专利名称：测量人体脉搏跳动次数的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及相位或脉冲特性的测量方法和装置，尤其涉及一种人体组织阻抗脉动变化的测量方法和装置。
背景技术：
一般情况下，脉搏的次数与强弱和心搏次数、心肌收缩力一致。故计数脉搏即代表心率，但在心律失常(如过早搏动、心房纤维性颤动等)时，心率和脉搏可不一致，应分别计数。脉搏数在婴幼儿及儿童时期都易受外界影响而随时变动，一般年龄越小，心率越快。
通常的测量脉搏方法是由于心脏的收缩和扩张，使血液全身循环。所以只要将手指搭在表浅动脉上方的皮肤上就能感觉到与心脏收缩、舒张同步的搏动情况，这就是脉搏。根据脉搏的节奏以及强弱程度，可以了解心脏的活动情况。测量时，可拼拢食指中指和无名指，轻轻地搭在一定部位上来进行。
也可利用仪器测量脉搏。现有的方法主要有听诊器法、心电图法、红外线法等，当采用红外、压电等技术实现的脉搏测量装置时，对传感器在测量时的安装或固定要求较高，一般要求安置在体表脉动明显处，而且需要可靠固定，否则会丢失脉搏个数。
专利01204910.7公开了一种可测脉搏的电子磅秤。该专利公布的原理是通过与左右脚相接触的两组电极测量两脚间的电位差测量脉搏。其主要缺点是人体上肢与下肢间有一定生物电电位差，而两脚之间的生物电位差及其微弱，一般电路方法很难测到，如采用特殊电路，则成本很高，没有实际使用价值。专利01204908.5公开一种手握式测脉搏的电子磅秤，该专利的缺点也与以上专利相同。
现有测量人体生物电阻抗分析((bioeletrical impedance analysisBIA法)的方法，可以测得人体局部的电阻抗值，用于判断人体的脂肪和水分含量。如图1所示，其原理如下电极左1和电极右1分别位于人体的两肢(两脚或两手)或相隔一定距离的肢体部位。电极左2和电极右2也分别位于人体的两肢(两脚或两手)或相隔一定距离的肢体部位。电极左1和电极右1位于肢体同侧且不相连，电极左2和电极右2也位于肢体同侧且不相连。微小交变激励电流通过电极左1和电极右1通入人体。在人体电极左2和电极右2处产生感应生物电信号。通过感应电信号采样处理电路可测得电极左2和电极右2的感应生物电电位差值。该方法的实质是测量感应生物电压值，进而通过被测肢体的体积计算生物电阻抗。但该方法目前只是应用于测量人体内脂肪含量和水份含量，且测量精度极易受个体差异的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种测量精度高、成本低的基于组织阻抗随心跳脉动变化而测量人体脉搏跳动次数的方法和装置。
本发明采用如下技术方案设计一种测量人体脉搏跳动次数的方法，该方法包括如下步骤A.设计一交流激励源，该交流激励源产生一个能穿透人体组织且具有稳定振幅度和频率的高频交流信号；B.通过连接交流激励源的采样电阻以及一对与被测人体接触的测量电极采集人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号并把该脉动信号附着在所述交流激励源产生的高频交流信号上；C.将叠加有高频交流信号和人体阻抗脉动信号的混合波信号送入信号处理模块中，由信号处理模块对所述混合波信号进行检波，选频放大以分离出被测人体阻抗变化的脉动信号；D.把由信号处理模块输出的被测人体阻抗变化的脉动信号送入微处理器进行计数，从而获得被测人体单位时间脉搏跳动的次数。
所述一对测量电极分别与相隔一定距离的肢体部位相接触，如分别与被测人体的两个足部或两个手部相接触。
本发明的另一个目的是设计一种测量人体脉搏跳动次数的装置，该装置包括交流激励源，用于产生一个能穿透人体组织且具有稳定振幅度和频率的高频交流信号；采样电阻和第一电极和第二电极，用于采集被测人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号；信号处理模块，用于进行检波，选频放大以分离出被测人体因心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号；微处理器和与微处理器的一组输入/输出端口连接的显示器，用于记录和显示由信号处理模块输出的单位时间内被测人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动次数；
