CN104434077A - 一种车载心率监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种车载心率监测装置，车辆方向盘上安装有脉搏波信号光电传感器，所述脉搏波信号光电传感器将采集信号经处理电路输送至显示器显示。本发明具有以下优点：1、驾驶员操作方向盘时，自动采集驾驶员的脉搏波数据，便于驾驶员实时监测心率；2、在驾驶员相对放松的情况下更准确的监测心率，对心率异常情况及时向驾驶员提供反馈，以免影响安全驾驶；3、心率监测装置与方向盘相结合，便于驾驶员使用，实现无创监测，健康监控。
Description
技术领域
本发明涉及车载医疗设备技术领域，具体涉及一种车载心率监测装置及方法。
背景技术
随着社会经济的发展，汽车成为人们最常用的交通工具，人们对汽车品质越来越重视，对汽车内外配置的创新性、安装便利性等要求也越来越高。同时现代人也越来越关注自己的健康却苦于没更多时间和精力去医院做体检，因此很难及时发现自身的健康问题，而对于身体状况不佳的驾驶者很容易在行驶过程中发生交通事故，造成对自己及他人的伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种使方向盘有测量人体心率的功能，帮助使用者实时监测自己的健康状况的装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种车载心率监测装置，车辆方向盘上安装有脉搏波信号光电传感器，所述脉搏波信号光电传感器将采集信号经处理电路输送至显示器显示。
所述脉搏波信号光电传感器设有两个，分别位于方向盘正放时两侧位置的方向盘内侧，且方向盘安装有脉搏波信号光电传感器的位置具有标记。
车辆的中央扶手箱上设有采集乘客心率信号的脉搏波信号光电传感器，且经过处理电路输送至显示器显示。
所述处理电路自脉搏波信号光电传感器输出端至显示器输入端依次设有放大电路、低通滤波器电路、陷波器、积分比较电路和数据处理电路。
所述显示器为车载中央显示屏，且车载心率监测装置以车载音响和车内氛围灯作为报警装置。
基于车载心率监测装置的监测方法如下：
步骤1、车辆启动后，通过脉搏波信号光电传感器采集驾驶员心率；
步骤2、处理电路将信号转换成视频信号输送至显示器显示；
步骤3、处理电路将采集的信号与预存正常阈值比对，若采集信号在阈值之外，则发出报警信号；
步骤4、车辆熄火后装置关闭。
所述步骤3中发出报警信号同时开启车载通信装置，同时给予语言提示是否取消远程求救，若在预设时间内未取消远程求救，则车载通信装置向外发出求救信号，若在预设时间内已取消远程求救，则关闭车载通信装置。
本发明的结构精简，使用方便，当正常驾驶情况下，驾驶员在驾驶的过程中手握方向盘，在此期间，当手指接触到方向盘上的传感器时，传感器测量食指处的脉搏波波动，经过数据处理便可得知驾驶员目前的脉搏波和心率是否在正常范围内，从而达到对人体生理参数的实时监测及显示；
具体来说具有以下优点：1、驾驶员操作方向盘时，自动采集驾驶员的脉搏波数据，便于驾驶员实时监测心率；2、在驾驶员相对放松的情况下更准确的监测心率，对心率异常情况及时向驾驶员提供反馈，以免影响安全驾驶；3、心率监测装置与方向盘相结合，便于驾驶员使用，实现无创监测，健康监控。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1是本发明实施例中所述车载心率监测装置原理框图。
具体实施方式
脉搏波无创检测技术已经在全世界范围内得到了广泛的应用，人体进行脉搏波检测的常用部位有颈、桡、踝、股和指等。通常在测量时需要将传感装置手动固定在被测量部位，不能自动进行检测。在这些测量部位中手指最为灵活，所以当采用触动式测量时最好的方法就是选用食指作为测量对象。传统的便携式脉搏波以及心率测量仪器通常将传感装置直接连到显示装置上，这样不仅限制了仪器的空间，还对人们的生活造成了一定的不便。本专利采用将传感器和方向盘结合的方式，在很大程度上方便了仪器的安装和移动，提高了仪器的美观程度，为使用者带来了便利。
车载心率监测装置是在车辆方向盘上安装有脉搏波信号光电传感器，脉搏波信号光电传感器优选设置两个，分别位于方向盘正放时两侧位置的方向盘内侧，因为正常操作方向盘时，左手放在九点钟位置，右手放在三点钟位置。双手轻握方向盘时，左右拇指自然伸直，其余四指由里向外轻握方向盘，左手食指接触到方向盘左侧中间边缘处，在此位置嵌入脉搏波信号光电传感器。可以在方向盘安装有脉搏波信号光电传感器的位置具有标记，例如采用与方向盘颜色不相同的色彩标记，方便驾驶员有意识的进行自我测量。
脉搏波信号光电传感器采用反射式传感器，红外发光二极管作为红外光源，光敏三极管作为接收元件，组成红外发射接收对管。光源从红外发光二极管发出后，透过皮肤组织，除一部分光被皮肤、肌肉、血液和指甲等吸收外，剩余部分由血液反射回，由光敏三极管转换为电信号，传感器外部覆盖了一层滤光片，对外部光源进行过滤。
