无创传感脉率和血流异常的装置和方法

专利名称：无创传感脉率和血流异常的装置和方法
技术领域：
本发明涉及监测血流的装置和方法，尤其涉及一种利用局部、单向和恒定 的磁场来无创传感脉率和血流异常的装置和方法。
背景技术：
随着生物电子学的发展，便携式健康监测仪器由于其能够方便并舒适的持 续监测人体的健康状况而受到欢迎。便携式健康监测仪器逐渐运用到，例如家 庭、急救、医院和包括军式训练和有关运动的场合中。
脉率和血流的特性是评估人体健康的重要参数，因此需要持续监测。卫生 保健部门例如医院和中老年关爱中心可以利用这些信息来远程监测他们的病人 的健康状况。对于截肢患者来说，较早的监测到血流异常显得尤为重要。此外， 监测大手术后的患者的血流异常有利于确保患者的顺利康复。
进一步地，检测到的个体的脉率和血流信息，当血流异常例如深静脉血栓 被检测到时，处于有限肢体活动的拥挤和挤压的环境下的个体的脉率和血流信 息可用来发出警报而得到即刻处理。，类似的监测和预警系统也可以应用在当发 生灾难时，紧急救援行动中对患者的身体状况的持续评估。最后，对于在危险 环境中工作的人，例如深海作业的潜水员、高温作业的消防员和深地下作业的 煤矿工人来说，监测脉率和血流也是非常重要的。
目前的无创测量血液脉率的装置采用电子、机械和光学传感。这些装置可 以做成胸带、袜子的配件、手表和手指配件。但是，每一种血液脉率测量装置 都有自身的缺陷。胸带和袜子配件式的测量装置通常通过测量人体电信号来获
得脉率；这种测量方法虽然简单，但是需要运用复杂的运算法则和/或参照信号 去减少运动干扰产生的噪音。通过机械装置在皮肤表面测量脉率，这种方式很 容易受到其他运动干扰的影响。光学脉率测量装置通常做成手指配件装置。这 种装置利用特殊的光源和检测器，通常导致较高的能量消耗。通过上述对各种
仪器的讨论，可以注意到大多数这种仪器不能获得血流的信息。
另一种类型的测量脉率和血流的装置利用无创电^f兹方法。例如，美国专利
(U.S. Pat. 5，935，077 )揭示了 一种电磁血流传感器，利用 一个两极>磁源形成一个 变化的磁场，磁场的一部分与皮肤平行并穿过血管； 一个附在皮肤上并邻近血 管的单传感电才及； 一个相对应的电极；和一个用于釆集与变化》兹场相对应的传 感电极信号的检测器。但是，利用电极测量脉率和血流的无创电磁仪器相对于 大多数电极系统具有较差的信噪比；这种仪器更容易受到人体电噪声和运动干 扰的影响。此外，大多数这种仪器利用反向磁极获得脉率信号和血流信息。这 种方法通常要求使用一个消耗较高能量的电磁铁。因此，目前监测脉率和血流 的电磁装置不轻便也不能移动使用。

发明内容
因此，本发明的一个实施例提供一种无创监测包括人类在内的活体的血流 的装置。实施例中，该装置包括一个用于提供局部、单向和恒定磁场的磁源； 一个设有用于检测血流引起的磁场变化的位于磁场中的磁阻传感器的信号采集 模块； 一个用于放大信号采集模块的输出信号的信号调制模块；和一个用于分 析来自信号调制模块的输出信号的数字信号分析模块；因此该装置可以监测到 脉率和血流异常。另一实施例中，该装置进一步包括一个向用户提供可视或有 声提示的显示/用户界面/警报模块。
该装置的另一种实施例中， 一磁源是一个永》兹体。该装置的又一实施例中， 磁源是一个电磁铁。该装置的另一实施例中，电磁铁产生的磁场强度是电子控 制的。
该装置的另一实施例中，磁源可以正好产生一个1000G十20%的磁场强度； 其中当磁源正好产生一个10000+ 20%的磁场强度时，磁源和磁阻传感器之间的 距离为大约2.5 cm+ 20%。
该装置的另 一个实施例中，磁阻传感器为任何一种具有一定灵敏度可检测 ,兹源的》兹场调制的-兹阻传感器。该装置的又一实施例中，》兹阻传感器为一个巨 磁电阻(Giant Magneto Resistance ,GMR)磁阻传感器.该装置的另 一实施例中， 磁阻传感器为一个自旋电子基(Spintronics)磁阻传感器。该装置的又一实施例中， 磁阻传感器为一个各向异性磁阻传感器。