所述第一电极和第二电极分别与被测人体相隔一定距离的肢体部位相连，第二电极的连线端接地，第一电极的连线端分成两路，一路经采样电阻连接交流激励源的信号输出端，另一路与信号处理模块的信号输入端连接；所述信号处理模块的信号输出端连接微处理器的一个计数端口。
所述信号处理模块包括顺序单向连接的精密检波器、选频放大器和电压比较器，所述精密检波器的信号输入端连接第一电极的连线端，所述电压比较器的信号输出端连接微处理器。
同现有技术相比较，本发明的测量人体脉搏跳动次数的方法和装置具有如下优点(1)通过测量体内组织阻抗的脉动而并不是直接测量阻抗值，即测量对应血液脉动一次导致人体组织的阻抗发生一次脉动性变化的计数值，它与人体组织的阻抗值大小无关，只与阻抗值变化的次数有关，所以不存在测量阻抗精度的问题，不受被测者个体差异的影响，测量精度高；(2)本发明的装置成本较低，易于推广；(3)测量方法简单易行，被测者只需接触两个测量电极，如双脚站立或双手握持两个电极并稳定片刻，电路即可测量出被测者的脉搏。
图1为现有的测量人体生物电阻抗装置的原理图；图2为本发明的测量人体脉搏跳动次数的装置的原理图。
具体实施例方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
图2是本发明测量人体脉搏跳动次数的装置的一个实施例，该装置包括交流激励源1，用于产生一个能穿透人体组织且具有稳定振幅度和频率的高频交流信号，其频率范围为1000赫兹至100000赫兹、振幅范围为0.5伏至5.0伏；采样电阻2和第一电极21和第二电极22，用于采集被测人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号；信号处理模块3，用于进行检波，选频放大以分离出被测人体因心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号，所述信号处理模块3包括顺序单向连接的精密检波器31、选频放大器32和电压比较器33；微处理器4以及分别与微处理器4的两组输入/输出端口连接的LCD显示器5和键盘6；所述微处理器4用于记录由信号处理模块3输出的单位时间内被测人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动次数并通过LCD显示器5输出，所述键盘用于输入操作指令和实现人机对话；所述第一电极21和第二电极22分别与被测人体相隔一定距离的肢体部位相连，如被测人体的两个足部或两个手部，第二电极22的连线端接地，第一电极21的连线端分成两路，一路经采样电阻2连接交流激励源1的信号输出端，另一路与信号处理模块3中的精密检波器31的输入端连接；所述信号处理模块3中的电压比较器33的输出端连接微处理器4的一个计数端口。
应用上述装置的本发明测量人体脉搏跳动次数的方法包括如下步骤A.通过交流激励源产生一个能穿透人体组织且具有稳定振幅度和频率的高频交流信号，该高频交流信号的频率范围在1000赫兹至100000赫兹、振幅在0.5伏至5.0伏的范围；B.将一对测量电极分别与被测人体相隔一定距离的肢体部位相接触，如分别与被测人体的两个足部或两个手部相接触，在测量电极的第一电极处产生随人体心脏搏动而引起的人体阻抗变化的脉动信号，该脉动信号反应了人体心脏的搏动，此脉动信号附着在所述交流激励源产生的高频交流信号上；C.所述叠加有高频交流信号和人体阻抗脉动信号的混合波信号被送入信号处理模块中，由信号处理模块3中的精密检波器31、选频放大器32和电压比较器33对所述混合波信号进行检波，选频放大，最后分离出被测人体阻抗变化的脉动信号；D.微处理器4接收由信号处理模块3输出的被测人体阻抗变化的脉动信号并进行计数从而获得被测人体每分钟脉搏跳动的次数，计数结果送LCD显示器5显示。
在进行测量时，还可通过与微处理器另一输入/输出端口连接的键盘6输入操作指令和实现人机对话，如输入单位时间脉搏跳动次数的上限值和下限值，当检测结果超出上述限值的范围时，可通过一个与微处理器连接的报警器发出警报。
权利要求
