CN204931653U - 一种指套式脉搏测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种指套式脉搏测量装置，包括电源、指套式光电传感器、模拟电路模块、数字电路模块、显示屏，其特征在于：所述模拟电路模块包括电源模块和信号处理电路，电源连接电源模块，电源模块连接数字电路模块和信号处理电路，数字电路模块连接信号处理电路，信号处理电路连接指套式光电传感器，所述信号处理电路由一阶高通滤波电路、二阶低通滤波和整形电路，二阶低通滤波和整形电路包括第二级运算放大器，第二级运算放大器并联一个电位器。本实用新型在信号处理电路中增加可调节电位器，可以根据不同测试者脉搏强弱不同，实时调节电位器，提高运算准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种脉搏测量装置。具体涉及一种根据不同测试者体质，可手动调节脉搏波形大小的脉搏采集装置。
背景技术
心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视，及时了解人类心脏病的状况，对于适时治疗、预防心脏病突发死亡，具有十分重要的意义。脉搏波中包含有丰富的人体生理信号，因此脉搏波的监测在医疗保健和体育锻炼监测中都有重要的意义和广泛的应用。
目前脉搏波测量量装置有以下几种测量方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。虽然现有脉搏测量装置可以对人体脉搏信号进行测量，但都存在抗干扰能力差，脉搏波形不稳定的缺陷，特别是针对不同体质的测试者，无法调节脉搏波形大小，影响心率的准确计算。
实用新型内容
为解决现有技术中出现的问题，本实用新型提供了一种指套式脉搏测量装置，采用模拟电路模块将指套式光电传感器采集的微弱低频信号进行放大、滤波处理，并转换成脉冲信号，提高抗干扰能力，在信号处理电路中增加可调节电位器，可以根据不同测试者脉搏强弱不同，实时调节电位器，提高运算准确度。
一种指套式脉搏测量装置，包括电源、指套式光电传感器、模拟电路模块、数字电路模块、显示屏，其特征在于：所述模拟电路模块包括电源模块和信号处理电路，电源连接电源模块，电源模块连接数字电路模块和信号处理电路，数字电路模块连接信号处理电路，信号处理电路连接指套式光电传感器，所述信号处理电路由一阶高通滤波电路、二阶低通滤波和整形电路，二阶低通滤波和整形电路包括第二级运算放大器，第二级运算放大器并联一个电位器。
电源，由手机电池输出＋3.7V电压，通过电源模块的电源处理芯片，产生+3.3V电源电压，供后续的电路使用。
指套式光电传感器，由一对光电对管组成，安装在指套中，并通过一般软线接到信号处理电路输入端，将脉搏信号转换成电信号。
模拟电路模块将指套式光电传感器采集的微弱低频信号进行放大、滤波处理，并转换成脉冲信号，提高抗干扰能力。
数字电路模块，根据单片机触发中断计时功能对的脉冲信号的时间间隔进行运算得到瞬时心率。将经处理后的信号波形在显示屏上实时显示。
本实用新型采用模拟电路模块将指套式光电传感器采集的微弱低频信号进行放大、滤波处理，并转换成脉冲信号，提高抗干扰能力。在信号处理电路中增加可调节电位器，可以根据不同测试者脉搏强弱不同，实时调节电位器，使输入到单片机AD转换的信号幅值满足转换要求，提高运算准确度。同时，调节电位器可以改变脉搏波形大小，使显示屏上的波形更加美观。本实用新型比目前的脉搏测量装置抗干扰能力强，稳定性能好，可视性好。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是电源模块电路图；
图3是指套式光电传感器结构示意图；
图4是指套式光电传感器电路图；
图5是信号处理电路的电路图。
图中1.电源2.模拟电路模块3.数字电路模块4.显示屏5.指套式光电传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步详细阐明。
如图1所示，一种指套式脉搏测量装置，包括电源1、指套式光电传感器5、模拟电路模块2、数字电路模块3、显示屏4，所述模拟电路模块2包括电源模块和信号处理电路，电源1连接电源模块，电源模块连接数字电路模块3和信号处理电路，数字电路模块3连接信号处理电路，信号处理电路连接指套式光电传感器5。
本实用新型是便携式脉搏测量装置，它比传统脉搏测量装置的优越点也在于此。考虑到单片机及稳压芯片的供电要求，需要选用一种电压输出在3.7至10V范围的电源。纽扣电池是一种比较普遍的便携式电源。根据作品需求，至少需要两个纽扣电池才能满足要求。然而纽扣电池不能充电，更换纽扣电池的成本太高，不满足低成本要求。因此低成本、可充电、体积小、待机时间长的电源是本实用新型的择源要求。如图2所示，本实用新型选用手机电池作为电源1，由手机电池输出＋3.7V电压，通过模拟电路模块2中的电源模块（电源处理芯片TPS7333），产生+3.3V电源电压，供后续的电路芯片使用。
