[發(fā)明專利]一種脈搏及血紅細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)儀及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611143660.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106691410A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王茗祎;曾亞光;韓定安;張庭振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): A61B5/0205
• 分類號(hào): A61B5/0205;A61B5/1455;A61B5/024
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司44214
• 代理人: 吝秀梅,李彥孚

1.一種脈搏及血紅細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，包括夾指裝置，夾指裝置一端開(kāi)口且內(nèi)設(shè)有腔體，腔體的上、下表面分別相對(duì)設(shè)有紅外光源和光電探測(cè)器，夾指裝置依次與儲(chǔ)存運(yùn)算裝置和顯示裝置連接；

夾指裝置，用于夾緊被測(cè)試者的手指指肚部分；

紅外光源，用于照射被測(cè)者的手指并透射出原始光強(qiáng)度信號(hào)；

光電探測(cè)器，用于接收紅外光源發(fā)出的原始光強(qiáng)度信號(hào)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以采集像素范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)并將電信號(hào)傳到儲(chǔ)存運(yùn)算裝置；

儲(chǔ)存運(yùn)算裝置，用于儲(chǔ)存和處理原始光強(qiáng)度信號(hào)；

顯示裝置，用于顯示經(jīng)儲(chǔ)存運(yùn)算裝置處理后的脈搏數(shù)據(jù)和血紅細(xì)胞濃度數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏及血紅細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述夾指裝置的腔體呈U型，腔體的下表面設(shè)有一排或多排所述光電探測(cè)器，光電探測(cè)器沿橫向排列的寬度小于人體手指寬度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏及血紅細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述紅外光源與光電探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)且平齊。

4.一種脈搏及血紅細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)方法，使用如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的脈搏及血紅細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其特征在于，包括以下步驟：

S1.將所述光電探測(cè)器的采集速率設(shè)置為F>350fps；

S2.采集被測(cè)部位經(jīng)紅外光源照射后透射出來(lái)光的強(qiáng)度信號(hào)并儲(chǔ)存，該強(qiáng)度信號(hào)是未處理、包含心跳信息的原始光強(qiáng)度信號(hào)；

S3.對(duì)S2中所得的光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，其中包括去除噪聲，采用傅里葉變換方法獲取頻域上的信號(hào)；

S4.對(duì)S3中經(jīng)預(yù)處理所得的信號(hào)，采用基于信號(hào)強(qiáng)度頻域調(diào)制方法計(jì)算出調(diào)制深度，算出的調(diào)制深度為實(shí)時(shí)調(diào)制深度；

S5.設(shè)光電探測(cè)器有n個(gè)，將S4中得到的n個(gè)調(diào)制深度求平均，則求平均調(diào)制深度，從而得出實(shí)時(shí)血紅細(xì)胞濃度，算出的平均調(diào)制深度是實(shí)時(shí)的，同時(shí)將時(shí)間和平均調(diào)制深度用坐標(biāo)表示；

S6.對(duì)S5中得到的平均調(diào)制深度進(jìn)行快速傅里葉變換得到頻域圖，再讀峰，得到脈搏數(shù)據(jù)，并由顯示裝置顯示脈搏數(shù)據(jù)和血紅細(xì)胞濃度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈搏及血紅細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述S1中光電探測(cè)器的采集速率的設(shè)置是基于以下原理：正常人的最大脈搏在210次每分鐘，設(shè)一分鐘內(nèi)采集100幀的數(shù)據(jù)，而光電探測(cè)器的采集速度F要大于脈搏的速度：100/F<60/210，得F>350fps；

所述S2中光強(qiáng)度信號(hào)的采集是被測(cè)者將一根手指放入夾指裝置中，夾指裝置上表面的紅外光源照射被測(cè)手指，由夾指裝置下表面的光電探測(cè)器接收原始的光強(qiáng)度信號(hào)；

所述S3中對(duì)原始光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換(簡(jiǎn)稱FFT)得到頻域信號(hào)頻譜強(qiáng)度I^j(u)：每次取m張數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT，每相鄰兩個(gè)信號(hào)值之間隔10張數(shù)據(jù)，即對(duì)第(1+10(j-1))張數(shù)據(jù)到第(m+10(j-1))張數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT后得到第j個(gè)信號(hào)值，可用如下關(guān)系式表示：

$I^j\left(u\right)=FFT\&lsqb;I{\left(t_i\right)}_{i=\&lsqb;(j-1)*10+1,(j-1)*10+m\&rsqb;}\&rsqb;=I_d^j\left(u\right)+I_s^j\left(u\right)$

其中，j是信號(hào)值排序，t是時(shí)間，u是頻率，表示第j個(gè)頻域動(dòng)態(tài)信號(hào)，表示第j個(gè)頻域靜態(tài)信號(hào)；

所述S4中基于強(qiáng)度信號(hào)的頻域調(diào)制方法是：取S3中得到的各個(gè)信號(hào)值頻譜強(qiáng)度I^j(u)，包含靜態(tài)頻率和動(dòng)態(tài)頻率，分別提取一定范圍內(nèi)靜態(tài)頻域的頻率和動(dòng)態(tài)頻域的頻率并求強(qiáng)度，再把提取到的動(dòng)態(tài)頻率強(qiáng)度比靜態(tài)頻率強(qiáng)度得到調(diào)制深度，而調(diào)制深度與血紅細(xì)胞濃度成正比例關(guān)系，得出血紅細(xì)胞濃度；

所述S5中，在n個(gè)光電探測(cè)器的情況下，所有信號(hào)值排序與時(shí)間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將S4中得到的調(diào)制深度求平均值，平均調(diào)制深度MD^j的公式可表示為：

${\mathrm{MD}}^j=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{MD}}_i^j=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\frac{\&lt;I_d^j\left(u\right){\&gt;}_i}{\&lt;I_s^j\left(u\right){\&gt;}_i};$

所述S6中，得到的平均調(diào)制深度值即為時(shí)域上的平均調(diào)制深度值，對(duì)MD^j進(jìn)行FFT，F(xiàn)FT(MD^j)＝A(δ(f+f₀)+δ(f-f₀))

再讀峰求出被測(cè)者的脈搏頻率f，其中A為頻譜信號(hào)幅值，f₀為峰值所對(duì)應(yīng)的頻率。