1.一种测量人体脉搏跳动次数的方法，其特征在于该方法包括如下步骤A.设计一交流激励源，该交流激励源产生一个能穿透人体组织且具有稳定振幅度和频率的高频交流信号；B.通过连接交流激励源的采样电阻以及一对与被测人体接触的测量电极采集人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号并把该脉动信号附着在所述交流激励源产生的高频交流信号上；C.将叠加有高频交流信号和人体阻抗脉动信号的混合波信号送入信号处理模块中，由信号处理模块对所述混合波信号进行检波，选频放大以分离出被测人体阻抗变化的脉动信号；D.把由信号处理模块输出的被测人体阻抗变化的脉动信号送入微处理器进行计数，从而获得被测人体单位时间脉搏跳动的次数。
2.根据权利要求1所述的测量人体脉搏跳动次数的方法，其特征在于所述一对测量电极分别与相隔一定距离的肢体部位相接触，如分别与被测人体的两个足部或两个手部相接触。
3.根据权利要求1或2所述的测量人体脉搏跳动次数的方法，其特征在于所述信号处理模块包括顺序单向连接的精密检波器、选频放大器和电压比较器。
4.根据权利要求1或2所述的测量人体脉搏跳动次数的方法，其特征在于所述交流激励源产生频率为1000赫兹至100000赫兹、振幅为0.5伏至5.0伏的交流信号。
5.一种测量人体脉搏跳动次数的装置，包括交流激励源(1)，用于产生一个能穿透人体组织且具有稳定振幅度和频率的高频交流信号；采样电阻(2)以及第一电极(21)和第二电极(22)，用于采集被测人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号；信号处理模块(3)，用于进行检波，选频放大以分离出被测人体因心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动信号；微处理器(4)和与微处理器(4)的一组输入/输出端口连接的显示器(5)，用于记录和显示由信号处理模块(3)输出的单位时间内被测人体心脏搏动所引起的人体阻抗变化的脉动次数；所述第一电极(21)和第二电极(22)分别与被测人体相隔一定距离的肢体部位相连，第二电极(22)的连线端接地，第一电极(21)的连线端分成两路，一路经采样电阻(2)连接交流激励源(1)的信号输出端，另一路与信号处理模块(3)的信号输入端连接；所述信号处理模块(3)的信号输出端连接微处理器(4)的一个计数端口。
6.根据权利要求5所述的测量人体脉搏跳动次数的装置，其特征在于还包括与所述微处理器(4)另一组输入/输出端口相连的键盘(6)，用于输入操作指令和实现人机对话。
7.根据权利要求5所述的测量人体脉搏跳动次数的装置，其特征在于所述信号处理模块(3)包括顺序单向连接的精密检波器(31)、选频放大器(32)和电压比较器(33)，所述精密检波器(31)的信号输入端连接第一电极(21)的连线端，所述电压比较器(33)的信号输出端连接微处理器(4)。
8.根据权利要求5所述的测量人体脉搏跳动次数的装置，其特征在于所述交流激励源(1)产生频率为1000赫兹至100000赫兹、振幅为0.5至5.0伏的交流信号。
9.根据权利要求5所述的测量人体脉搏跳动次数的装置，其特征在于所述第一电极(21)和第二电极(22)分别与被测人体的两个足部或两个手部相接触。
全文摘要
一种测量人体脉搏跳动次数的方法和装置，所述装置包括交流激励源(1)，采样电阻(2)以及第一电极(21)和第二电极(22)，由精密检波器(31)、选频放大器(32)和电压比较器(33)构成的信号处理模块(3)，微处理器(4)和显示器(5)，所述两个电极分别与被测人体相隔一定距离的肢体部位如双手或双脚相连，第二电极(22)的连线端接地，第一电极(21)的连线端分成两路，一路经采样电阻(2)连接交流激励源(1)的信号输出端，另一路与信号处理模块(3)的信号输入端连接；所述信号处理模块(3)的信号输出端连接微处理器(4)。本发明的方法通过测量人体内组织阻抗的脉动，即测量阻抗发生一次脉动性变化的计数值而并不是直接测量阻抗值，因此本发明的装置成本低，测量精度高，易于推广。
文档编号A61B5/024GK1692878SQ20051003534
公开日2005年11月9日 申请日期2005年6月14日 优先权日2005年6月14日
发明者吴坚, 刘岩, 敬刚, 丘文博, 杜鑫, 朱惠中, 冯冠平, 赵亚青 申请人:深圳清华大学研究院