WO2017113909A1 - 一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片 - Google Patents

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Abstract

一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，包括发光二极管驱动电路(1)、光电转换器(2)、电流电压转换电路(3)、模数转换电路(4)和数字信号处理电路(5)，其中，发光二极管驱动电路(1)连接有发光二极管，光电转换器(2)的输出端与电流电压转换电路(3)连接，电流电压转换电路(3)的输出端与模数转换电路(4)连接，模数转换电路(4)的输出端与数字信号处理电路(5)连接。该芯片的结构更简单，功耗更低，利用模数转换电路(4)提高信号范围以及信噪比。

Description

一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片 技术领域
本发明涉及检测设备，尤其涉及一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片。
背景技术
移动健康，个人便携式监护医疗是我国以后医疗卫生体系中的重要组成部分之一。能够连续长时间的监护个人，能够及时地发现被监护人的突发病情或不正常生理状况，将是以后医疗卫生服务发展的重要需求之一。这种应用的实时性和普适性要求这套新型监护系统需要具备便携化，小型化，集成化，低功耗的特点。
目前光电心率计采用分离电路板级电路，通过透射或者反射接受到的光线变化转化为电脉冲信号，通过电流电压转换电路，放大电路，以及低通滤波电路进行处理得到容积脉搏波信号，通过检波等处理得到心率值；该方法模拟电路复杂，板级占用面积大，不便于设备的小型化集成化。还有数字式光电心率测量方式，采用光-频率转换方法，利用光-频率转换器将接受到的光信号转换为频率与光强度成比例的电脉冲信号，对脉冲信号进行频率技术并进行数字信号处理，得到心率值；但目前可用的光-频率转换器频率范围在1MHz以下，要让频率技术达到所要求的分辨率，就需要自动调节发光管的驱动电流，使对于任何厚度的人体组织，光-频率转换器输出脉冲都有足够的脉宽以保持周期测量的精度，但要做到这一点，当组织厚度较薄的时候驱动电流和光脉冲强度都会调到很小，会导致信噪比严重降低。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片。
本发明提供了一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，包括发光二极管驱动电路、光电转换器、电流电压转换电路、模数转换电路和数字信号处理电路，其中，所述发光二极管驱动电路连接有发光二极管，所述光电转换器的输出端与所述电流电压转换电路连接，所述电流电压转换电路的输出端与所述模数转换电路连接，所述模数转换电路的输出端与所述数字信号处理电路连接，所述发光二极管驱动电路驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器接受并转换为 电流信号，再经过电流电压转换电路得到电压信号，通过所述模数转换器，得到电压信号量化。
作为本发明的进一步改进，所述数字信号处理电路连接有输出接口。
作为本发明的进一步改进，所述输出接口为IIC数字接口。
作为本发明的进一步改进，所述输出接口为SPI接口。
作为本发明的进一步改进，所述输出接口为UART接口。
本发明还提供了一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，包括发光二极管驱动电路、光电转换器、模数转换电路和数字信号处理电路，其中，所述发光二极管驱动电路连接有发光二极管，所述光电转换器的输出端与所述模数转换电路连接，所述模数转换电路的输出端与所述数字信号处理电路连接，所述发光二极管驱动电路驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器接受并直接转换为电压信号，通过所述模数转换器，得到电压信号量化。
本发明还提供了一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，包括发光二极管驱动电路、光电转换器、模数转换电路和数字信号处理电路，其中，所述发光二极管驱动电路连接有发光二极管，所述光电转换器的输出端与所述模数转换电路连接，所述模数转换电路的输出端与所述数字信号处理电路连接，所述模数转换器为电流型模数转换器，所述发光二极管驱动电路驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器接受并转换为电流信号，通过所述电流型模数转换器，得到电压信号量化。
本发明的有益效果是：有别于传统的分离器件板级电路，光电转换器将光转为电信号后，直接由模数转换电路转换为数字信号，摈弃了传统的放大和滤波电路，使得结构更简单，功耗更低，极大的减小了电路面积和功耗，便于设备的小型化；也有别于光-频率转换方式，利用模数转换电路提高信号范围以及信噪比，兼顾人体的个体差异性。
附图说明
图1是本发明一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一
如图1所示，一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，包括发光二极管驱动电路1、光电转换器2、电流电压转换电路3、高精度的模数转 换电路4和数字信号处理电路5，其中，所述发光二极管驱动电路1连接有发光二极管，所述光电转换器2的输出端与所述电流电压转换电路3连接，所述电流电压转换电路3的输出端与所述模数转换电路4连接，所述模数转换电路4的输出端与所述数字信号处理电路5连接，所述发光二极管驱动电路1驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器2接受并转换为电流信号，再经过电流电压转换电路3得到电压信号，通过所述模数转换器4，得到电压信号量化，经过特定的处理算法，即可得到人体心率值。
如图1所示，所述数字信号处理电路5连接有输出接口6。
如图1所示，所述输出接口6优选为IIC数字接口。
如图1所示，所述输出接口6优选为SPI接口。
如图1所示，所述输出接口6优选为UART接口。
实施例二
光电转换器2中直接将电流转为电压信号，去除额外的电流电压转换电路3。
一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，包括发光二极管驱动电路1、光电转换器2、模数转换电路4和数字信号处理电路5，其中，所述发光二极管驱动电路1连接有发光二极管，所述光电转换器2的输出端与所述模数转换电路4连接，所述模数转换电路4的输出端与所述数字信号处理电路5连接，所述发光二极管驱动电路1驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器2接受并直接转换为电压信号，通过所述模数转换器4，得到电压信号量化，经过特定的处理算法，即可得到人体心率值。
实施例三
光电转换器2将光转为电流信号，采用电流型模数转换器，去除额外的电流电压转换电路3。
一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，包括发光二极管驱动电路1、光电转换器2、模数转换电路4和数字信号处理电路5，其中，所述发光二极管驱动电路1连接有发光二极管，所述光电转换器2的输出端与所述模数转换电路4连接，所述模数转换电路4的输出端与所述数字信号处理电路5连接，所述模数转换器4为电流型模数转换器，所述发光二极管驱动电路1驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器2接受并转换为电流信号，通过所述电流型模数转 换器，得到电压信号量化，经过特定的处理算法，即可得到人体心率值。
本发明提供的一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，有别于传统的分离器件板级电路，光电转换器2将光转为电信号后，直接由高精度的模数转换电路4转换为数字信号，摈弃了传统的放大和滤波电路，使得结构更简单，功耗更低，极大的减小了电路面积和功耗，便于设备的小型化；也有别于光-频率转换方式，利用高精度的模数转换电路4提高信号范围以及信噪比，兼顾人体的个体差异性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

