专利名称：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装置。
脉搏检测装置可以进行脉搏测量。现有的脉搏测量装置由于检测元件大多采用机械或压力传感器，通过检测机械位移或压力进行脉搏测量，测量欠准确。中国专利申请95101483.8公开的脉搏计检测元件采用光电传感器，虽然准确性有所提高，但是其发光二极管和光电晶体管作为整体做在同一平面上，采用反射式的测量方法，仍然通过检测机械位移进行脉搏测量，所以当手有动作，还是易产生干扰，影响测量准确性。
本实用新型的目的是提供一种在使用时利用血液的容积变化测量人的脉搏、且测量准确的脉搏检测装置。
实现本实用新型目的的技术方案是本装置具有光电传感器，其结构特点是本检测装置还具有放大滤波电路、整形电路和CPU控制电路，光电传感器是透射式光电传感器，光电传感器设有可与放大滤波电路的输入端相连的输出端，放大滤波电路的输出端接整形电路的输入端，整形电路的输出端接CPU控制电路的外中断输入口。
上述光电传感器、放大滤波电路及整形电路的电源输入端与电源控制电路输出端相连，CPU控制电路的输出口与电源控制电路的控制端相连。
上述透射式光电传感器由夹持装置和发光二极管、光电接收元件组成；夹持装置的相对位置上固定有发光二极管及光电接收元件，夹持装置具有滤色片，该滤色片设置在光电接收元件一边、且位于发光二极管和光电接收元件之间。上述夹持装置是夹子，发光二极管及光电接收元件相对固定在夹子左右夹脚的脚端上，滤色片固定在右夹脚的脚端上；左右夹脚相对的脚端面为平面形或半环形。
本脉搏检测装置还具有与CPU控制电路的I/O口相连的显示器和输入键，以及与CPU控制电路的输出口相连的脉冲放大电路。
本实用新型的优越性在于①本装置的光电传感器的发光二极管和光电接收元件做成独立的两部分，采用透射式的检测方法，当接通电路，发光二极管导通并发光，控制电路根据光电接收元件的输出信号电压的高低变化的频率，确定脉搏次数。②由于光电接收元件的输出电压的高低是由手指或耳垂微血管的血液容积决定，而手或耳的微小的机械动作对手指或耳垂微血管的血液容积影响不大，所以测量准确。③本装置使用时采用单片机进行数据处理，可通过显示器显示脉搏测量值，通过输入键输入年龄，设定脉搏门限值，根据预先设定的运算公式，运算后确定运动量的大小。当脉搏次数超过设定值时，则报警提示。④本装置电路结构简单，占用体积小，可单独使用，携带方便。⑤当本装置设置脉冲放大电路后，可输出与人体心跳同步的电压信号至有关的后级装置，后级装置输出的电脉冲可对人体起到低频脉冲理疗作用。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的电路框图。
图2是本实用新型的实施例原理图。
图3是本实用新型光电传感器的一种立体图。
图4是本实用新型光电传感器的另一种立体图。
图5是本实用新型实施例中脉冲放大电路的原理图。
图6是本实用新型实施例电路的有关工作波形图。
图7是本实用新型实施例中的单片机使用的主程序流程图。
图8是本实用新型实施例中的单片机使用的外部中断服务程序流程图。
图9是本实用新型实施例中的单片机使用的定时器中断服务程序的流程图。
见
