CN109009062A - 一种新型体重秤及其测量血流速度的方法 - Google Patents

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万海亚
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Abstract

本发明公开了一种新型体重秤及其测量血流速度的方法，所述新型体重秤包括体重秤底座和支撑面板，支撑面板下方设置有称重压力传感器，称重压力传感器与主控板电连接，所述体重秤底座的容纳腔内设置有心电接触电极片和压电薄膜传感器，所述主控板接收所述心电接触电极片检测的心电波和所述压电薄膜传感器检测的脉搏波并计算心电起搏时间点与脉搏起搏时间点的时间差；所述主控板还连接数据输入模块，所述主控板根据输入的人体高度或心室至脚底的脉搏长度计算出血流速度。本发明的新型体重秤不仅具有传统的称重功能，同时还能够快速测量人体的血流速度，进而实现了PWV测量设备小型化、便携性强、成本低的设计目的，能够满足人们的日常测量需求。

Description

一种新型体重秤及其测量血流速度的方法
技术领域
本发明涉及体重测量技术领域，特别是涉及一种新型体重秤及其测量血流速度的方法。
背景技术
脉搏波传导速度(PWV)是指脉搏波由动脉的一特定位置沿管壁传播至另一特定的位置的速率。脉搏波传导速度是一个用来反映动脉弹性及可扩张的非侵入性指标，PWV值越高表明血管壁越硬，进而用来评估血管硬化程度。
目前测量PWV的装置都是大型的设备，通过心电和袖套等方式进行测量(姆龙的动脉硬化检测仪)，这些装置体积大，测量复杂，测量时间长，不易于个人日常的使用，因此有必要研发一种小型化、低成本、且便于日常使用的PWV测量设备，以使PWV测量技术在健康管理中的普及。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题是克服现有脉搏波传导速度测量设备存在的上述不足，进而提供一种小型化、低成本、且便于日常测量PWV测量设备，也即提供一种新型体重秤及其测量血流速度的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型体重秤，其包括体重秤底座和固定在体重秤底座上的支撑面板，所述体重秤底座与所述支撑面板之间设置有安装各检测器件的容纳腔，所述容纳腔内至少设置有一个称重压力传感器，所述称重压力传感器与主控板电连接，所述主控板由电池供电；所述容纳腔内设置有用于检测脚部心电波的心电接触电极片，和用于检测脚部脉搏波的压电薄膜传感器，所述心电接触电极片和所述压电薄膜传感器均与所述主控板电连接；所述主控板接收所述心电接触电极片检测的心电波和所述压电薄膜传感器检测的脉搏波，并计算心电起搏时间点与脉搏起搏时间点的时间差；所述主控板还连接数据输入模块，所述数据输入模块用于输入人体高度或心室至脚底的脉搏长度，所述主控板根据输入的人体高度或心室至脚底的脉搏长度计算出血流速度，并将血流速度的数值通过所述支撑面板上的显示屏或蓝牙模块向外输出。
优选的，主控板为单片机或数字信号处理器。
优选的，所述输入模块为蓝牙通讯模块。
优选的，所述压电薄膜传感器通过顺次通过脉搏信号放大电路和脉搏ADC转换器与所述主控板电连接。
优选的，所述称重压力传感器设置有四个，四个所述称重压力传感器分别设置在所述支撑面板的四个角处。
优选的，所述压电薄膜传感器设置在所述支撑面板的中心位置。
优选的，所述心电接触电极片设置有四个，四个所述心电接触电极片呈矩形布置。
一种上述任一项所述新型体重秤测量血流速度的方法，其包括如下步骤：
S1：开机，所述体重秤接通电源后各参数置零；
S2：压电薄膜传感器检测支撑面板上的脚底脉搏波并发送给主控板，心电接触电极片检测支撑面板上的脚底心电波并发送给主控板；
S3：主控板接收脉搏波和心电波后确定设定时间内的每次脉搏起搏的时间点和心电起搏的时间点；
S4：主控板分析并计算出每次心脏波动时产生相匹配的脉搏起搏时间点和心电起搏时间点之间的时间差；
S5：计算设定时间内的若干个脉搏起搏时间点和心电起搏时间点之间的时间差的平均值；
