一种双波长心率测量装置及方法_2

文档序号:9772444阅读:来源:国知局
带子9可W使用硅胶、魔术贴等 柔性材料制作,形态上W贴合用户手腕、大臂为佳。
[0050] 参照图1与图2。在本实施例中,所述测量装置包含波长为A的第一LED1、波长为B的 第二LED2、光电管3、光隔离结构件5、模数转换器6、Lm)驱动器7、支架8、安装带子9,其中波 长为A的第一 LEDl的光波长A范围是520nm翠绿光;波长为B的第二LED2的波长B为620nm红色 光;
[0051] 其中波长为A的第一 LEDl与波长为B的第二LED2分别与LED驱动器7电连接,使得 L邸驱动器7可W分别独立控制波长为A的第一LEDl与波长为B的第二LED2点亮或焰灭。
[0052] 所述光电管3与所述模数转换器6电连接,所述模数转换器6能够采集所述光电管3 的光电信号。
[0053] 参照图3,所述波长为A的第一 LEDl与波长为B的第二LED2安装在同一基板上。且波 长为A的第一 LEDl与波长为B的第二LED2的发光点中屯、安装距离小于光电管3的娃片对角线 长度。
[0054] 为了确保本装置测量时,进入光电管3的光束,仅来自于波长为A的第一 LEDl或波 长为B的第二LED2所发出的、穿透用户组织后的反射或透射光;在波长为A的第一 LED1、波长 为B的第二LED2与光电管3之间,安装光隔离结构件5,其能够阻挡波长为A的第一LEDl或波 长为B的第二LED2所发出的光束直接照射到光电管3上。
[0化5] 实施例2,一种屯、率测量装置2,参照附图4-5。
[0056] 参考图4,本发明在实施例1的基础上,为了进一步改善检测效果,将波长为A的第 一 LEDl或波长为B的第二LED2排布在光电管3两侧。且保证波长为A的第一 LEDl与波长为B的 第二LED2的发光点中屯、安装距离小于光电管3的娃片对角线长度。
[0057] 在本实施例中,选用波长为A的第一LEDl的波长为520nm翠绿光,其工作电流约 20mA,选用波长为B的第二LED2的波长为600nm黄色光,其工作电流约20mA,选用光电管3型 号为BPW34S,其对上述520nm和60化m的光束均敏感。光电管BPW34S的娃片对角线长度约为 3.7mm,因此520nm和SOOnmLED发光点中屯、距离需要小于3.7mm。
[0058] 参考图5,本发明在实施例1的基础上,为了匹配光电管BPW34S和模数转换器6之间 的电平和阻抗,包含光电管放大电路4,其使用型号为LM324的运放构成,光电管放大电路需 要调整至:用户妥善佩戴本装置,且任何一波长的Lm)点亮时,模数转换器6输入不饱和。为 了达到效果,本实施例选用型号为SD16的模数转换器,其具有最大1. IMHz的时钟频率,16位 采样精度,能够满足本实施例的信号采集精度和速度和需求。
[0059] 本实施例的L抓驱动器7由MSP430F2XXX系列单片机实现,其通过IO 口控制MOSFET 器件,在IO输出高电位时,MOSFET器件导通,控制对应电连接的L抓点亮。MSP430F2XXX系列 单片机可W运行在4MHz主频下,有足够的处理速度使得两种波长的L邸轮序点亮和焰灭。
[0060] 本实施例中所述的波长为A的第一 LED1、波长为B的第二LED2和光电管3安装在支 架8下方,运样可W与用户皮肤接触,所述光电管放大电路4、模数转换器6、L邸驱动器7安装 在支架8上方,支架8设计有能够连接安装带子9的结构,安装带子9通过硅胶带实现。用户使 用时,将本装置佩戴在手腕上,波长为A的第一 LED1、波长为B的第二LED2所发出的光束可W 直接照射到用户手腕皮肤,而光电管3可W接受用户皮肤的透射或反射光束。
[0061 ] 实施例3,一种屯、率测量装置3,参照附图6。
[0062] 参考图6,本实施例通过将波长为A的第一 LEDl、波长为B的第二LED2封装在同一个 封装中,W降低装置体积。由于采用同一封装可W有效减小波长为A的第一LEDl与波长为B 的第二LED2的发光点中屯、安装距离,运种形式的L邸封装模式,可W降低对光电管的面积要 求。
[0063] 实施例4,屯、率测量装置的测量试验,参照附图7。