图1和图2，本实用新型的实施例1包括壳体、光电传感器1、设在壳体表面的显示器6、输入键7、设在壳体内的放大滤波电路2、整形电路3、CPU处理电路4、电源控制电路5、脉冲放大电路8。光电传感器1的输出端接放大滤波电路2的输入端。放大滤波电路2是由两级有源低通滤波电路组成；第一级有源低通滤波电路由运放A1A及电阻R2、R3、R26和电容C1、C2组成，电阻R26的一端和光电传感器1的输出端相接，另一端分别和电容C1、C2相连，C2的另一端接A1A的输出端，C1的另一端接A1A的反向输入端，电阻R3接在A1A的反向输入端和输出端之间，R2接A1A的同相输入端；第二级有源滤波电路由运放A1B和电阻R4～R6、电容C3、C10组成，R4和电容C10串联后一端接运放A1A的输出端，另一端接运放A1B的反向输入端，R6和C3并联后一端接A1B的反向输入端，另一端接A1B的输出端，R5接A1B的同相输入端。放大滤波电路2的输出端接整形电路3的输入端。所述的整形电路3是由运放A1C、A1D和电阻R7～R12、电容C4构成的单稳态触发电路，其中电容C4和电阻R9串联后接在A1C的输出端和A1D的反向输入端之间，电阻R12接在A1D的输出端和A1C的同相输入端之间，R8、R7分别接A1C的反向输入端和同相输入端，R10、R11分别接A1D的反向输入端和同相输入端。整形电路3的输出端接CPU控制电路4的外中断输入口。所述CPU控制电路4由单片机及其辅助电路构成，单片机中设有相应的程序。电源控制电路5的输入端与直流电源VDD相连，电源控制电路5的输出端接光电传感器1、放大滤波电路2、整形电路3的电源输入端，电源控制电路5的控制端与CPU控制电路的输出口相连。电源控制电路5是由三极管T1、电阻R20、R21组成的开关电路，其中电阻R20接在T1的基极和发射极之间。输入键7、显示器6直接和CPU控制电路4的单片机的I/O口相连。
见图3，光电传感器1由作为夹持装置11的夹子和发光二极管12、光电接收元件13组成；发光二极管12固定在夹子11左夹脚的脚端上，光电接收元件13固定在夹子11右夹脚的脚端上；夹子11还具有固定在右夹脚脚端的滤色片11-1；滤色片11-1设置在光电接收元件13一边、且位于发光二极管12和光电接收元件13之间。左右夹脚相对的脚端面为平面形。发光二极管12是红外发光二极管(在其他实施例中也可以采用可见光发光二极管)，光电接收元件13采用光电晶体管(在其他实施例中也可以采用光电池或光敏电阻)。使用时，夹子11夹住耳垂。
见图4，本实用新型实施例2中的光电传感器1的结构与实施例1中的结构基本相同，不同之处在于夹子11的左右夹脚相对的脚端面为半环形。使用时，夹子11夹住手指。
见图5，两实施例还具有脉冲放大电路8，该脉冲放大电路由三极管T2～T5、电阻R27～R34、变压器B构成，其中电阻R27～R30、三极管T2、T3组成两级放大电路，电阻R31～R34、三极管T4、T5组成两级放大电路，该电路的两输入端分别和单片机的输出口P56(31脚)、P57(32脚)相连。
本装置的具体工作原理如下夹子11夹住手指或耳垂，见图7，上电或在本装置处于低功耗状态时按下任一按钮，单片机则运行初始化程序，接着在键处理程序和显示缓存程序中循环运行(初始化程序、键处理程序和显示缓存程序组成主程序)；运行键处理程序则完成键扫描，键值处理和键功能散转。运行显示缓存程序则将显示缓存器中的数据处理后送显示存贮器。单片机在运行初始化程序中，在输出口P54(2脚)输出低电平，而使电源控制电路5的三极管T1饱和导通，T1的集电极输出高电平，给光电传感器1、放大滤波电路2、整形电路3提供电源，从而使电路进入工作状态。发光二极管12发光，微弱的红外光透过手指或耳垂微血管被光电晶体管13吸收，因为手指微血管或耳垂微血管的血液容量变化与心脏的收缩与舒张相关，心脏收缩使手指微血管或耳垂微血管的血液容量增加，故透过手指或耳垂的光线较弱；心脏舒张使手指微血管或耳垂微血管的血液容量减少，则透过手指或耳垂的光线较强。所以光电晶体管13输出相应的微弱心率信号，其波形见图6的Va。