该装置的另 一实施例中，磁源和磁阻传感器正好沿血管的纵向轴的方向。 该装置的又一实施例中，磁源和传感器位于相对于任何靠近皮肤表面的主干血 管的纵向轴偏移一定的位置或角度。
该装置的另 一实施例中，信号调制模块包括一个用于放大来自信号采集模 块的信号的放大器，和一个用于数字化接受信号的信号数字化电路。该装置的 又一实施例中，信号调制模块进一步包括一个利用 一模拟数字转换器 (Analogue-to-Digital Converter, ADC)的可选择的包络检波器和/或滤波器。
该装置的另一实施例中，信号分析模块包括一个微控制器， 一个微处理器， 一个数字信号分析器，执行信号分析的程序，和一个用于存储所有程序和为程 序执行提供空间的存储器。该装置的又一实施例中，脉率可以利用下面的方程 式计算得到
脉率-n/T x (60)脉动/分钟
其中n为在一定时间段T (以秒为单位)检测到的脉动的次数；T为观察脉动 n的总的时间。
该装置的另一实施例中，磁源进一步包括一个根据信号采集模块和血管的 方向来控制磁源位置的调位机制；因此调位机制可以控制磁源的位置。该装置 的又一实施例中，信号分析模块进一步具有控制信号调制模块中的调位机构信 号和传感器的灵敏度信号的反馈功能；依次，灵敏度控制器反馈给信号采集模 块，调位机构再反馈给磁源从而改变磁源的位置。
该装置的另 一实施例中，信号采集模块进一步包括一个用户手动或自动调 节磁阻传感器位置和方向的调位机制。该装置的又一实施中，显示/用户界面/警 报模块显示两组测量参数血流异常和测得的脉率。该装置的另一实施例中， 显示/用户界面/警报模块包括一个显示器、 一个警报器和一个用户界面。
另一个实施例，该装置进一步包括一个用于远程监测的无线网卡模块；和 一个用于接受来自无线网卡模块的信息的基站。该装置的另一实施例中，基站 包括一个数据编解码(Encoder and Decoder, CODEC)和收发模块，显示和用 户界面模块，和设有随机存取存储器/只读存储器(RAM/ROM)的微处理模块。
本发明的另 一个实施例提供一种用于无创监测人体血流的方法。该实施例
中，该方法包括提供一个靠近血管的，局部、单向和恒定的-兹场；4企测脉动血
管的流动所引起的磁场变化情况；分析检测到的变化信号，从而监测血流情况。
该方法的另一实施例中， 一永磁体或一电磁铁的磁源提供局部、单向和恒
定磁场。该方法的另一实施例中，设有磁阻传感器的信号采集模块检测磁场的
变化。该方法的另一实施例中，磁阻传感器为一个自旋电子基磁阻传感器或一
个各向异性磁阻传感器。该方法的又一实施例中，分析过程包括利用信号调
制模块适当地扩大信号采集模块的输出信号；和利用一个数字信号分析模块分 析信号调制模块的输出信号来测量脉搏和检测血流异常。
该方法的另一实施例中，信号分析模块包括一个微控制器， 一个微处理器，
一个数字信号分析器，执行信号分析的程序，和一个用于存储所有程序和提供
程序执行空间的存储器。该方法的又一实施例中，脉率可利用下面的方程式计
算得到
脉率-n/T x (60) 脉动/分钟
其中n为在一定时间段T (以秒为单位)检测到的脉动的次数；T为观察脉动 n的总的时间。
该方法的另一实施例中，信号分析模块通过^r测两个相邻脉动之间的时间 间隔来测量和显示生理异常。该方法的又一实施例中，生理异常包括心律失常 和心力衰竭。
本发明的一有益效果是利用磁场传感获得的血液调制磁信号(Modulated Magnetic Signature of Blood, MMSB )来形成电气隔离，电气隔离可减少受到， 例如来自心脏、大脑、有意识和无意识的运动干扰等的人体生物噪音的影响。
本发明的另一有益效果是不需要与皮肤有直接的身体接触的磁源和/或信号 采集模块。例如，它们之间可能存在纤维、汗液和分泌的油脂。这些都不会对 采集或测量信号产生任何的影响。本发明的另一有益效果是可以使用永磁体来 形成局部、恒定、单向的磁场。这样将会减少系统能量的损耗，从而实现便携 式装置。