[0064] 本实施例提供了本发明的双波长屯、率测量装置相对于单波长屯、率测量装置的对 比试验,目的在于说明本发明所述装置所解决的问题。
[0065] 参考图7,被试人员同一手臂佩戴两个本实施例所述装置进行屯、率测量,在实验中 将运两个装置称为双波长装置和单波长装置。在单波长装置中,仅使用波长为A的第一 LEDl 而不启用波长为B的第二LED2,此时该装置等效于单波长屯、率测量装置;在双波长装置中, 波长为A的第一 LEDl和波长为B的第二LED2都被启用,用它们对被试人员进行10次静态屯、率 测量,与颈动脉脉诊屯、率测量,每次测量持续15s,两次测量间隔大于120s,结果对比,结果 见表4-1。
[0066] 表4-1静态测量结果
[0067]
[0069] 随后进行动态屯、率测量。测量时,被试人员原地站立,上身摆臂,为了模拟跑步时 的步频,摆臂频率控制在150~180每分钟,同时进行颈动脉脉诊屯、率测量,每次测量持续 15s,两次测量间隔大于120s,结果对比,结果见表4-2。
[0070] 表4-2动态屯、率测量结果
[0072] 通过上述实验可见,在静态屯、率测量条件下,单波长屯、率测量和双波长屯、率测量 装置均具有相当高的准确性;但在运动情况下,双波长屯、率测量装置的测量结果比单波长 屯、率测量装置的测量结果在准确性上更具有优势。
[0073] 本发明的双波长的屯、率测量方法包括如下步骤:
[0074] 首先,将所述一种双波长屯、率测量装置与人体固连;
[0075] 其次,通过W下步骤进行测量:
[0076] 1、采集光电信号;
[0077] 2、在时域进行信号处理;
[0078] 3、在频率进行信号处理;
[00巧]4、依据经验进行信号处理。
[0080] 所述步骤1包括两个步骤:曰、采集波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号;b、采 集波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号。
[0081] 参考图8,具体来说,所述方法对应装置中的LED驱动器7首先点亮波长为A的第一 L抓1,此时进入光电管的波束主要包含波长A的光束,通过模数转换器6采集光电管的电平 W得到波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号;然后,装置中的LED驱动器焰灭波长为A 的第一LEDl,并点亮波长为B的第二LED2,此时进入光电管的波束主要包含波长B的光束,通 过模数转换器采集光电管的电平W得到波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号;然后, 装置中的Lm)驱动器焰灭所有L邸W节约电量。在进行所述步骤1采集光电信号后,会依此进 行所述步骤2、步骤3、步骤4,随后循环开始进行步骤1,为了保证响应速度,步骤a的和步骤b 的执行频率为7Hz W上,W 20Hz W上为佳。
[0082] 所述步骤2包括两个步骤:c、估计波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号与波 长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号之间的增益函数;d、依据增益函数用波长为B的第 二LED2点亮时光电管3的信号处理波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号。
[0083] 参考图9,具体来说,首先进行子步骤C、估计波长为B的第二LED2点亮时光电管3的 信号与波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号之间的增益函数。若标记波长为A的第一 LEDl点亮时的光电管3信号为:SigA,波长为B的第二LED2点亮时的光电管3信号为:SigB。 SigA 可 W 表述为:SigA =
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