经过两级有源低通滤波电路，滤去高频部分，得到放大的心率信号Vb(见图6)。由于各人产生的心率信号不完全相同，所以经过由电阻R7～R12、电容C4、运放A1C、A1D组成的单稳态触发电路，产生宽度一定的脉冲信号Vc；脉冲信号的宽度取决于电阻R9、电容C4的值，与心率信号的波形无关。该信号送入单片机的外中断输入端INT端(7脚)，当脉冲信号的下降沿到来时，单片机进入外中断处理程序。见图8，该程序是对脉搏运算程序段进行控制以及对定时器中断服务程序中的脉搏计时器计时程序段进行控制的程序，并将脉搏计时器的数据送运算暂存器。见图9，定时器中断服务程序中除设有脉搏计时器计时程序段外、还设有液晶显示信号生成程序段。脉搏运算程序段可设置在定时器中断服务程序中(在其他的实施例中也可设置在主程序中)。运行脉搏运算程序段则将运算暂存器的数据取出并进行有关的数字处理求得脉搏值、再将脉搏值送至显示缓存器。运行脉搏计时器计时程序段则将脉搏计时器的值加1；液晶显示信号生成程序段则将显示存储器中的数据取出进行处理并产生背极驱动波形、再将处理后的数据和背极驱动波形送至液晶显示器6。
通过单片机的18～27脚在显示器6上显示出脉搏数是平均脉搏数，且运行脉搏运算程序段时还可在单片机的输出口P56(31脚)、P57(32脚)产生有一定时间差的负脉冲信号PUL-、PUL+，送给以变压器B为负载的脉冲放大电路8。上述负脉冲信号在脉冲放大电路8中分别经过两级共射极电路放大，使脉冲放大电路8输出与心跳同步的放大脉冲信号，波形见图6的Vd。该放大脉冲信号输至有关的后级装置，后级装置输出的电脉冲可对人体起到低频脉冲理疗作用。
实施例中单片机的型号是EM78247B，集成运放A的型号是LM3900，显示器6采用液晶显示器，可显示脉搏数、年龄、脉搏门限值，以及与心跳同步闪烁的符号
在实施例中，若三分钟以上没有操作，单片机的输出口P54(2脚)输出高电平，电源控制电路5的三极管T1截止，集电极输出低电平，使相应电路处于关断状态，不消耗功率，并且单片机进入睡眠状态，本装置自动进入低功耗状态，可以保证单片机储存的信息不会丢失。按任一输入键，本装置重新启动，退出低功耗状态。实施例的电源VCC为9V，VDD为5V。
见图2，实施例中，三个输入键SB1、SB2、SB3分别定义为SET键、▲键、键。SET键可以进行状态设置，▲键、键可分别进行相应的增加或减少设置。开机时程序将单片机自动设置为检测状态，按下SET键则将单片机转为设置输入年龄的状态，再按一次SET键则将单片机转为设置输入运动量门限值的状态。再按一次SET键，则又将单片机设置为检测状态，此时，即可进行有关的测量，亦可再按SET键、进行有关的参数设置。当单片机处于设置输入年龄的状态时，显示器6上有输入提示，而年龄增减是通过▲键、键来输入。当单片机处于设置输入运动量门限值的状态时、显示器6上也有输入提示，而运动量门限值的增减是通过▲键、键来输入。▲键可以进行增值输入，每按一次，数值增1，若一次按住时间超过1.5秒后，每0.1秒自动增1。键可以进行减值输入，每按一次，数值减1，若一次按住时间超过1.5秒后，每0.1秒自动减1。测量时，若测量值超过运动量门限值，则单片机的输出口P55(1脚)输出高电平，蜂鸣器FM发出报警声。
权利要求1.一种脉搏检测装置，具有光电传感器(1)，其特征在于本检测装置还具有放大滤波电路(2)、整形电路(3)和CPU控制电路(4)，光电传感器(1)是透射式光电传感器，光电传感器(1)设有可与放大滤波电路(2)的输入端相连的输出端，放大滤波电路(2)的输出端接整形电路(3)的输入端，整形电路(3)的输出端接CPU控制电路(4)的外中断输入口。
