，弧形桿為收縮桿。
[0018]進(jìn)一步講，緩沖海綿層上設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽將緩沖海綿層上的透孔連接，環(huán)形槽與套框相接觸面設(shè)有開口、與膚皮接觸面不設(shè)開口，信號(hào)發(fā)射器的光線發(fā)射口插入環(huán)形槽中，信號(hào)接收器的光線接收口插入環(huán)形槽中。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，1、脈搏的測量，需要將脈搏的生物信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。采用光電檢測技術(shù)，意在將脈搏的生物信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饷}沖信號(hào)，后將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行處理。血液主要成分為血紅蛋白和氧合血紅蛋白，血紅蛋白和氧合血紅蛋白對不同波長的光吸收曲線如下，可見兩種物質(zhì)對紅外線吸收相對較弱，相應(yīng)的透射強(qiáng)度較強(qiáng)。用紅外線照射毛細(xì)血管，隨著脈搏的起伏，血管中血紅蛋白和氧合血紅蛋白的數(shù)量在不斷變化，因此透射出來的紅外光線的強(qiáng)度也會(huì)不斷變化，形成光脈沖。采用光敏元件將光脈沖轉(zhuǎn)換為電流的變化，即完成了脈搏信號(hào)的提取。
[0020]2、通過電流控制器來控制信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的紅外線的強(qiáng)度，對于紅外發(fā)射二極管而言流經(jīng)電流越大，發(fā)射紅外線強(qiáng)度越大，紅外線角度越小，即可在一段時(shí)間內(nèi)，采集不同紅外線強(qiáng)度照射脈搏形成的信號(hào)，可以提高脈搏測量的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是信號(hào)發(fā)射器電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是信號(hào)放大整形電路。
[0024]圖4是彳目號(hào)處理和顯不電路。
[0025]圖5是固定圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6是圖5中A-A斷面示意圖。
[0027]如圖，信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20、信號(hào)放大電路30、信號(hào)處理器40、顯示屏50、無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器21、電流控制器11、計(jì)時(shí)器12、固定圈套60、套框61、緩沖海綿層62、透孔63、弧形桿64、環(huán)形槽65。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1中，一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)包括信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20、信號(hào)放大電路30、信號(hào)處理器40、顯示屏50;
[0029]信號(hào)接收器20、信號(hào)放大電路30、信號(hào)處理器40、顯示屏50依次連接，信號(hào)接收器20接收信號(hào)發(fā)射器10發(fā)出的信號(hào)，優(yōu)選的，信號(hào)接收器20上集成無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器21;
[0030]信號(hào)放大電路30上集成無線網(wǎng)終接收器31，信號(hào)接收器20與信號(hào)放大電路30通過無線網(wǎng)終發(fā)射器21與無線網(wǎng)終接收器31連接；
[0031 ]信號(hào)發(fā)射器10(信號(hào)發(fā)射器優(yōu)選的為紅外發(fā)射二極管)，其具有紅外線發(fā)射管，向指尖發(fā)出紅外光信號(hào)，如圖2中，紅外線發(fā)射管10通過電流控制器11與電源形成回路，電流控制器11與計(jì)時(shí)器12連接，工作時(shí)，在計(jì)時(shí)器12上預(yù)先設(shè)置或臨時(shí)設(shè)置電流控制器11工作時(shí)間變化規(guī)律，電流控制器11啟動(dòng)后，其紅外線發(fā)射管10內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化，對于紅外發(fā)射二極管而言流經(jīng)電流越大，發(fā)射紅外線強(qiáng)度越大，紅外線角度越小，在采集脈搏信號(hào)時(shí)，不同的紅外線強(qiáng)度的紅光透射過同一個(gè)需采集數(shù)據(jù)的脈搏，能形成不同紅外線強(qiáng)度的下脈搏的數(shù)據(jù)，即提高后期處理形成最終脈搏數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；
[0032]信號(hào)接收器20，接收自指尖透射的紅外光信號(hào)；
[0033]信號(hào)放大電路30，對信號(hào)接收器接收的信號(hào)進(jìn)行放大處理;優(yōu)選的，信號(hào)放大電路將信號(hào)接收器的微弱正弦電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成方波電流信號(hào);如圖3中，該部分電路選LM358，包括兩個(gè)運(yùn)算放大器，上級信號(hào)由5腳輸入，第一級為閉環(huán)應(yīng)用，放大倍數(shù)為:
[0034]Av=l+(R6右+R5)/R6左
[0035]理論上放大倍數(shù)Av可達(dá)⑴。實(shí)際操作中調(diào)節(jié)變阻器R6試放大效果達(dá)到最好。C6是運(yùn)放輸入補(bǔ)償電容，防止上限頻率因R5的增大而降低，并消除因寄生電容產(chǎn)生的輸出電壓相位的滯后。
[0036]第二級為開環(huán)應(yīng)用，Vcc設(shè)定為5V因此當(dāng)輸入電壓高于2.5V時(shí)輸出高電平，電壓低于2.5V時(shí)輸出低電平，供下級電路處理。
[0037]如圖4中，信號(hào)處理器40，其具有將信號(hào)放大電路處理后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并傳輸給信號(hào)處理器的AD轉(zhuǎn)換電路；
[0038]顯示屏50，接收信號(hào)處理器輸出的信號(hào)、并顯示在顯示屏上。
[0039]優(yōu)選的，紅外脈搏計(jì)還包括信號(hào)調(diào)整電路；
[0040]所述信號(hào)調(diào)整電路，對信號(hào)放大電路放大處理的紅外信號(hào)進(jìn)行濾波、幅度調(diào)整。
