CN105595984A - 心率检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种心率检测装置，包括手指夹、信号采集放大电路、单片机、WIFI模块和安装在智能设备上的智能APP，所述手指夹连接有显示屏，且所述手指夹内安装有电池；所述电池分别与信号采集放大电路、单片机和WIFI模块电连接，信号采集放大电路的输出端与单片机的外部中断口连接，单片机的输出端分别与WIFI模块和显示屏电连接，单片机通过WIFI模块与智能设备无线通讯连接，且智能APP通过WIFI模块获取心率信息。病人可以使用该装置每天检测心率，得到的心率数据通过智能APP存储在智能设备内，必要时，病人将心率数据从智能APP直接发送到医院，医生根据该心率数据对病人一段时间内的心率分析，有利于某些疾病的长期观察，病人无需住院监测，节省人力。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械的技术领域，尤其涉及一种可以长期检测、提取心率数据的心率检测装置。
背景技术
随着心脏的搏动，人体手指中动脉血管的微弱波动也随之改变，通过红外光电传感器可以检测到手指中的微弱波动信号，红外发光二极管产生的红外线照射到手指时，发射管将信号传送到另一侧的红外光电接收管来检测人体心率波动并把它转换为电信号，由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，经过对脉冲信号的整形、计数和显示，就能实现实时监测脉搏次数的目的。
然而，现有的心率检测仪器往往需要人们亲自到医院才可进行检测，自身无法保留检测数据，且无法长期监测，不利于对病人较长时间的心率评估，尤其对于体弱多病的老人，对身体的检测不便，无法做到防患于未然。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种结构简单、操作方便的心率检测装置。
为了达到上述目的，本发明一种心率检测装置，包括手指夹、信号采集放大电路、单片机、WIFI模块和安装在智能设备上的智能APP，所述手指夹连接有显示屏，且所述手指夹内安装有电池；所述电池分别与信号采集放大电路、单片机和WIFI模块电连接；
所述信号采集放大电路包括采集电路、接收检测电路、放大电路和电压比较器电路；所述采集电路包括三极管、红外二极管、第一电阻和第二电阻；所述接收检测电路包括第三电阻、接收二极管和第一电容；所述放大电路包括第一运放器、第二电容、第四电阻、第五电阻、第四电容、第二运放器、第三电容、第七电阻、第六电阻、第八电阻和第九电阻；所述电压比较器电路包括第十一电阻、TL431和第十二电阻；所述电池与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与三极管的基极连接，所述三极管的集电极与红外二极管的负极连接，所述红外二极管的正极与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端和第三电阻的另一端均与电池连接，所述第三电阻的一端与接收二极管的负极连接，所述接收二极管和第三电阻之间连接至第一电容的正极，所述第一电容的负极连接至第一运放器的同相输入端，所述第一运放器的反相输入端连接至并联的第五电阻和第二电容，并联的第五电阻和第二电容连接至第一运放器的输出端，且第一运放器的反相输入端通过第四电阻接地，所述第一运放器的输出端连接第四电容的正极，所述第四电容的负极连接至第二运放器的同相输入端，所述第二运放器的反相输入端连接至并联的第七电阻和第三电容，并联的第七电阻和第三电容连接至第二运放器的输出端，且所述第二运放器的反相输入端通过第六电阻接地，所述三极管的发射极、接收二极管的正极均接地，且所述第一运放器的同相输入端通过第八电阻接地，第二运放器的同相输入端通过第九电阻接地；所述第二运放器的输入端通过第十一电阻与TL431连接，所述TL431的负极通过第十二电阻与电池连接，所述TL431的正极接地，且所述TL431的负极与第十二电阻之间设有信号采集放大电路的输出端；信号采集放大电路的输出端连接至单片机的外部中断口，所述单片机进行计数处理，所述单片机计算出信号频率后分别发送到WIFI模块和显示屏，所述单片机通过WIFI模块与智能设备无线通讯连接，且所述智能APP通过WIFI模块获取心率信息；