本发明的另 一有益效果是该装置不需要类似于心电图(electrocardiogram, ECG)的参照电压或信号。本发明的另一有益效果是该装置可被设置和设计成
自动或手动通过改变;兹场强度或传感器的灵敏度来优化数据采集的过程。
为使本发明的目的和有益效果更加清楚，下面将结合相应的附图详细阐述 优选实施例。


相应编号的附图将描述本发明相应的优选实施例。
图1为本发明一实施例的传感活体的脉率和血流的无创磁性装置的功能框
图1 a为图1中的一种传感脉率和血流的非直接接触式的无创^f兹性装置的结 构示意图； .
图2为图1中本发明一实施例的信号釆集模块和信号调制模块的电路原理 示意图3为本发明另一实施例的传感脉率和血流的无创磁性装置的功能框图4为电阻随》兹场变化的示意图5为从正常手腕血流中采集的一组典型的数字信号；
图6为从受压迫的手腕血流中采集的一组典型的数字信号；
图7为使用更精确的方法从正常脚跟部血流中采集的一组典型的数字信号；
图8为使用更精确的方法从受压迫的脚跟部血流中采集的一组典型的数字 信号；
图9a为没有外部磁场的自旋电子基磁阻传感器的工作原理示意图； 图9b为有外部磁场的自旋电子基磁阻传感器的工作原理示意图； 图10为本发明一实施例的传感脉率和血流异常的方法流程图； 图11为本发明一实施例的在手臂上使用无创磁性装置的俯视图； 图12为本发明一实施例的在手臂上使用无创磁性装置的侧视图； 图13为本发明一实施例的在手臂上使用无创磁性装置的截面图。
具体实施例
为了更好地理解本发明，以下对本发明具体实施例做进一步详细地阐述。
为了更充分地阐述本发明所属的技术领域，申请文件中引用了与本发明相 关的公开文献，这些公开文献揭示了与本发明相关的技术内容。
为了全面、透彻的理解本发明，以下做详细地描述。但是，本发明相关领 域的技术人员可以理解并实施的技术不做详细的描述。另外，由于公知的方法、 步骤、组成和材料不会影响本发明的清楚完整，因此也没有做详细的描述。
本发明提供一个无创传感包括人体的活体的脉率和血流的装置和方法。本 发明源于发明人发现当一个局部、单向和恒定;兹场应用到血管上时，脉动血液 的流动会调制应用在其上的磁场，如果磁阻传感器位于磁场中适当的位置，磁 场调制可以直接被感知。原理上，该装置包括一个用于提供》兹场的》兹源， 一个 用于采集调制信号的磁阻传感器，和一个用于分析和输出分析信号的信号分析/
显示子单元。分析信号，也叫做血液调制磁信号(MMSB),可以是磁源的强度 系数，传感器的灵敏度，它们之间的距离，和与靠近皮肤的主干血管的相对位 置和方向。下面将利用详细的结构、尺寸和^f莫块阐述本发明的原理，但本发明 的实施不仅限于以下描述。
参考图1,为本发明一实施例的传感活体的脉率和血流的无创磁性装置的功 能框图。无创磁性装置10包括一个磁源1, 一个信号采集模块2，和包括一个 信号调制模块3的一个信号分析/显示子单元6， 一个信号分析模块4，和一个显 示/用户界面/警报模块5.简单地说，图1中所示的永磁体表示靠近一动脉和信 号采集模块的磁场分布。动脉中脉动血液的流动调制应用在其上的磁场，来产 生一个血流调制磁信号(MMSB)。 MMSB被信号采集模块转换成电信号，然后 再进行一定条件和数字化的信号分析。分析后的信号，原始的脉率和血流的分 布情况，将被传送到显示/用户界面/警报模块中。
磁源1提供一个靠近主千血管的局部、单向和恒定的磁场。从上所述，脉 动血液的流动调制应用其上的磁场从而生成一个血流调制磁信号(MMSB)。磁 源1可包括一个永磁体， 一个电;兹铁(包括线圏，缠绕有线圈的磁性材料，或 缠绕有线圈的-兹铁)，或者可以产生类似连续,兹场的》兹源。》兹源可进一步包4舌一 个滑块和控制界面来控制磁源在装置中的位置。此外，磁源1可做成不同的形 状和大小。如下所述，发明人的实验中，磁源可产生一个》兹场强度为1000 G ± 20%。需要注意的是磁源可产生其他的磁场强度，此时相应的参数(例如，传
感器的灵敏度，磁源和传感器的距离，磁源和传感器相对于血管的相对位置和 方向)将随着实验结果发生一定的改变。