S6：输入心脏至脚底的脉搏长度，将脉搏长度除以步骤S5得到的时间差的平均值计算出脉搏波的传导速度。
优选的，步骤S3和步骤S5中设定的时间为15-20秒。
优选的，所述步骤S2与步骤S3之间设置有用于对采集到的脉搏波和心电波进行滤波处理的滤波步骤S21。
本发明的有益效果：
本发明的新型体重秤不仅具有传统的称重功能，同时还能够快速测量人体的血流速度(PWV)，也即脉搏波传导速度，进而实现了小型化、便携性强、成本低的设计目的，且测量快捷，能够大大促进PWV测量技术在健康管理中的普及，能够满足人们的日常测量需求。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明的新型体重秤俯视时各部件的布置结构示意图；
图2是本发明的新型体重秤的构成示意图；
图3是本发明的新型体重秤测量PWV的原理框图；
图4是主控板接收的心电波和脉搏波的波动曲线图；
图5是本发明的新型体重秤的工作原理图。
图中附图标记表示为：
1-支撑面板；11-显示屏；2-称重压力传感器；21-称重信号放大电路；22-重量ADC转换器；3-主控板；4-电池；5-电源电路；6-心电接触电极片；61-心电信号放大电路；62-心电ADC转化器；7-压电薄膜传感器；71-脉搏信号放大电路；72-脉搏ADC转换器；8-蓝牙通讯模块。
具体实施方式
参见图1-2，一种新型体重秤，其包括体重秤底座和固定在体重秤底座上的支撑面板1，所述体重秤底座与所述支撑面板1之间设置有安装各检测器件的容纳腔，所述容纳腔内至少设置有一个称重压力传感器2，所述称重压力传感器2与主控板3电连接，所述主控板3由电池4通过电源电路5供电；所述容纳腔内设置有用于检测脚部心电波的心电接触电极片6，和用于检测脚部脉搏波的压电薄膜传感器7，所述心电接触电极片6和所述压电薄膜传感器7均与所述主控板3电连接；所述主控板3接收所述心电接触电极片6检测的心电波和所述压电薄膜传感器7检测的脉搏波，并计算心电起搏时间点与脉搏起搏时间点的时间差；所述主控板3还连接数据输入模块，所述数据输入模块用于输入人体高度或心室至脚底的脉搏长度，所述主控板3根据输入的人体高度或心室至脚底的脉搏长度计算出血流速度，并将血流速度的数值通过所述支撑面板1上的显示屏11或蓝牙模块向外输出。在医学上，人体某段血管的长度可根据身高值直接换算得出，此为本领域技术人员的公知常识，不再赘述。本实施例的血流速度的计算公式为：血流速度PWV＝血管距离/血流时间。
本实施例的主控板3为单片机或DSP数字信号处理器，所述输入模块为蓝牙通讯模块8，该蓝牙通讯模块8通过手持客户端如手机或平板电脑等输入身高值，进而计算出心脏至脚底部的血管距离。
参见图2，本实施例的所述压电薄膜传感器7通过顺次通过脉搏信号放大电路71和脉搏ADC转换器72与所述主控板3电连接。所述压电薄膜传感器7设置在所述支撑面板1的中心位置。
所述称重压力传感器2设置有四个，四个所述称重压力传感器2分别设置在所述支撑面板1的四个角处，所述称重压力传感器2通过称重信号放大电路21、重量ADC转换器22与所述主控板3电连接。
所述心电接触电极片6设置有四个，四个所述心电接触电极片6呈矩形布置。所述心电接触电极片6通过心电信号放大电路61和心电ADC转化器62与所述主控板3电连接。
本发明的新型体重秤不仅具有传统的称重功能，同时还能够快速测量人体的血流速度(PWV)，也即脉搏波传导速度，进而实现了小型化、便携性强、成本低的设计目的，且测量快捷，能够大大促进PWV测量技术在健康管理中的普及，能够满足人们的日常测量需求。
参见图3，本发明的新型体重秤测量血流速度的方法包括如下步骤：
S1：开机，计算开始，所述体重秤接通电源后各参数置零；
S2：数据采集，压电薄膜传感器检测支撑面板上的脚底脉搏波并发送给主控板，心电接触电极片检测支撑面板上的脚底心电波并发送给主控板；对脚底脉搏波的采集和对脚底心电波的采集可同时进行(如图3所示)，也可分步进行，也即可先采集脚底脉搏波然后再采集脚底心电波，或者是先采集脚底心电波然后再采集脚底脉搏波，具体采集形式可根据电路及主控板的具体结构形式而定，只要能够达到采集这个数据的目的即可。