脉搏波信号光电传感器将采集信号经处理电路输送至显示器显示，处理电路用于信号处理，这是由于从人体手指采集到的生理信号十分微弱，其幅度一般在微伏到毫伏的数量级范围，而且在测试过程中由于肢体动作以及较强的工频干扰而产生大量的噪声。
处理电路自脉搏波信号光电传感器输出端至显示器输入端依次设有放大电路、低通滤波器电路、陷波器、积分比较电路和数据处理电路。
放大电路将采集到的脉搏信号进行高倍放大，低通滤波器电路根据脉搏波的频率特点，其频率主要集中在0.1到8Hz之间，为了滤除工频及其他电磁干扰，将信号通过低通滤波器，经过滤波后的脉搏波去除了杂波等电磁信号的干扰，采集到的脉搏波被处理后，波形比较平滑，同时波形的形状与幅值基本没变，经过滤波后的信号传输到陷波电路。对于工频干扰，采用对称性双T阻容有源陷波器对其专门滤除。再通过积分比较电路整形之后便可以得到标准的0～5V脉冲信号。
数据处理电路把采集到的连续脉搏波信号，按单个完整周期的脉搏波波形进行分离，采用五点差分阈值法以得到脉搏波波形的起始点，提取单波，得到脉搏波波形的极值点和周期，以计算心率，同时将脉搏波信号及计算出的心率数据传输到心率报警器和液晶显示屏。
电路调试主要是对输入的脉搏信号进行滤波和放大，调试的效果直接关系到数据采集的精确度。通过测试可以得知，脉搏信号中存在严重的噪声干扰，放大电路的设计至关重要。陷波器对工频干扰起到了很好的抑制作用。通过积分比较电路对脉搏信号整形可以得到标准的脉冲信号。在测量过程中，传感器采集到的脉搏信号十分微弱，容易受到外界环境干扰，因此需要对脉搏传感器的干扰噪声进行分析。光电式脉搏传感器的主要有测量环境光干扰、电磁干扰、测量过程运动噪声干扰。为了减少环境光对脉搏信号测量的影响，同时考虑到传感器使用的方便性，内嵌于方向盘中，传感器的整个外壳采用不透光的介质和颜色，尽量减小外界环境光的影响。通过光电转换得到的包含脉搏信息的电信号一般比较微弱，容易受到外界电磁信号的干扰，因此对硬件电路进行适当的屏蔽处理。脉搏信号变化缓慢，特别容易受到工频信号的干扰，利用陷波器有效地解决了这一问题。在测量过程当中，方向盘和手指更紧的接触减少了相对运动，降低了运动噪声。
此外，为方便车内乘客娱乐性的测量自己心率，在车辆的中央扶手箱上设有采集乘客心率信号的脉搏波信号光电传感器，且也经过处理电路输送至显示器显示。这样既能检测乘客身体状态，同时也增加一定趣味性，同时安装在扶手箱上可以方便后排乘客和副驾乘客同时使用。
基于上述车载心率监测装置的监测方法如下：
步骤1、车辆启动后，通过脉搏波信号光电传感器采集驾驶员心率；
步骤2、处理电路将信号转换成视频信号输送至显示器显示；
步骤3、处理电路将采集的信号与预存正常阈值比对，若采集信号在阈值之外，则发出报警信号；
步骤4、车辆熄火后装置关闭。
其中步骤3中发出报警信号同时开启车载通信装置，同时给予语言提示是否取消远程求救，若在预设时间内未取消远程求救，则车载通信装置向外发出求救信号，若在预设时间内已取消远程求救，则关闭车载通信装置。通信装置可以和车辆急救中心或设定的中心通信，发出求救信号，能够在发生突发状况驾驶员无法呼救的情况下进行求救。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种车载心率监测装置，其特征在于：车辆方向盘上安装有脉搏波信号光电传感器，所述脉搏波信号光电传感器将采集信号经处理电路输送至显示器显示。
2.根据权利要求1所述的车载心率监测装置，其特征在于：所述脉搏波信号光电传感器设有两个，分别位于方向盘正放时两侧位置的方向盘内侧，且方向盘安装有脉搏波信号光电传感器的位置具有标记。
3.根据权利要求2所述的车载心率监测装置，其特征在于：车辆的中央扶手箱上设有采集乘客心率信号的脉搏波信号光电传感器，且经过处理电路输送至显示器显示。
4.根据权利要求1、2或3所述的车载心率监测装置，其特征在于：所述处理电路自脉搏波信号光电传感器输出端至显示器输入端依次设有放大电路、低通滤波器电路、陷波器、积分比较电路和数据处理电路。
5.根据权利要求4所述的车载心率监测装置，其特征在于：所述显示器为车载中央显示屏，且车载心率监测装置以车载音响和车内氛围灯作为报警装置。
6.基于车载心率监测装置的监测方法，其特征在于：
步骤1、车辆启动后，通过脉搏波信号光电传感器采集驾驶员心率；
步骤2、处理电路将信号转换成视频信号输送至显示器显示；
步骤3、处理电路将采集的信号与预存正常阈值比对，若采集信号在阈值之外，则发出报警信号；
步骤4、车辆熄火后装置关闭。
7.基于车载心率监测装置的监测方法，其特征在于：所述步骤3中发出报警信号同时开启车载通信装置，同时给予语言提示是否取消远程求救，若在预设时间内未取消远程求救，则车载通信装置向外发出求救信号，若在预设时间内已取消远程求救，则关闭车载通信装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150325 |