专利名称：光电脉搏检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脉搏检测设备，尤其是涉及一种采用红外光技术的光电脉搏检测装置。
背景技术：
脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息，可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势。如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变，而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件，脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现,通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。同时,脉搏测量还为血压测量、血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。传统的脉搏测试法局限于人工测试或听诊器测试，受人为的影响因素较大，测量精度不高。利用血液是高度不透明的液体，光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点，可通过传感器对脉搏信号进行检测。这种技术具有结构简单、重复性好等特点，同时也是生物医学工程领域的发展方向。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种光电脉搏检测装置。本实用新型设有光电传感器电路、信号控制与处理电路、报警电路、显示电路和RS232串口 ；所述光电传感器电路设有红外光发射电路和红外光接收电路；所述手指放置在红外光发射电路与红外光接收电路之间；所述信号控制与处理电路设有前级处理与放大电路、滤波电路、后级放大电路、采样电路、波形转换电路和单片机处理电路；所述前级处理与放大电路的输入端接红外光接收电路的输出端，前级处理与放大电路的输出端接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端接后级放大电路的输入端，后级放大电路的输出端分别接采样电路的输入端和波形转换电路的输入端，采样电路的输出端和波形转换电路的输出端分别接单片机处理电路；报警电路、显示电路和RS232串口分别与单片机处理电路的输出端口连接。所述红外光发射电路与红外光接收电路可采用红外对管。所述报警电路可采用蜂鸣器等，所述显示电路可采用液晶显示器，例如北京迪文科技有限公司的DMD48270T047显示器。本实用新型采用RS232串口通信。当手指夹在红外对管的中间时，随着心脏的跳动，手指尖的微血管产生相应的容积变化，红外光发射电路发出特定波长的光经过手指后被红外光接收电路接收。此过程被检测生理量(人体的脉搏)转换成光信号之后，光信号通过光电器件转换为电信号，电信号经过放大及滤波处理送入单片机，经单片机处理后通过液晶显示器显示。本实用新型的采集部分采用红外对管，直接将光信号转换为数字信号，电路简单，采集方便。经过试验测定:本实用新型可以实现测量的简便化和精确化，可在小于30s的时间内，测量出人体Imin的脉搏，保证误差在2次以内。同时可以显示脉搏波形，达到方便、快速、准确地测量脉搏的目的。本实用新型具有性能良好、结构简单、性价比高、输出显示稳定等特点，尤其适合于家庭进行自我检查以及医院护士每日的临床记录。
图1为本实用新型实施例的结构组成框图。图2为本实用新型实施例的前级处理与放大电路原理图。图3为本实用新型实施例的滤波电路原理图。图4为本实用新型实施例的后级放大电路原理图。图5为本实用新型实施例的信号采集电路原理图。图6为本实用新型实施例的系统软件设计流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。参见图1 5,本实用新型实施例设有光电传感器电路2、信号控制与处理电路3、报警电路4、显示电路5和RS232串口 6 ;所述光电传感器电路2设有红外光发射电路21和红外光接收电路22 ;所述手指放置在红外光发射电路21与红外光接收电路22之间；所述信号控制与处理电路3设有前级处理与放大电路31、滤波电路32、后级放大电路33、采样电路34、波形转换电路35和单片机处理电路36 ;所述前级处理与放大电路31的输入端接红外光接收电路22的输出端，前级处理与放大电路31的输出端接滤波电路32的输入端，滤波电路32的输出端接后级放大电路33的输入端，后级放大电路33的输出端分别接采样电路34的输入端和波形转换电路35的输入端，采样电路34的输出端和波形转换电路35的输出端分别接单片机处理电路36 ;报警电路4、显示电路5和RS232串口 6分别与单片机处理电路36的输出端口连接。