S3：主控板接收脉搏波和心电波后确定设定时间内的每次脉搏起搏的时间点和心电起搏的时间点；
S4：主控板分析并计算出每次心脏波动时产生相匹配的脉搏起搏时间点和心电起搏时间点之间的时间差，也即图4中的△t；
S5：计算设定时间内的若干个脉搏起搏时间点和心电起搏时间点之间的时间差的平均值；
S6：输入心脏至脚底的脉搏长度，将脉搏长度除以步骤S5得到的时间差的平均值计算出脉搏波的传导速度。
步骤S3和步骤S5中设定的时间为15秒。
所述步骤S2与步骤S3之间设置有用于对采集到的脉搏波和心电波进行滤波处理的滤波步骤S21。
由于人站立到体重秤上后，在初始的时间段内会有一定的波动，为了避免初始的波动对心电和脉搏采集造成较大干扰，可以根据压力传感器的检测的压力值在较小的波动范围内时(如波动范围为正负0.1千克)再启动压电薄膜传感器和心电接触电极片对脉搏波和心电波的采集。
本发明的新型体重秤的工作原理参见图5所示，其步骤为开机——初始化——称重并显示重量——检测心电电极(若心电电极状态正常则进行下一步，若不正常则超过10秒后关机)——检测人体站立稳定性(若站立稳定，则进行下一步，若不稳定，则超过10关机)——PWV检测计算(大概需要15秒的时间)——显示PWV值——关机。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型体重秤，其包括体重秤底座和固定在体重秤底座上的支撑面板，所述体重秤底座与所述支撑面板之间设置有安装各检测器件的容纳腔，所述容纳腔内至少设置有一个称重压力传感器，所述称重压力传感器与主控板电连接，所述主控板由电池供电；其特征在于：所述容纳腔内设置有用于检测脚部心电波的心电接触电极片，和用于检测脚部脉搏波的压电薄膜传感器，所述心电接触电极片和所述压电薄膜传感器均与所述主控板电连接；所述主控板接收所述心电接触电极片检测的心电波和所述压电薄膜传感器检测的脉搏波，并计算心电起搏时间点与脉搏起搏时间点的时间差；所述主控板还连接数据输入模块，所述数据输入模块用于输入人体高度或心室至脚底的脉搏长度，所述主控板根据输入的人体高度或心室至脚底的脉搏长度计算出血流速度，并将血流速度的数值通过所述支撑面板上的显示屏或蓝牙模块向外输出。
2.根据权利要求1所述的新型体重秤，其特征在于：主控板为单片机或数字信号处理器。
3.根据权利要求1所述的新型体重秤，其特征在于：所述输入模块为蓝牙通讯模块。
4.根据权利要求1所述的新型体重秤，其特征在于：所述压电薄膜传感器通过顺次通过脉搏信号放大电路和脉搏ADC转换器与所述主控板电连接。
5.根据权利要求1所述的新型体重秤，其特征在于：所述称重压力传感器设置有四个，四个所述称重压力传感器分别设置在所述支撑面板的四个角处。
6.根据权利要求1所述的新型体重秤，其特征在于：所述压电薄膜传感器设置在所述支撑面板的中心位置。
7.根据权利要求1所述的新型体重秤，其特征在于：所述心电接触电极片设置有四个，四个所述心电接触电极片呈矩形布置。
8.一种权利要求1-7任一项所述新型体重秤测量血流速度的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：开机，所述体重秤接通电源后各参数置零；
S2：压电薄膜传感器检测支撑面板上的脚底脉搏波并发送给主控板，心电接触电极片检测支撑面板上的脚底心电波并发送给主控板；
S3：主控板接收脉搏波和心电波后确定设定时间内的每次脉搏起搏的时间点和心电起搏的时间点；
S4：主控板分析并计算出每次心脏波动时产生相匹配的脉搏起搏时间点和心电起搏时间点之间的时间差；
S5：计算设定时间内的若干个脉搏起搏时间点和心电起搏时间点之间的时间差的平均值；
S6：输入心脏至脚底的脉搏长度，将脉搏长度除以步骤S5得到的时间差的平均值计算出脉搏波的传导速度。
9.根据权利要求8所述的测量血流速度的方法，其特征在于：步骤S3和步骤S5中设定的时间为15-20秒。
10.根据权利要求8所述的测量血流速度的方法，其特征在于：所述步骤S2与步骤S3之间设置有用于对采集到的脉搏波和心电波进行滤波处理的滤波步骤S21。
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