一种双波长心率测量装置及方法

文档序号:9772444阅读:492来源:国知局
一种双波长心率测量装置及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及屯、率测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 用户在进行身体机能训练过程中,往往需要实时测量屯、率。一般测量屯、率的方式 有:基于屯、电信号的屯、率测量和基于皮下血流密度变化的光学式屯、率测量。其中基于皮下 血流密度变化的光学式屯、率测量具有非侵入式、佩戴简单、对运动无阻碍的优点;但由于运 动引起的组织密度变化的影响,尤其是用户处于激烈运动情况下,组织密度变化会非常强 烈,因此激烈运动会严重干扰光学式屯、率测量信号,从而影响光学式屯、率测量的准确性。
[0003] 目前,为了消减运动对屯、率测量的干扰,光学式屯、率测量中主要使用MEMS加速度 计等惯性测量组件来获得用户的运动信号,并在屯、率判决时排除运动信号频率的方式来减 少运动对光学屯、率测量信号的干扰,但由于惯性测量组件的输出的运动信号仅和组织密度 变化相关,却无法准确表征组织密度变化,光学式运动屯、率测量仍然是一个难点。

【发明内容】

[0004] 本发明首先要解决的技术问题是提供一种双波长屯、率测量装置,能够准确测量用 户运动屯、率的装置。
[0005] 为此,本发明采用W下技术方案:一种双波长屯、率测量装置,包括载体,所述载体 能够被佩戴或安装在人体表面,所述载体包括但不限于腕带和臂带,所述屯、率测量装置包 括光电信号采集部件和信号处理部件,所述光电信号采集部件包括光发生器和光接收器, 所述光发生器和所述光接收器均安装在载体上,所述光接收器连接所述信号处理部件,所 述信号处理部件对所述光接收器的信号进行处理从而得到屯、率测量结果,所述光发生器包 括波长不同的第一发光装置和第二发光装置。
[0006] 在采用上述技术方案的同时,本发明还可W采用或者组合采用W下进一步的技术 方案:
[0007] 所述第一发光装置和所述第二发光装置安装在同一基板或者封装上。
[000引所述第一发光装置为波长为A的第一 LED,所述第二发光装置为波长为B的第二 LED,所述波长A的范围是512至52加 m绿色,所述波长B的范围是610至630nm红色或580至 600nm黄色,所述第一发光装置和所述第二发光装置安装在同一基板或者封装上。
[0009] 所述光接收器包括光电管,所述光电管安装在光隔离结构件上,所述光发生器上 设有光驱动器,所述信号处理部件包括模数转换器,所述屯、率测量装置还包括光电管放大 电路,所述光接收器、光发生器、光驱动器、光隔离结构件、信号处理部件W及光电管放大电 路均安装在支架上,并通过支架固定在所述载体上。通过装置内的光电管放大电路,可W适 配光电管3和模数转换器6的阻抗关系,提高装置的信号采集性能。
[0010] 所述第一发光装置和所述第二发光装置的发光点安装距离小于所述光电管的娃 片对角线长度。由于波长为A的L邸与波长为B的L邸的发光点中屯、安装距离小于光电管的娃 片对角线长度,使得本发明得W通过分析波长为B的Lm)点亮时光电管的信号与波长为A的 LED点亮时光电管的信号之间的关系,将上述两个信号相互修正,可W极大降低运动过程 中,用户肌肉收缩、皮下组织密度变化对测量信号的影响。
[0011] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种双波长屯、率测量方法,所述方法使 用上述双波长屯、率测量装置并包括如下步骤:
[0012] 1)将屯、率测量装置安装或者佩戴在人体上;
[0013] 2)点亮光发生器中的第一发光装置和第二发光装置并分别发射不同波长的光波;
[0014] 3)光接收器分别对第一发光装置和第二发光装置的光信号进行采集;
[0015] 4)在时域进行信号处理;
[0016] 5)在频域进行信号处理;
[0017] 6)根据经验进行信号处理。
[0018] 在采用上述技术方案的同时,本发明还可W采用或者组合采用W下进一步的技术 方案:
[0019] 为了保证响应速度,所述步骤3)中的采集频率不低于7Hz。
[0020] 所述步骤4)具体包括:
[0021] 4.1)估计第二发光装置点亮时光接收器的信号与第一发光装置点亮时光接收器 的信号之间的增益函数;
[0022] 4.2)根据步骤4.1)所估计的增益函数用第二发光装置点亮时光接收器的信号来 处理第一发光装置点亮时光接收器的信号。
[0023] 所述步骤5)具体包括:5.1)对步骤4)所得的信号进行傅里叶变换,将其转换至频 域;
[0024] 5.2)分析步骤5.1)所得频域信号的峰值分布情况,选出可能的屯、率频点。
[0025] 10、如权利要求6所述的一种双波长屯、率测量方法,其特征在于:所述步骤6)具体 包括:
[0026] 6.1)频点跳转允许判断;
[0027] 6.2)频点跳转平滑;
[0028] 6.3)屯、率换算;
[00巧]6.4)屯、率输出平滑。
[0030] 通过W上技术方案,该方法将前述的一种双波长屯、率测量装置,在装置佩带或安 装在用户身体上活动的同时,根据光电管的测量信号,可W依据本方法估计出用户的屯、率, 解决了用户运动过程中屯、率的测量问题。
[0031] 与现有技术相比,本发明所提供的装置及方法具有W下有益效果:
[0032] 1)由于采用双波长屯、率测量,针对运动屯、率测量,通过本发明所提出的装置,可W 测量得到两种不同波长的光束,穿透或反射自用户身体组织后的光电信号,与一般的测量 装置相比,可W获得更多光电信息。
[0033] 2)由于采用双波长屯、率测量,针对运动屯、率测量,通过本发明所提出的方法,可W 消减由于用户运动时组织密度变化造成的光电信号干扰。
[0034] 3)由于采用双波长屯、率测量,针对运动屯、率测量,通过本发明所提出的方法,可W 通过对波长B信号的分析,提取出运动频率,减小运动频率对屯、率频率的干扰。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明实施例1的一种双波长屯、率测量装置的结构示意图。
[0036] 图2为本发明实施例1的一种双波长频率测量装置的电路结方框原理图。
[0037] 图3为本发明实施例1的一种双波长屯、率测量装置所包含的光发生器和光接收器 的布局示意图。
[0038] 图4为本发明实施例2的一种双波长屯、率测量装置所包含的光发生器和光接收器 的布局示意图。
[0039] 图5为本发明实施例2的一种双波长屯、率测量装置的电路方框原理图。
[0040] 图6为本发明实施例3的一种双波长屯、率测量装置所包含的光发生器和光接收器 的布局示意图。
[0041 ]图7为本发明实施例4的实验佩戴示意图。
[0042] 图8为本发明的屯、率测量方法的步骤1的信号流程图。
[0043] 图9为本发明的屯、率测量方法的步骤2的信号流程图。
[0044] 图10为本发明的屯、率测量方法的步骤3的信号流程图。
[0045] 图11为本发明的屯、率测量方法的步骤4的流程图。
[0046] 图12为本发明实施例5的实际信号图。
【具体实施方式】
[0047] 实施例1,一种屯、率测量装置1,参照附图1-3。
[0048] 本发明为一种双波长屯、率测量装置,包括支架8,支架8内固定有检测电路,使用 时,通过安装带子9载体将本装置与用户固连。
[0049] 本发明所述固连,指通过安装带子則尋本装置佩戴在用户手腕、大臂等检测部位, 佩戴后本测量装置与用户手腕、大臂应无滑动、无间隙。安装
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