所述红外光发射电路21与红外光接收电路22可采用红外对管。所述报警电路可采用蜂鸣器等，所述显示电路可采用液晶显示器，例如北京迪文科技有限公司的DMD48270T047 显示器。手指夹在红外对管的中间，由于心脏的跳动，手指尖的微血管的体积发生相应的变化(当心脏收缩时，微血管容积增大；当心脏舒张时，微血管容积减少)，红外发射管发出的光通过手指尖射到光电器件时，产生光电效应，将光信号转换为电信号，从而获得脉搏信息。如图2所示为前级处理与放大电路，它由一个隔直低通反相放大器组成，去除直流电压，抑制高频信号，对50Hz工频干扰进行初步衰减，同时对有用的脉搏信号进行初步的放大。设置初级放大倍数为10倍，截止频率范围为0.05 20Hz。图3所示为滤波电路，该滤波电路采用三阶巴特沃斯低通滤波电路，设置截止频率f=10Hz，对50Hz工频等噪声进行较大的衰减，能保留有用的脉搏低频信号。图4所示为后级放大电路，采用可变增益反相放大电路，C6与R12构成低通滤波，截止频率为20Hz，将信号放大10 100倍，低通截止频率为20HZ，再次滤除高频干扰。图5所示为采集电路，采用555定时器接成的施密特触发器，电容值采用0.01 μ f，把正弦波直接转换为方波，送入单片机中，保证准确、方便采集信号。信号处理电路采用Atmegal6单片机来实现系统最核心的计算脉搏功能。计数的方法是利用单片机的计时器，计算一次心跳的时间，然后由该周期计算出频率，继而可以求出一分钟的脉搏数。考虑到计算的精确性，测量20次心跳信号，据此推算出Imin的脉搏。可以实现系统要在小于30s的时间内，测量出人体Imin的脉搏，并且保证误差在2次以内。如图6所示为本实用新型实施例的系统软件设计流程图，采用外部中断，用定时器计时，从而计算脉搏数。并且把波形实时送入到单片机中，通过DA转换并显示。本实用新型采用RS232通讯，方便快捷，可以实时读取数据。常人脉搏数为60 80次/min.婴儿为90 100次/min，老人为100 150次/min ;所以当系统中出现小于60次/min和大于150次/min时，报警电路自动报警，表示出现异常情况。显示电路中采用北京迪文科技有限公司的DMD48270T047彩色显示器，显示脉搏数，并且可以把脉搏波形实时显示，形象直观，操作方便。
权利要求1.光电脉搏检测装置，其特征在于设有光电传感器电路、信号控制与处理电路、报警电路、显示电路和RS232串口 ；所述光电传感器电路设有红外光发射电路和红外光接收电路；所述手指放置在红外光发射电路与红外光接收电路之间；所述信号控制与处理电路设有前级处理与放大电路、滤波电路、后级放大电路、采样电路、波形转换电路和单片机处理电路；所述前级处理与放大电路的输入端接红外光接收电路的输出端，前级处理与放大电路的输出端接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端接后级放大电路的输入端，后级放大电路的输出端分别接采样电路的输入端和波形转换电路的输入端，采样电路的输出端和波形转换电路的输出端分别接单片机处理电路；报警电路、显示电路和RS232串口分别与单片机处理电路的输出端口连接。
2.如权利要求1所述光电脉搏检测装置，其特征在于所述红外光发射电路与红外光接收电路采用红外对管。
3.如权利要求1所述光电脉搏检测装置，其特征在于所述报警电路采用蜂鸣器。
4.如权利要求1所述光电脉搏检测装置，其特征在于所述显示电路采用液晶显示器。
专利摘要光电脉搏检测装置，涉及一种脉搏检测设备。设光电传感器电路、信号控制与处理电路、报警电路、显示电路和RS232串口；光电传感器电路设红外光发射电路和红外光接收电路；信号控制与处理电路设前级处理与放大电路、滤波电路、后级放大电路、采样电路、波形转换电路和单片机处理电路；前级处理与放大电路输入端接红外光接收电路输出端，前级处理与放大电路输出端接滤波电路输入端，滤波电路输出端接后级放大电路输入端，后级放大电路输出端分别接采样电路输入端和波形转换电路输入端，采样电路和波形转换电路输出端接单片机处理电路；报警电路、显示电路和RS232串口接单片机处理电路输出端口。性能良好、结构简单、输出显示稳定。
文档编号A61B5/02GK203000911SQ20132003593
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者陈文芗, 朱维龙, 黄金池, 王 华, 侯磊, 陈忠祥 申请人:厦门大学