据朗伯一比尔(Lamber-Beer)定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减后，测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。
脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后测量到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。在恒定波长的光源照射下，本实用新型利用透射式的测量方法，通过测量透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。指套式光电传感器5的结构如图3和图4所示，包括指套，指套的一侧设置红外线发射管DS1，与之相对，另一侧设置红外线接收管Q1。红外线发射管DS1串联电阻R1，红外线接收管Q1串联电阻R2。红外线发射管DS1、红外线接收管Q1、R1和R2组成了红外检测采集电路。红外线发射管DS1发射红外线，而红外线接收管Q1则接收相应组织的半透明度，同时转换为电信号。
信号处理电路由一阶高通滤波电路、二阶低通滤波和整形电路构成，二阶低通滤波和整形电路的第二级运算放大器并联一个电位器。如图5所示，其中，C1、R3、R4与R5和TLV2254A共同构成了对信号的一阶高通滤波电路；C2、C3、R6、R7、R8、R31和TLV2254B则共同组成了信号二阶低通滤波和整形电路模块。TLV2254A作为第一级运算放大器，TLV2254B作为第二级运算放大器。R31为电位器，
TLV2254是TI公司的低功耗轨对轨运放，采用单电源供电，能够实现较大摆幅的输出。通过外部产生的一个直流偏移量加入到运算放大器的正输入端，则输出的电压将在这个直流电平附近摆动。脉搏信号的输出电压的正电压分量较多，最后运放输出的电压主要分布在直流分量以上。由于上述光电传感器采集脉搏信号转换得到的电信号幅值在4mV左右，容易受噪声干扰，所以需要对该电信号进行放大处理。经过第一级运算放大器后，电信号放大10倍。脉搏一般在50次/分~200次/分之间，对应的频率范围在0.78Hz~3.33Hz之间，因此经红外检测采集到并转换得到的电信号频率就非常低。为了防止信号因直流信号及外界高频信号干扰而使检测结果有误，信号处理电路中采用一阶高通和二阶低通滤波，以便滤除直流干扰及绝大部分的高频干扰。
由于不同测试者的体质不同，心率采集后得到的电信号初始幅值不同。为了使经过第二级运算放大器，输入到单片机AD转换的信号幅值满足转换要求，在第二级放大电路中使用电位器R31，测试者可以根据实际情况调节电位器，使经过AD采样后显示的波形更加美观。优选的R31电阻值是100kΩ。
数字电路模块3主要由单片机、液晶显示芯片、存储芯片、按键、晶振电路以及复位电路等几个部分组成。数字电路模块3主要完成对于前面采集处理得到的信号进行采样、计数和显示的任务。
将采集处理后得到的脉冲信号输入到单片机中进行采样。设定AD采样频率，并送至显示屏4的数据端口，实时动态地显示采集的脉搏信号。设定信号比较电平，根据信号上升沿较陡且数据较少，故将上升沿的信号电平与比较电平进行比较。当上升沿达到比较电平时，单片机就将被触发并产生中断进行计时，当检测到下一个信号上升沿达到比较电平时，单片机就对此时间间隔进行运算，运算的结果就是瞬时心率。对每10个瞬时心率计算方差，进而得到心率不齐度，并存储到存储芯片中，以便以后观测使用。
为了便于测试者使用，本实用新型的按键模块实现“测试”、“分析”、“翻页”、“暂停”及“退出”功能。通过开关控制总电源、液晶显示和指示灯亮灭，按不同需求关闭相应的模块，可进一步降低功耗。另外，为了便于测试者观察脉搏搏动，数字电路模块中还设置了一个指示灯。指示灯将随着脉搏的节奏闪烁，这样在使用时就可以形象地把脉搏的搏动显示出来。
Claims (5)
1.一种指套式脉搏测量装置，包括电源、指套式光电传感器、模拟电路模块、数字电路模块、显示屏，其特征在于：所述模拟电路模块包括电源模块和信号处理电路，电源连接电源模块，电源模块连接数字电路模块和信号处理电路，数字电路模块连接信号处理电路，信号处理电路连接指套式光电传感器，所述信号处理电路由一阶高通滤波电路、二阶低通滤波和整形电路构成，二阶低通滤波和整形电路包括第二级运算放大器，第二级运算放大器并联一个电位器。
2.根据权利要求1所述的指套式脉搏测量装置，其特征在于：使用手机电池作为电源，采用电源处理芯片TPS7333调整电压。
3.根据权利要求1所述的指套式脉搏测量装置，其特征在于：指套式光电传感器，包括指套，指套的一侧设置红外线发射管，与之相对，另一侧设置红外线接收管。
4.根据权利要求1所述的指套式脉搏测量装置，其特征在于：一阶高通滤波电路采用TLV2254A作为第一级运算放大器；二阶低通滤波和整形电路采用TLV2254B作为第二级运算放大器。
5.根据权利要求1所述的指套式脉搏测量装置，其特征在于：所述电位器是100kΩ电阻。
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