信号采集模块2包括一个可以将磁变化转化成与磁信号的变化成比例的电 压的磁阻传感器。本发明中的磁阻传感器包括，但不限于，自旋电子基传感器
(例如，巨^兹电阻(GMR)传感器和隧道》兹阻(tunneling magnetoresistive, TMR) 传感器)，各向异性磁阻(AMR)传感器和其他磁阻传感器。 一个可选用的磁阻传 感器为自旋电子基传感器(例如，NVE公司生产的AAH002-02)。需要注意的 是其他具有不同灵敏度的磁基传感器也可以用于检测血液调制磁信号(MMSB )， 但是相关的参数(例如，磁源的强度，磁源和传感器的距离，磁源和传感器相 对于血管的相对位置和方向)将随实^^结果发生一定的改变。
磁阻传感器是本领域的公知技术。以下它们的工作原理将只做简略的描述。 这种传感器基于应用其上的》兹场来改变它们的电阻.图9a和9b为GMR磁阻传 感器的工作原理示意图。如图9a所示， 一传导、无磁性层A夹在两层合金层B 的中间；当没有外来的磁场时，两合金层的磁矩朝向相反的方向(箭头所指的方 向)，这样箭头C表示的电阻较高。如图9b所示，当有一个外部磁场D时，外 部磁场克服了反铁磁耦合现象，在合金层校正磁矩，并显著的降低了电阻；典 型的是P争低了 10%到15%。在GMR传感设备中，磁信号的变化被转化成相应 的电阻的变化。图4表示-兹场中电阻的变化情况。本领域:技术人员可知，曲线 表示电阻对应于磁场微变化所发生的变化。
参见图2，为本发明一实施例的信号采集模块2的电路示意图。信号采集模 块2的电路配置一个直流(direct current, DC)电源，比如电池，产生一个经过 与GMR传感器连接的单臂电桥的电压。利用单臂电桥，将随磁场微变化而变化 的电阻转化为可测电压。本领域技术人员可知，所加的从正极V+到负极V-的电 压将得到一个可测量的正极输出端OUT+和负极输出端OUT-的输出值。基于所 加磁场的电阻的变化将直接转化为一个从正极输出端OUT+到负极输出端OUT-的微电压变化。获得和测量该微电压将得到用于测量脉率和检测血流异常的而 被测量和分析的MMSB所引起的磁场变化。
如图4所示，为在本发明的局部、单向和恒定;兹源中，自旋电子基磁场的 测量范围的变化情况。本领域技术人员可知，利用传感器检测由血液调制磁信号(MMSB)所产生的磁场微变化将得到更好的线性。
为了优化该装置脉率的测量和血流异常的检测，需要考虑除了磁源强度和 磁阻传感器灵敏度的其他因素。首先是磁源相对于血管的位置和方向。磁源1 可以正好位于邻近沿血管纵向轴的位置，产生一个磁阻传感器可检测到的信号。 此外，磁源也可位于相对于任何接近皮肤表面的主干血管的纵向轴偏离一定位 置或角度。如果这样，那么包括磁源强度、传感器灵敏度以及磁源和传感器之 间距离的其他参数将随实验结果做适当的改变。第二是磁源和传感器之间的距 离。该距离受到包括磁源强度等许多因素的影响。例如，当磁源为1000G时， 磁源和传感器的距离为大约2.5 cm + 20 %。当磁源产生一个具有不同强度的磁 场时，对于本领域技术人员来说，很容易确定磁阻传感器在正确实验中的合适 的范围。
{兹源和i兹阻传感器可以应用在非直接接触的结构中传感脉率和血流。如图 la所示，隔层7可存在磁源或磁阻传感器与皮肤之间。例如，隔层可为它们之 间的纤维，汗液和油脂排泄物。隔层的厚度由磁源的强度，磁阻传感器灵敏度 和隙层的材料来决定。
回到图1,信号调制模块3将信号采集模块2的微端输出转化为适当放大的 一个单端信号。 一个实施例中，信号调制模块3包括一个用于放大来自信号采 集模块的信号的放大器，和一个用于数字化所接受到的信号的信号数字化电路。 图2所示为一个信号调制模块3的原理电路。相应的电路为公知技术。如图2 所示，可选择的包络检波器和/或滤波器位于数字化信号的模拟数字转换器 (ADC)之前。本领域技术人员可知，在数字化之前允许执行模拟信号的选择。
