[實用新型]基于光聲效應(yīng)的心率測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520312427.5
• 申請日: 2015-05-15
• 公開（公告）號: CN204765618U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒正華;劉國棟;謝志華
• 申請（專利權(quán)）人: 江西科技師范大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0245
• 分類號: A61B5/0245;A61B5/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電子測量領(lǐng)域，具體地指一種基于光聲效應(yīng)的測量方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，心率是醫(yī)學(xué)上廣泛采用的人體健康狀況的評價參數(shù)，傳統(tǒng)的心率測量方式為聽診器測量，然而這種方式非常不方便且誤差較大。隨后出現(xiàn)了通過測量脈搏壓力變化進而測量心率的壓電式心率測量儀，但壓電式的測量儀是接觸式的，操作麻煩，靈敏度得不到保證。

心率表的測量原理常見的有兩種，一種是心動電流測量法，還有一種是光電透射測量法。兩種測量方法均存在一定的缺陷。心動電流測量法的儀器需接觸皮膚并將測量裝置佩戴在胸腔，使用十分不方便。光電透射測量法由于信號極為微弱而非常容易受到外界干擾而造成測量數(shù)據(jù)不準確。而且光在組織中傳輸時，組織存在強散射效應(yīng)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的就是要提供一種基于光聲效應(yīng)的心率測量裝置。

為實現(xiàn)上述方法而設(shè)計的基于光聲效應(yīng)的心率測量裝置，包括中空多環(huán)陣列探測傳感器、信號放大器、隔直與濾波器、可編程增益放大器、微型控制器、近紅外模塊、LCD顯示屏、輔助傳感器模塊和報警器；所述中空多環(huán)陣列探測傳感器、信號放大器、隔直與濾波器、可編程增益放大器、微型控制器和近紅外模塊按照信號的輸入至輸出的流向依順次相連，所述微型控制器的信號輸出端與LCD顯示屏的信號輸入端相連，所述輔助傳感器模塊的信號輸出端與微型控制器的信號輸入端相連，所述微型控制器的的信號輸出端與報警器的信號輸入端相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、便于攜帶、操作方便、能實現(xiàn)心率的實時監(jiān)測等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于各種心率測量場合。

附圖說明

圖1為本方法流程圖。

圖2為本測量裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為一種心率測量表結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

基于光聲效應(yīng)的心率測量方法，包括以下步驟：

1)向生物體發(fā)射正弦連續(xù)波近紅外光光源，并接受生物體被近紅外光激發(fā)而輻射的聲波。探測器用的是近紅外發(fā)光二極管和聲波探測器即中空多環(huán)陣列探測傳感器，當(dāng)近紅外光穿過手腕，光吸收顆粒吸收了強度調(diào)制的光能，其吸收的光能轉(zhuǎn)化成熱能，在顆粒內(nèi)部產(chǎn)生周期性的溫度變化，使這部分物質(zhì)及其鄰近介質(zhì)熱脹冷縮而產(chǎn)生壓力的周期性變化，從而產(chǎn)生聲波，其頻率與光調(diào)制頻率相同。中空多環(huán)陣列探測傳感器可以接收到聲波信號，利用壓電效應(yīng)把聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號，接收到的電信號有強有弱，強弱變化就是頻率，也就是心率，經(jīng)過一系列信號處理后可通過顯示屏顯示測得的心率值。在所述向生物體發(fā)射近紅外光光源，并接收所述生物體對所述近紅外光的放射光信號之后，根據(jù)所述近紅外光激發(fā)而輻射的聲波的強度，調(diào)節(jié)近紅外光光源的發(fā)射強度，提高測量裝置的準確性與自適應(yīng)性。可以采用一個正弦連續(xù)波信號來驅(qū)動半導(dǎo)體激光管發(fā)射近紅外的光源，這樣對比持續(xù)點亮的光源來說可以大大的節(jié)省了本技術(shù)系統(tǒng)的耗電。

2)由于光聲效應(yīng)，入射的近紅外光會產(chǎn)生聲波信號，聲波探測器接收聲波信號，利用壓電效應(yīng)把聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號。對聲波信號進行轉(zhuǎn)換處理，包括轉(zhuǎn)換，比較，濾波，放大，整形等一系列的處理，并獲得對應(yīng)的電信號。處理后的信號經(jīng)過微處理器的數(shù)據(jù)處理，利用中空多環(huán)陣列探測傳感器把聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號。(刪除部分)

3)對電信號進行多點采樣，經(jīng)過一系列信號處理后，結(jié)合相應(yīng)算法，計算獲得相應(yīng)的心率數(shù)據(jù)。例如，將此電信號與近紅外光同頻率的標準正弦電信號比較就可以得到聲波電信號的強弱變化即頻率，這就是心率數(shù)值。

向生物體發(fā)射近紅外光光源，由于近紅外光對生物體血液內(nèi)攜氧血紅細胞和去氧血紅細胞的流動產(chǎn)生的光聲效應(yīng)，以及對血液的其他液體成分產(chǎn)生了光聲效應(yīng)，接收該近紅外光被激發(fā)的超聲波信號，并對該超聲波信號進行轉(zhuǎn)換處理(采樣、比較、濾波、放大)，獲得血液對應(yīng)的強弱變化的電信號S，再對該電信號S進行多點采樣，并根據(jù)內(nèi)部算法計算得出相關(guān)的心率數(shù)據(jù)。其中，內(nèi)部算法由微型控制器分析輔助模塊提供的輔助信號而獲得。本測量方法能適應(yīng)不同的膚色、不同部位以及不同運動狀態(tài)下的心率測量。其中，在向生物體發(fā)射近紅外光光源，并接收所述生物體對所述近紅外光的超聲波信號之后，根據(jù)激發(fā)的超聲波信號的強度，結(jié)合生物體不同的檢測部位、不同的膚色，微型控制器模塊通過調(diào)節(jié)該發(fā)光二極管的發(fā)光強度，選擇該檢測部位最適合的光源發(fā)射強度，從而提高裝置的自適應(yīng)性。