手指夹夹住手指时，所述电池分别给信号采集放大电路、单片机和WIFI模块供电，开启信号采集放大电路，红外二极管采集到心率信号发送给接收二极管，通过放大电路放大后，信号输入到电压比较器电路，电压比较器电路将信号输入到单片机内计数处理，单片机将心率信号处理后通过显示屏显示，并通过WIFI模块发送到智能设备，且智能APP通过WIFI模块读取心率。
其中，所述信号采集放大电路还包括指示电路，所述指示电路包括第十电阻和发光二极管，所述发光二极管的正极通过第十电阻与第二运放器的输出端连接，所述发光二极管在每次放大电路输出信号后发光。
其中，所述手指夹包括上夹片和下夹片，所述红外二极管和发光二极管安装在上夹片，所述接收二极管安装在下夹片；所述红外二极管开启并形成一检测区域，接收二极管接收检测区域内的模拟信号并发送给放大电路放大处理形成方波信号；方波信号电压比较器电路处理并发送给单片机，单片机处理方波信号并通过显示屏显示，且通过WIFI模块发送到智能设备。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的心率检测装置，电池分别给信号采集放大电路、单片机和WIFI模块供电，通过手指夹夹住手指，手指内的动脉血管随心脏周期性收缩与舒张时，血管中的血液容积会发生变化，此时，红外二极管和接收二极管采集到相应的光脉冲信号，放大电路将该光脉冲信号放大后发送给电压比较器电路处理，经过单片机的计算处理得到心率数据，再通过单片机的串口发送到WIFI模块，WIFI模块将心率数据发送到智能设备，智能设备中的智能APP通过WIFI模块读取心率数据，并存储。病人可以每天检测心率，得到的心率数据通过智能APP存储在智能设备内，必要时，病人可将心率数据从智能APP直接发送到医院或者直接拷贝出来给医生，医院可以根据较长一段时间的心率数据对病人一段时间内的心率数据分析，有利于某些疾病的长期观察，且病人无需住院监测，节省人力，且成本低，投入市场后病人可以自行到药店购买使用。
附图说明
图1为本发明心率检测装置的信号采集放大电路的原理图；
图2为本发明心率检测装置的方框流程图。
主要元件符号说明如下：
1、信号采集放大电路2、单片机
3、WIFI模块4、电池
5、智能设备6、智能APP
7、显示屏
11、采集电路12、接收检测电路
13、放大电路14、电压比较器电路
15、指示电路。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
参阅图1-2，本发明的心率检测装置，包括手指夹（图未示）、信号采集放大电路131、单片机2、WIFI模块3和安装在智能设备5上的智能APP6，手指夹连接有显示屏7，且手指夹内安装有电池4；电池4分别与信号采集放大电路131、单片机2和WIFI模块3电连接；
信号采集放大电路131包括采集电路11、接收检测电路12、放大电路13和电压比较器电路14；采集电路11包括三极管Q1、红外二极管D1、第一电阻R1和第二电阻R2；接收检测电路12包括第三电阻R3、接收二极管D2和第一电容C1；放大电路13包括第一运放器U2A、第二电容C2、第四电阻R4、第五电阻R5、第四电容C4、第二运放器U2B、第三电容C3、第七电阻R7、第六电阻R6、第八电阻R8和第九电阻R9；电压比较器电路14包括第十一电阻R11、TL431和第十二电阻R12；电池4与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与红外二极管D1的负极连接，红外二极管D1的正极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的另一端均与电池4连接，第三电阻R3的一端与接收二极管D2的负极连接，接收二极管D2和第三电阻R3之间连接至第一电容C1的正极，