  1. 一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，其特征在于：包括发光二极管驱动电路、光电转换器、电流电压转换电路、模数转换电路和数字信号处理电路，其中，所述发光二极管驱动电路连接有发光二极管，所述光电转换器的输出端与所述电流电压转换电路连接，所述电流电压转换电路的输出端与所述模数转换电路连接，所述模数转换电路的输出端与所述数字信号处理电路连接，所述发光二极管驱动电路驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器接受并转换为电流信号，再经过电流电压转换电路得到电压信号，通过所述模数转换器，得到电压信号量化。
  2. 根据权利要求1所述的利用光电方式检测人体心率的集成芯片，其特征在于：所述数字信号处理电路连接有输出接口。
  3. 根据权利要求2所述的利用光电方式检测人体心率的集成芯片，其特征在于：所述输出接口为IIC数字接口。
  4. 根据权利要求2所述的利用光电方式检测人体心率的集成芯片，其特征在于：所述输出接口为SPI接口。
  5. 根据权利要求2所述的利用光电方式检测人体心率的集成芯片，其特征在于：所述输出接口为UART接口。
  6. 一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，其特征在于：包括发光二极管驱动电路、光电转换器、模数转换电路和数字信号处理电路，其中，所述发光二极管驱动电路连接有发光二极管，所述光电转换器的输出端与所述模数转换电路连接，所述模数转换电路的输出端与所述数字信号处理电路连接，所述发光二极管驱动电路驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反射后，由光电转换器接受并直接转换为电压信号，通过所述模数转换器，得到电压信号量化。
  7. 一种利用光电方式检测人体心率的集成芯片，其特征在于：包括发光二极管驱动电路、光电转换器、模数转换电路和数字信号处理电路，其中，所述发光二极管驱动电路连接有发光二极管，所述光电转换器的输出端与所述模数转换电路连接，所述模数转换电路的输出端与所述数字信号处理电路连接，所述模数转换器为电流型模数转换器，所述发光二极管驱动电路驱动所述发光二极管产生光线，光线在人体的皮肤透射或者反 射后，由光电转换器接受并转换为电流信号，通过所述电流型模数转换器，得到电压信号量化。
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