参见图1和图2,数字信号分析模块4分析来自信号调制模块3的数字信号， 从而测量脉率和检测血流异常。实施例中，信号分析模块4包括一个微控制器， 一个微处理器， 一个数字信号分析器，执行信号分析的程序，和一个用于存储 所有程序和提供执行程序空间的存储器。输出/显示结果模块5显示两组测量参 数—血流异常和测得的脉率…从数字信号分析模块4的非连续(LED)或连续
形态(LCD)中获得。实施例中，输出/显示结果模块5包括一个显示器， 一个 警报器和一个用户界面。
输出数据可为不同的形式。比如，输出数据可为当被检测到有任何异常的 情况时的一个警报通知。脉率可被表示为每分的脉动次数。输出数据也可为数 字数据计算后得到的脉率。如图5和图6所示，分别为正常和非正常血流情况
下的典型的数字数据。如图7和图8所示，分别为(更精确测量的)正常和非 正常血流情况下的典型的数字数据。下面将讨论由数字数据得到脉率的计算方 法。
参见图3，为可自动采集信号获得最佳信号水平的无创^f兹性装置的功能框 图。如图3所示，信号分析模块4具有控制信号调制模块中的传感器的灵敏度 和调位机制比如滑块的反馈能力。调位机构是用户可以手动或自动调节磁源的 位置和方向。依次，灵敏度控制器反馈给信号采集模块，滑块控制器反馈给磁 源从而改变磁的方向。图3未示，信号采集模块可进一步包括一个使用户可以 手动或自动调制磁阻传感器的位置和方向的调位机构。此外，图3未示，当电 磁铁作为磁源时，磁源可进一步包括一个磁场强度调节机构。控制磁源和传感 器的位置和方向，以及控制磁源强度的设备为本领域的公知技术；任何合适的 设备都可以应用到本发明当中。
仍然参见图3，该装置进一步包括一个可远程监测的无线网卡模块8.基站9 可与该装置一体或独立设置用于接受来自该装置的信息。基站包括一个数据编 解码(Encoder and Decoder)和收发模块，显示和用户界面才莫块，和设有 RAM/ROM的分析模块。无线传输是本领域的公知技术，因此在此不做详细的 介绍。
参见图10，为利用局部、单向和恒定^f兹场来传感脉率和血流异常的方法流 程图。
方法100首先使利用局部、单向和连续一磁场无创传感脉率和血流的装置直 接或接近皮肤110。该装置的磁源和传感器正好位于沿比如，但不仅限于，人体 的手腕，腿或脚跟部的主干血管的纵向轴的方向。
然后，传感器与直流(DC)电源连接120,比如一个产生经过与GMR传感器 连接的单臂电桥的电压的电池。例如，当传感器为NVEAAH002-02时，电压为 9V的直流电压。然后，信号采集模块输出微输出量，01;丁+和0171-130。
其次，在任何模拟信号调制之前，信号调制模块将来自信号采集模块的输
出信号放大140.本领域技术人员可知，这样的结构将保证信号的完整。模拟信 号将被模拟数字信号转换器(ADC)数字化。
再次，来自信号调制模块的调制输出信号被信号分析模块分析，从而测量 脉率和4企测血液异常150.参见图5,为一组典型的从正常手腕血流获取的数字数 据。脉率可利用下面的方程式计算得到
脉率-n/T x (60)脉动/分钟
其中n为在一定时间段T (以秒为单位)检测到的脉动的次数；T为观察脉 动n的总的时间。可测参数用于观察心跳异常，例如出现混沌模式表示心力衰 竭和心律失常。
然后，来自信号分析模块的输出数据包括脉率和血流异常。输出数据将显 示在结果输出/显示模块上160.
本发明的装置和方法可应用于很多场合。例如，用于医院监测患者的装置； 用于监测运动员的血流状况的装置；用于远程无线监测老人的装置；在例如长 途飞行，急救和危险情况等不同环境中检测血流的异常状况。
如图11-13所示，为本发明一实施例中无创磁性装置的位置和结构。磁源1 和磁信号采集模块2位于沿手腕血管的纵向轴的方向。这种设计中，该装置可 与任何腕带设备或饰品做成一体。当然，该装置也可用于身体的其他部位和与 其他设备做成一体。
相关具体实施例阐述本发明，可以理解这些实施例为说明性的举例，本发 明的保护范围不仅限于此。本发明优选的实施例相对于本发明所属领域的普通 技术人员来说具有显著的进步。其他的实施例也属于本发明的精神和保护范围 内。因此，本发明的保护范围被权利要求所限定并得到了说明书的支持。