第一电容C1的负极连接至第一运放器U2A的同相输入端，第一运放器U2A的反相输入端连接至并联的第五电阻R5和第二电容C2，并联的第五电阻R5和第二电容C2连接至第一运放器U2A的输出端，且第一运放器U2A的反相输入端通过第四电阻R4接地，第一运放器U2A的输出端连接第四电容C4的正极，第四电容C4的负极连接至第二运放器U2B的同相输入端，第二运放器U2B的反相输入端连接至并联的第七电阻R7和第三电容C3，并联的第七电阻R7和第三电容C3连接至第二运放器U2B的输出端，且第二运放器U2B的反相输入端通过第六电阻R6接地，三极管Q1的发射极、接收二极管D2的正极均接地，且第一运放器U2A的同相输入端通过第八电阻R8接地，第二运放器U2B的同相输入端通过第九电阻R9接地；第二运放器U2B的输入端通过第十一电阻R11与TL431连接，TL431的负极通过第十二电阻R12与电池4连接，TL431的正极接地，且TL431的负极与第十二电阻R12之间设有信号采集放大电路131的输出端U1；信号采集放大电路131的输出端U1连接至单片机2的外部中断口，单片机2进行计数处理，单片机2计算出信号频率后分别发送到WIFI模块3和显示屏7，单片机2通过WIFI模块3与智能设备5无线通讯连接，且智能APP6通过WIFI模块3获取心率信息；
手指夹夹住手指时，电池4分别给信号采集放大电路131、单片机2和WIFI模块3供电，开启信号采集放大电路131，红外二极管D1采集到心率信号发送给接收二极管D2，通过放大电路13放大后，信号输入到电压比较器电路14，电压比较器电路14将信号输入到单片机2内计数处理，单片机2将心率信号处理后通过显示屏7显示，并通过WIFI模块3发送到智能设备5，且智能APP6通过WIFI模块3读取心率。
智能设备56可以是智能手机或者平板电脑，且WIFI模块3通过WIFI协议与智能手机或者平板电脑无线通讯连接，使心率数据传递到智能手机内存储；智能APP6是安装在智能手机上的一款应用软件，可以读取病人某段时间的心率信息，并且，智能APP6可以心率信息发送到医院的医疗设备，医生可以根据病人的心率信息分析病人某段时间的心率状态。
本发明的优势在于：
与现有技术相比，本发明的心率检测装置，电池4分别给信号采集放大电路131、单片机2和WIFI模块3供电，通过手指夹夹住手指，手指内的动脉血管随心脏周期性收缩与舒张时，血管中的血液容积会发生变化，此时，红外二极管和接收二极管采集到相应的光脉冲信号，放大电路13将该光脉冲信号放大后发送给电压比较器电路14处理，经过单片机2的计算处理得到心率数据，再通过单片机2的串口发送到WIFI模块3，WIFI模块3将心率数据发送到智能设备5，智能设备5中的智能APP6通过WIFI模块3读取心率数据，并存储。病人可以每天检测心率，得到的心率数据通过智能APP6存储在智能设备5内，必要时，病人可将心率数据从智能APP6直接发送到医院或者直接拷贝出来给医生，医院可以根据较长一段时间的心率数据对病人一段时间内的心率数据分析，有利于某些疾病的长期观察，且病人无需住院监测，节省人力，且成本低，投入市场后病人可以自行到药店购买使用。
本案中，第一电容C1为1uF，第四电阻R4和第六电阻R6的阻值均为6.8KΩ，第五电阻R5和第七电阻R7的阻值均为680KΩ，通过二级放大，一级,放大系数为AUF1=680K/6.8K=100，二级放大系数为AUF2=AUF1*680K/6.8K=10000，保证单片机2能读取该放大倍数。单片机2内含有外部中断电路，可计算出心跳的频率。
本实施例中，信号采集放大电路131还包括指示电路15，指示电路15包括第十电阻R10和发光二极管D3，发光二极管D3的正极通过第十电阻R10与第二运放器U2B的输出端连接，发光二极管D3在每次放大电路13输出信号后发光。心跳一次发光二极管D3就会闪一次，提示使用者该装置处于工作状态及自身心跳。