[0041]如圖5中，一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)還包括固定圈60，固定圈套60包括套框61，套框61上設(shè)有滑道，套框61與皮膚接觸面設(shè)有緩沖海綿層62，緩沖海綿層62上設(shè)有透孔63，信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20連接在套框61上、并能沿滑道滑動(dòng)，信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20通過弧形桿64連接，優(yōu)選的，弧形桿64為收縮桿。
[0042]如圖6中，優(yōu)選的，緩沖海綿層62上設(shè)有環(huán)形槽65，環(huán)形槽65將緩沖海綿層62上的透孔63連接，環(huán)形槽65與套框61相接觸面設(shè)有開口、與膚皮接觸面不設(shè)開口，信號(hào)發(fā)射器10的光線發(fā)射口插入環(huán)形槽65中，信號(hào)接收器20的光線接收口插入環(huán)形槽65中。
[0043]采集數(shù)據(jù)時(shí)，可以先將套框61套在指尖上，緩沖海綿層62在套框61與指尖的作用下發(fā)生變形，實(shí)現(xiàn)對套框61與指尖接觸面的密封，套框61可以采用強(qiáng)度較大的材料，以保證連接在其上的信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20能沿著滑道自由滑動(dòng)，緩沖海綿層62的厚度可以根據(jù)人體不同手指的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，例如套在大母指上，其緩沖海綿層62厚度是與大母指二短側(cè)邊接處面薄、而與大母指二長邊側(cè)接外面厚，采用這樣的緩沖海綿屋62可以更密封的將套框61套在指尖上，在緩沖海綿層62與指尖上出現(xiàn)間隙(有間隙后，自然光會(huì)通過間隙進(jìn)入套框內(nèi)，干擾信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20發(fā)射或接收紅外線，最終造成測試結(jié)果失真);在將套框61套好后，可以通過滑動(dòng)信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20，采集從位置穿過指尖脈搏后形成的數(shù)據(jù)，這樣可以避免以前在固定位置穿過指尖形受皮膚(手指劃破、起繭等)干擾。
[0044]優(yōu)選的，弧形桿64將信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20連接，可以使信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20能整體移動(dòng)，以防止信號(hào)接收器20接收信號(hào)發(fā)射器10發(fā)出的紅外線穿過指尖的信號(hào)，弧形桿64長度可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，也可以根據(jù)被測對向指尖的粗細(xì)進(jìn)行調(diào)整。
[0045]信號(hào)發(fā)射器10的光線發(fā)射口插入環(huán)形槽65中，信號(hào)接收器20的光線接收口插入環(huán)形槽65中，可以避免自然光或其它光對信號(hào)發(fā)射器10、信號(hào)接收器20的干擾。信號(hào)發(fā)射器10通過透孔發(fā)射紅外線、信號(hào)接收器20通過透孔接收穿過指尖的紅外線信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，其特征在于:所述紅外脈搏計(jì)包括信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器、信號(hào)放大電路、信號(hào)處理器、顯示屏； 所述信號(hào)接收器、信號(hào)放大電路、信號(hào)處理器、顯示屏依次連接，信號(hào)接收器接收信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)； 所述的信號(hào)發(fā)射器，其具有紅外線發(fā)射管，向指尖發(fā)出紅外光信號(hào)，紅外線發(fā)射管通過電流控制器與電源形成回路，電流控制器與計(jì)時(shí)器連接； 所述的信號(hào)接收器，接收自指尖透射的紅外光信號(hào)； 所述的信號(hào)放大電路，對信號(hào)接收器接收的信號(hào)進(jìn)行放大處理； 所述信號(hào)處理器，其具有將信號(hào)放大電路處理后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并傳輸給信號(hào)處理器的AD轉(zhuǎn)換電路； 所述顯示屏，接收信號(hào)處理器輸出的信號(hào)、并顯示在顯示屏上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，其特征在于:所述信號(hào)放大電路將信號(hào)接收器的微弱正弦電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成方波電流信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，其特征在于:所述紅外脈搏計(jì)還包括信號(hào)調(diào)整電路； 所述信號(hào)調(diào)整電路，對信號(hào)放大電路放大處理的紅外信號(hào)進(jìn)行濾波、幅度調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，其特征在于:所述信號(hào)接收器上集成無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器； 所述信號(hào)放大電路上集成無線網(wǎng)終接收器，信號(hào)接收器與信號(hào)放大電路通過無線網(wǎng)終發(fā)射器與無線網(wǎng)終接收器連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，其特征在于:所述紅外脈搏計(jì)還包括固定圈，固定圈套包括套框，套框上設(shè)有滑道，套框與皮膚接觸面設(shè)有緩沖海綿層，緩沖海綿層上設(shè)有透孔，信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器連接在套框上、并能沿滑道滑動(dòng)，信號(hào)發(fā)射器、信號(hào)接收器通過弧形桿連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，其特征在于:所述弧形桿為收縮桿。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于單片機(jī)的紅外脈搏計(jì)，其特征在于:所述緩沖海綿層上設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽將緩沖海綿層上的透孔連接，環(huán)形槽與套框相接觸面設(shè)有開口、與膚皮接觸面不設(shè)開口，信號(hào)發(fā)射器的光線發(fā)射口插入環(huán)形槽中，信號(hào)接收器的光線接收口插入環(huán)形槽中。
【文檔編號(hào)】A61B5/02GK205658894SQ201620344971
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】陳文明
【申請人】湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院