权利要求
1、一种无创监测活体血流的装置，包括:一个用于产生一局部，单向和恒定磁场的磁源；和一个设有一位于磁场内的磁阻传感器并用于检测由所述血流引起的磁场调制的信号采集模块；一个用于将所述信号采集模块的输出信号适当放大的信号调制模块；和一个用于分析来自所述信号调制模块的输出信号的数字信号分析模块；所述装置可监测脉率和血流异常。
2、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括一个用于 向用户提供可视或有声提示的显示爛户界面/警报模块》
3、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述磁源是一永磁体。
4、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述磁源是一电磁铁。
5、 如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电磁铁产生的所述磁场的 强度是电子控制的。
6、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述磁源产生1000G士20。/o的 磁场强度。
7、 如权利要求6所述的装置，其特征在于，当所述磁源产生的磁场强度为 1000 G 士 20%,所述》兹源和所述磁阻传感器的距离大约是2.5 cm ± 20 %。
8、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述磁阻传感器为具有一定灵 敏度检测来自所述磁源的所述磁场调制的任何磁阻传感器。
9、 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述^f兹阻传感器是一巨磁电阻磁阻传感器。
10、 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述磁阻传感器是一自旋电 子基磁阻传感器。
11、 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述磁阻传感器是一各向异 性石兹阻传感器。
12、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁源和所述磁阻传感器 位于沿所述血管的纵向轴方向。
13、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁源和所述磁阻传感器 位于相对于靠近皮肤表面的任何主干血管的纵向轴偏离 一定位置或角度。
14、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号调制模块包括一个 用于放大来自所述信号采集模块的接受信号的放大器，和一个用于数字化所述 接受信号的信号数字化电路。
15、 如权利要求14所述的装置,其特征在于,所述信号调制模块进一步包 括一个利用 一模拟数字信号转换器的可选择的包络检波器和/或过滤器。
16、 如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述信号分析模块包括一个 微控制器， 一个微处理器， 一个数字信号分析器，执行信号分析的程序，和一 个用于存储所有程序和为执行程序提供空间的存储器。
17、 如权利要求16所述的装置，其特征在于，下面方程式计算得到所述脉率脉率-n/Tx (60)脉动次数/分钟其中，n是时间^殳T (以秒为单位)内4全测到的脉动的次数；T为观察脉动 次数n的总的时间。
18、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁源进一步包括一个控 制所述磁源相对于所述信号采集模块和所述血管方向的位置的调位机构；所述 装置控制所述^f兹源的位置。