本实施例中，手指夹包括上夹片（图未示）和下夹片（图未示），红外二极管D1和发光二极管D3安装在上夹片，接收二极管D2安装在下夹片；红外二极管D1开启并形成一检测区域，接收二极管D2接收检测区域内的模拟信号并发送给放大电路13放大处理形成方波信号；方波信号电压比较器电路14处理并发送给单片机2，单片机2处理方波信号并通过显示屏7显示，且通过WIFI模块3发送到智能设备5。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种心率检测装置，其特征在于，包括手指夹、信号采集放大电路、单片机、WIFI模块和安装在智能设备上的智能APP，所述手指夹连接有显示屏，且所述手指夹内安装有电池；所述电池分别与信号采集放大电路、单片机和WIFI模块电连接；
所述信号采集放大电路包括采集电路、接收检测电路、放大电路和电压比较器电路；所述采集电路包括三极管、红外二极管、第一电阻和第二电阻；所述接收检测电路包括第三电阻、接收二极管和第一电容；所述放大电路包括第一运放器、第二电容、第四电阻、第五电阻、第四电容、第二运放器、第三电容、第七电阻、第六电阻、第八电阻和第九电阻；所述电压比较器电路包括第十一电阻、TL431和第十二电阻；所述电池与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与三极管的基极连接，所述三极管的集电极与红外二极管的负极连接，所述红外二极管的正极与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端和第三电阻的另一端均与电池连接，所述第三电阻的一端与接收二极管的负极连接，所述接收二极管和第三电阻之间连接至第一电容的正极，所述第一电容的负极连接至第一运放器的同相输入端，所述第一运放器的反相输入端连接至并联的第五电阻和第二电容，并联的第五电阻和第二电容连接至第一运放器的输出端，且第一运放器的反相输入端通过第四电阻接地，所述第一运放器的输出端连接第四电容的正极，所述第四电容的负极连接至第二运放器的同相输入端，所述第二运放器的反相输入端连接至并联的第七电阻和第三电容，并联的第七电阻和第三电容连接至第二运放器的输出端，且所述第二运放器的反相输入端通过第六电阻接地，所述三极管的发射极、接收二极管的正极均接地，且所述第一运放器的同相输入端通过第八电阻接地，第二运放器的同相输入端通过第九电阻接地；所述第二运放器的输入端通过第十一电阻与TL431连接，所述TL431的负极通过第十二电阻与电池连接，所述TL431的正极接地，且所述TL431的负极与第十二电阻之间设有信号采集放大电路的输出端；信号采集放大电路的输出端连接至单片机的外部中断口，所述单片机进行计数处理，所述单片机计算出信号频率后分别发送到WIFI模块和显示屏，所述单片机通过WIFI模块与智能设备无线通讯连接，且所述智能APP通过WIFI模块获取心率信息；
手指夹夹住手指时，所述电池分别给信号采集放大电路、单片机和WIFI模块供电，开启信号采集放大电路，红外二极管采集到心率信号发送给接收二极管，通过放大电路放大后，信号输入到电压比较器电路，电压比较器电路将信号输入到单片机内计数处理，单片机将心率信号处理后通过显示屏显示，并通过WIFI模块发送到智能设备，且智能APP通过WIFI模块读取心率。
2.根据权利要求1所述的心率检测装置，其特征在于，所述信号采集放大电路还包括指示电路，所述指示电路包括第十电阻和发光二极管，所述发光二极管的正极通过第十电阻与第二运放器的输出端连接，所述发光二极管在每次放大电路输出信号后发光。
3.根据权利要求2所述的心率检测装置，其特征在于，所述手指夹包括上夹片和下夹片，所述红外二极管和发光二极管安装在上夹片，所述接收二极管安装在下夹片；所述红外二极管开启并形成一检测区域，接收二极管接收检测区域内的模拟信号并发送给放大电路放大处理形成方波信号；方波信号电压比较器电路处理并发送给单片机，单片机处理方波信号并通过显示屏显示，且通过WIFI模块发送到智能设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160525 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |