一种双波长心率测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种双波长心率测量装置，包括光电信号采集部件和信号处理部件，光电信号采集部件包括光发生器和光接收器，光接收器连接信号处理部件，信号处理部件对光接收器的信号进行处理从而得到心率测量结果，光发生器包括波长不同的第一发光装置和第二发光装置。通过本实用新型所提出的装置，可以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，可以获得更多光电信息。
【专利说明】
_种双波长心率测量装置
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及心率测量装置。
【背景技术】
[0002]用户在进行身体机能训练过程中，往往需要实时测量心率。一般测量心率的方式有:基于心电信号的心率测量和基于皮下血流密度变化的光学式心率测量。其中基于皮下血流密度变化的光学式心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心率测量信号，从而影响光学式心率测量的准确性。
[0003]目前，为了消减运动对心率测量的干扰，光学式心率测量中主要使用MEMS加速度计等惯性测量组件来获得用户的运动信号，并在心率判决时排除运动信号频率的方式来减少运动对光学心率测量信号的干扰，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，光学式运动心率测量仍然是一个难点。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双波长心率测量装置，能够准确测量用户运动心率的装置。
[0005]为此，本实用新型采用以下技术方案:一种双波长心率测量装置，包括载体，所述载体能够被佩戴或安装在人体表面，所述心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心率测量结果，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，本实用新型还可以采用或者组合采用以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。
[0008]所述第一发光装置为波长为A的第一LED，所述波长A的范围是512至528nm绿色。
[0009]所述第二发光装置为波长为B的第二LED，所述波长B的范围是610至630nm红色或580至600nm黄色。
[0010]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，所述心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、信号处理部件以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，可以适配光电管3和模数转换器6的阻抗关系，提高装置的信号采集性能。
[0011]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硅片对角线长度。由于波长为A的LED与波长为B的LED的发光点中心安装距离小于光电管的硅片对角线长度，使得本实用新型得以通过分析波长为B的LED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，可以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。
[0012]所述载体包括但不限于腕带和臂带。
[0013]所述心率测量装置包括至少一个第一发光装置和至少一个第二发光装置，所述第一发光装置和第二发光装置一一对应设置。
[0014]本实用新型的有益效果是:由于采用双波长心率测量，针对运动心率测量，通过本实用新型所提出的装置，可以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，可以获得更多光电信息。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例1的一种双波长心率测量装置的结构示意图。
[0016]图2为本实用新型实施例1的一种双波长频率测量装置的电路结方框原理图。
[0017]图3为本实用新型实施例1的一种双波长心率测量装置所包含的光发生器和光接收器的布局示意图。
[0018]图4为本实用新型实施例2的一种双波长心率测量装置所包含的光发生器和光接收器的布局示意图。
[0019]图5为本实用新型实施例2的一种双波长心率测量装置的电路方框原理图。
[0020]图6为本实用新型实施例3的一种双波长心率测量装置所包含的光发生器和光接收器的布局示意图。
[0021 ]图7为本实用新型实施例4的实验佩戴示意图。
【具体实施方式】
[0022]实施例1，一种心率测量装置I，参照附图1-3。
[0023]本实用新型为一种双波长心率测量装置，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。
[0024]本实用新型所述固连，指通过安装带子9将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。安装带子9可以使用硅胶、魔术贴等柔性材料制作，形态上以贴合用户手腕、大臂为佳。
[0025]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、LED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；
[0026]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LED驱动器7可以分别独立控制波长为A的第一 LEDl与波长为B的第二 LED2点亮或熄灭。
[0027]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。
[0028]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的发光点中心安装距离小于光电管3的硅片对角线长度。
[0029]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。
[0030]实施例2，一种心率测量装置2，参照附图4-5。
[0031]参考图4，本实用新型在实施例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的发光点中心安装距离小于光电管3的硅片对角线长度。
[0032]本实施例包含两个第一 LEDl和两个第二 LED2，并且，第一 LEDl和第二 LED2——对应地设置在同一个基板上。
[0033]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600nm的光束均敏感。光电管BPW34S的硅片对角线长度约为
3.7mm，因此520nm和600nmLED发光点中心距离需要小于3.7mm。
[0034]参考图5，本实用新型在实施例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LED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1.1MHz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。
[0035]本实施例的LED驱动器7由MSP430F2xxx系列单片机实现，其通过1 口控制MOSFET器件，在1输出高电位时，MOSFET器件导通，控制对应电连接的LED点亮。MSP430F2XXX系列单片机可以运行在4MHz主频下，有足够的处理速度使得两种波长的LED轮序点亮和熄灭。
[0036]本实施例中所述的波长为A的第一LEDl、波长为B的第二 LED2和光电管3安装在支架8下方，这样可以与用户皮肤接触，所述光电管放大电路4、模数转换器6、LED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所发出的光束可以直接照射到用户手腕皮肤，而光电管3可以接受用户皮肤的透射或反射光束。
[0037]实施例3，一种心率测量装置3，参照附图6。
[0038]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，以降低装置体积。由于采用同一封装可以有效减小波长为A的第一LEDl与波长为B的第二 LED2的发光点中心安装距离，这种形式的LED封装模式，可以降低对光电管的面积要求。
[0039]上述具体实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种双波长心率测量装置，包括载体，其特征在于:所述心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心率测量结果，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。2.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于: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。3.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于:所述第一发光装置为波长为A的第一 LED，所述波长A的范围是512至528nm绿色。4.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于:所述第二发光装置为波长为B的第二 LED，所述波长B的范围是610至630nm红色或580至600nm黄色。5.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于: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，所述心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、信号处理部件以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。6.如权利要求5所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于: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硅片对角线长度。7.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于:所述载体包括但不限于腕带和臂带。8.如权利要求1所述的一种双波长心率测量装置，其特征在于:所述心率测量装置包括至少一个第一发光装置和至少一个第二发光装置，所述第一发光装置和第二发光装置一一对应设置。
【文档编号】A61B5/024GK205514574SQ201620026402
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月12日
【发明人】李辰, 陈隽永, 王圣捷, 芦杰亮
【申请人】杭州启望科技有限公司