19、 如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述信号分析模块进一步具 有控制所述信号调制模块中的所述调位机构的信号和所述传感器的灵敏度信号 的反馈能力；依次，灵敏度控制器反馈给所述信号采集模块，所述调位机构再 反馈给所述磁源从而改变》兹的方向。
20、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号采集模块进一步包 括一个用于用户手动或自动调节所述磁阻传感器位置和角度的调位机制。
21、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述显示/用户界面/警报模块 显示两组参数血流异常和测得的脉率。
22、 如权利要求1所述的装置，其特征在于,所述显示/用户界面/警报模块 包括一个显示器， 一个警报器，和一个用户界面。
23、 如权利要求1所述的装置，其特征在于,所述装置进一步包括 一个 用于远程监测的无线网卡模块;和一个用于接受来自所述无线网卡模块的信息 的基站。
24、 如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述基站包括一个数据编解 码和收发模块，显示和用于界面模块，和设有随机存取存储器/只读存储器的微 处理模块。
25、 一种无创监测活体血流的方法，所述方法包括以下步骤 提供一个接近血管的局部，单向和连续磁场；检测血管中的脉动血液的流动所引起的磁场的变化情况； 分析检测到的变化信号，从而监测血流情况。
26、 如权利要求25所述的方法，其特征在于， 一永》兹体或一电磁铁作为所 述局部，单向和恒定磁场的磁源。
27、 如权利要求25所述的方法，其特征在于，利用一个设有一磁阻传感器 的信号采集模块检测磁场的变化。
28、 如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述磁阻传感器是一自旋电 子基磁阻传感器或一各向异性磁阻传感器。
29、 如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述分析过程进一步包括 利用信号调制模块将所述信号采集模块的输出信号适当的放大； 利用数字信号分析模块分析来自所述信号调制模块的所述输出信号，从而测量脉率和^r测血流异常。
30、 如权利要求29所述的方法,其特征在于,所述信号分析模块进一步包 括一个微控制器, 一个微处理器, 一个数字信号分析器，执行信号分析的程序， 和一个用于存储所有程序和为执行程序提供空间的存储器。
31、 如权利要求29所述的方法，其特征在于,下面方程式计算得到所述脉率脉率-n/Tx (60)脉动次数/分钟其中，n是时间段T(以秒为单位)内检测到的脉动的次数；T为观察脉动 次数n的总的时间。
32、 如权利要求29所述的方法,其特征在于，所述信号分析模块检测两个 相邻脉动之间的之间间隔，从而测量和显示生理异常。
33、 如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述生理异常包括心律失常 和心力衰竭。
全文摘要
本发明公开了一种利用局部、单向和恒定磁场无创传感脉率和血流异常的装置和方法。该装置包括一个用于提供局部、单向和恒定磁场的磁源；一个设有用于检测血流引起的磁场变化的位于磁场中的磁阻传感器的信号采集模块；和一个用于分析采集到的信号并生成脉率和血流异常数据的信号分析模块。该方法通过提供一个与血管接近的局部、单向和恒定的磁场来传感脉率和血流异常；检测由血管中的脉动血液的流动引起的磁场变化；和分析检测到的变化信号来监测血流。
文档编号G01F1/56GK101378695SQ200680053055
公开日2009年3月4日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年2月27日
发明者潘志德, 甘树群, 邢明华, 魏文宗 申请人:南洋理工学院