[發明專利]一種方波調制光電容積脈搏波測量裝置和測量方法

有效

• 申請號: 201110236392.8
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102389313A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 李剛;周梅;劉近貞;郝麗玲;林凌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;A61B5/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及一種方波調制光電脈搏容積波測量裝置和測量方法。

背景技術

光電容積脈搏波(Photo?Plethysmo?Graphy，以下簡稱PPG)是一種重要的生理信號，廣泛地應用對心血管系統和血液成分進行分析。如對血氧飽和度的測量中就是采用2種或2種以上的LED(發光二極管)測量PPG而實現的。在這些測量中通常采用時分方式采集PPG并消除背景光的干擾。

發明人在實現本發明的過程中發現，現有技術中至少存在以下缺點和不足：

現有的多波長PPG的測量方法存在電路結構復雜、器件和工藝要求高、調試困難、可靠性低、計算量大以及結果不夠準確等缺點。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種方波調制光電容積脈搏波測量裝置和測量方法，該測量裝置和測量方法可以實現高精度測量，且電路結構簡單、器件和工藝要求低、調試容易、可靠性高、計算量小等優點，詳見下文描述：

本發明提供了一種方波調制光電容積脈搏波測量裝置，所述光電容積脈搏波測量裝置包括：微處理器、至少2種發光二極管、光敏器件、電流/電壓轉換放大器和模數轉換器，

所述微處理器輸出不同頻率且成2倍比率關系的方波，所述方波驅動所述至少2種發光二極管，所述發光二極管發出的光經被測手指后被所述光敏器件接收，所述光敏器件轉換成電壓信號，所述電壓信號經所述電流/電壓轉換放大器轉換成預設幅值電壓信號，所述模數轉換器將所述預設幅值電壓信號轉換成數字信號，所述微處理器對所述數字信號進行處理，獲取光電容積脈搏波及其谷值和峰值，通過所述谷值和所述峰值得到光譜值。

所述微處理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一種。

本發明提供了一種方波調制光電容積脈搏波測量方法，所述方法包括以下步驟：

(1)微處理器采用不同頻率且成2倍比率關系的方波驅動至少2種發光二極管；

(2)所述發光二極管發出的光經過被測手指后由光敏器件接收轉換成電壓信號，所述電壓信號經過電流/電壓轉換放大器放大成預設幅值電壓信號；

(3)所述預設幅值電壓信號經模數轉換器轉換成數字信號送入所述微處理器；

(4)所述微處理器對所述數字信號進行分離處理得到光電容積脈搏波并消除背景光的干擾；

(5)根據所述光電容積脈搏波獲取谷值和峰值；

(6)對所述谷值和所述峰值進行計算得到吸光度差值，通過所述吸光度差值獲取光譜值。

本發明提供的一種方波調制光電容積脈搏波測量裝置和測量方法，與現有技術相比具有如下的優點：

本發明依據朗伯-比爾定律，采用方波頻分調制和數字解調技術設計一種方波調制多波長發光二極管的光電容積脈搏波及其谷值和峰值，通過谷值和峰值得到光譜值的裝置和測量方法，具有測量精確、電路簡單、無需調試、工藝性好以及成本低廉的特點。

附圖說明

圖1為本發明提供的計算吸光度的原理示意圖；

圖2為本發明提供的一種方波調制光電容積脈搏波測量裝置的結構示意圖；

圖3為本發明提供的分離不同波長光電容積脈搏波的示意圖；

圖4為本發明提供的一種方波調制光電容積脈搏波測量方法的流程圖；

圖5為本發明提供的一種方波調制光電容積脈搏波測量裝置的另一結構示意圖。

附圖中各標號所代表的部件列表如下：

1：微處理器；??????????2：發光二極管；

3：光敏器件；??????????4：電流/電壓轉換放大器；

5：模數轉換器；????????PX.1：I/O口；

PX.2：I/O口；??????????PX.n：I/O口；

PX.3：I/O口；?????????????PX.4：I/O口；

R1：第一電阻；????????????VCC：電源；

R2：第二電阻；????????????R3：第三電阻；

R4：第四電阻；????????????R5：第五電阻；

R6：第六電阻；????????????C1：第一電容；

C2：第二電容；????????????D1：第一發光二極管；

D2：第二發光二極管；??????D3：第三發光二極管；

D4：第四發光二極管；??????A1：運算放大器；

PY口：I/O口。

具體實施方式