2.根据权利要求1所述的脉搏检测装置，其特征在于本装置的光电传感器(1)、放大滤波电路(2)及整形电路(3)的电源输入端与电源控制电路(5)的输出端相连，CPU控制电路(4)的输出口与电源控制电路(5)的控制端相连。
3.根据权利要求1或2所述的脉搏检测装置，其特征在于光电传感器(1)由夹持装置(11)和发光二极管(12)、光电接收元件(13)组成；夹持装置(11)的相对位置上固定有发光二极管(12)及光电接收元件(13)，夹持装置(11)具有滤色片(11-1)，该滤色片(11-1)设置在光电接收元件(13)一边、且位于发光二极管(12)和光电接收元件(13)之间。
4.根据权利要求3所述的脉搏检测装置，其特征在于夹持装置(11)是夹子，发光二极管(12)及光电接收元件(13)相对固定在夹子(11)左右夹脚的脚端上，滤色片(11-1)固定在右夹脚的脚端上；左右夹脚相对的脚端面为平面形或半环形。
5.根据权利要求2所述的脉搏检测装置，其特征在于放大滤波电路(2)由两级有源低通滤波电路组成，第一级有源低通滤波电路由运放A1A，电阻R2、R3、R26和电容C1、C2组成，电阻R26的一端和光电传感器的输出相接，另一端分别和电容C1、C2相连，C2的另一端接A1A的输出端，C1的另一端接A1A的反向输入端，电阻R3接在A1A的反向输入端和输出端之间，R2接A1A的同相输入端；第二级有源滤波电路由运放A1B和电阻R4～R6，电容C3、C10组成，R4和电容C10串联后一端接运放A1A的输出端，另一端接运放A1B的反向输入端，R6和C3并联后一端接A1B的反向输入端，另一端接A1B的输出端，R5接A1B的同相输入端。
6.根据权利要求2所述的脉搏检测装置，其特征在于整形电路(3)是由运放A1C、A1D和电阻R7～R12、电容C4构成的单稳态触发电路，其中电容C4和电阻R9串联后接在A1C的输出端和A1D的反向输入端之间，电阻R12接在A1D的输出端和A1C的同相输入端之间，R8、R7分别接A1C的反向输入端和同相输入端，R10、R11分别接A1D的反向输入端和同相输入端。
7.根据权利要求2所述的脉搏检测装置，其特征在于CPU控制电路(4)具有单片机及其辅助电路。
8.根据权利要求2所述的脉搏检测装置，其特征在于电源控制电路(5)是由三极管T1、电阻R20、R21组成的开关电路，其中电阻R20接在T1的基极和发射极之间。
9.根据权利要求2所述的脉搏检测装置，其特征在于本装置还具有显示器(6)和输入键(7)，所述显示器(6)和输入键(7)与CPU控制电路(4)的I/O口相连。
10.根据权利要求9所述的脉搏检测装置，其特征在于本装置还具有脉冲放大电路(8)；所述脉冲放大电路由三极管T2～T5、电阻R27～R34、变压器B构成，其中电阻R27～R30、三极管T2、T3组成两级电压放大电路，电阻R31～R34、三极管T4、T5组成两级电压放大电路，脉冲放大电路(8)的两输入端和CPU控制电路(4)输出口相连。
专利摘要本实用新型公开了一种脉搏测量装置。本脉搏检测装置具有光电传感器、放大滤波电路、整形电路及CPU控制电路,光电传感器是透射式光电传感器,光电传感器设有可与放大滤波电路的输入端相连的输出端,放大滤波电路的输出端接整形电路的输入端,整形电路的输出端接CPU控制电路的外中断输入口。本脉搏检测装置使用时,可根据人体的血液容积变化来测量人的脉搏,测量准确;且可输出与心跳同步的脉冲信号。
文档编号A61B5/024GK2402258SQ9922889
公开日2000年10月25日 申请日期1999年7月13日 优先权日1999年7月13日
发明者陶亦军 申请人:陶亦军