专利名称：瞬时心率检测与监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对运动人群、部队训练人员、无人看护的老弱人群等人 群进行心率监测的瞬时心率检测与监控系统。
背景技术：
在健身运动中，身体锻炼的安全性和有效性是十分重要的，运动的最佳效果是在 有机体处于最大摄氧量和最大心搏量的时间，这时有机体的各组织器官都能获得最充足的 氧气和营养物质，有机体处于充分受益状态。因此，把运动时心率在120 180次/分钟的 生理负荷称为阈限内负荷。阈限下负荷的运动，不需动员内脏器官的潜力，达不到刺激有机 体超量恢复的阈值，因而锻炼的收效甚微；相反，阈限上负荷的锻炼，由于心率过快，心脏每 搏输出量减少，无法满足所需要的血氧供应，有损于健康。因此，在健身运动中对运动负荷 强度和运动时间的有效控制是非常必要的。目前采用无线通信方式传送心率或心电监测的信息有心率遥测表和无线心电监 护仪等。心率遥测表通过实时接收远端心率采集与发射设备传送的心率数据，对运动人员 的运动状态进行分析并给出下一步运动计划，或者对被监护人员的心脏跳动情况进行分析 并做出诊断，远端心率采集与发射设备有心率发射带和心率表等，心率发射带是一种带状 的装置，可以将电极贴放在颈部(颈动脉)、太阳穴(颞浅部动脉)及左心前区(胸前左侧 第5肋间心尖部)，例如…，心率发射带示意图如图1(a)所示；心率表是一种指套式或腕表 式装置，通过采集指尖处动脉血的充盈或腕部浅部动脉而得到心率数据并将此数据通过无 线方式传送至无端的接收设备，如美国acumen (安康盟)心率表、德国sigma(西格玛)心 率表和芬兰polar (博能)的运动型心率表等，心电监护仪医院普遍使用的经典常规仪器，它使用安全，可实时、准确、长时间地 动态检测病人基本电生理参数的变化，并能准确地记录和分析并实时报警。自心电监护仪 问世以来它得到广泛应用并不断发展，例如，电话远程传输心电图仪，在具有心电监护仪基 本功能的基础上，同时在本机中内置发送装置，病人可随时随地通过任何一部音频电话将 本机所记录的各类心电数据通过有线方式发往心脏监测中心，使监测医生能及时得到病人 的心电信号和发病信息，方便医生在较远的地方以最短时间做出诊断，以达到及时救治的 目的；无线移动心电监测仪，具有无线传输心电图仪的各项功能，可实时监测并记录心脏的 电生理变化，并通过宽带网络将心电图及时传输到医院内的心脏远程监护中心，异常情况 实时报警，如北大研制的无线心电监护仪、美国Bokeley和Draford大学研发的系列无线心 电设备等。但上述的心率遥测表或是点对点的单发单收设备，或是收发距离较短(小于100 米)若需远程传送需附加远程传送设备(如手机)，或是发射终端数量较少的点对多点无线 收发设备，功能简单，不能满足社区或广场多人同时进行运动、和随机时间运动的人群的心 率监测的需要。而无线心电监护仪功能强、成本高，通常适用于医院临床、高收入人群、心血 管疾病患者和中老年患者等。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种操作简单、成本低廉、使用方便的瞬 时心率检测与监控系统。本实用新型的瞬时心率检测与监控系统包括有至少一个心率采集模块，每个心率 采集模块连接一个近程传送模块，近程传送模块通过无线方式与一个远程接收模块通讯连 接，远程接收模块与一个远程传送模块连接，远程传送模块通过GSM网络与远程接收模块 连接，远程接收模块连接一个心率数据处理单元对接收的心率数据进行处理。本实用新型系统构成简单、使用方便，其能够将被测者的瞬时心率进行现场采集 并通过GSM网络进行远程传递，可满足对多个使用者进行较大范围检测的使用要求，可以 适用于运动队或部队的训练管理，也可适用于对一些疾病患者或孤寡老人进行远程心率监 测。
图1是本实用新型实施例的原理图；图2是本实用新型实施例的心率数据采集模块的原理图。
具体实施方式
如图1所示，该瞬时心率检测与监控系统包括有多个心率采集模块，每个心率采 集模块连接一个近程传送模块，近程传送模块通过无线方式与一个远程接收模块通讯连 接，远程接收模块与一个远程传送模块连接，远程传送模块通过GSM网络与远程接收模块 连接，远程接收模块连接一个心率数据处理单元对接收的心率数据进行处理。心率采集模 块与近程传送模块共同构成由被测者携带的心率仪1，近程接收模块与远程传送模块共同 构成位于心率仪附近的现场采集单元2，远程接收模块与心率数据处理单元构成位于远端 检测中心的远端检测单元3。如图2所示，本实施例中，心率仪的心率数据采集模块负责采集运动人体的心率 跳动信号，将此信号进行放大、滤波、整形，送到近程传送模块进行数据的近程无线传送。各 组成部分的具体工作方式和参数选择如下心率数据的采集。心率信号的采集方法与所使用的外形结构有关，如果心率仪采 用腕式结构采集腕部脉搏振动信号，则这时使用机械式压电陶瓷传感器，通过将动脉血管 的收缩和舒张时产生的微弱振动信号转换成电信号实现心率数据的采集；如果心率仪采用 指套式结构采集指尖部脉搏信号，则这时使用光电式脉动传感器，利用动脉血管的收缩和 舒张时透射光的强度的不同，通过光敏元件将强弱不等的光信号转换成幅度不同的电信号 实现心率数据的采集。信号放大。由于心率信号幅度约为0 4mV，是一种弱的机械振动，其噪声背景却 较强，故检测条件比较复杂。为不失真地检测出干净的心率信号，要求心率采集装置具有高 精度、高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能，而前置放大电 路是心率数据采集的关键环节，因此在本设计采用AD公司仪用放大器AD620作为前置放大 器。AD620输入端采用超β处理技术，具有低输入偏置电流、低噪声、高精度、较高建立时间、低功耗等特性，共模抑制比可达130dB。信号滤波。心率传感器接收到的信号很微弱且混有人体低频(35Hz左右的人体肌 电干扰等)、外界高频等电磁干扰信号，而人体心率信号的频率范围约为0. 75 3. 75Hz (每 分钟心脏跳动45 225次)，要在背景噪声较强的情况下获取干净的心率信号，需要对信号 进行滤波。由于人体肌电信号频率为35Hz左右，工频及外界电磁干扰信号均大于50Hz，因 此只需将心率传感器输出的心脏跳动信号经过一个截止频率为30Hz的低通滤波器即可。 本实施例采用低噪声双运算放大器NE5532构成低通滤波器，通过调节NE5532外围电路中 电阻的阻值使低通滤波器的截止频率在30Hz。A/D转换。心率传感器输出的信号是一个模拟信号，如图9所示，无法进行计数，因 此需要该模拟信号经模/数转换变成数字信号才能送到微处理单元进行处理。本实施例中采用ADI公司的AD7854L芯片将心率传感器输出的模拟信号转换成规 则的数字信号。MCU控制和信号处理。MCU对信号的处理主要是对从A/D转换器传来的数据进行 计数和将该数值进行编码。本设计中拟采用atmel公司的AT89C2051芯片作为微处理单元 (micro control unit)，该微处理单元内部有2K字节可重编程闪速存储器，无需外部扩展 程序存储器。使用微处理单元计算得到心率数值是二进制的，将该二进制数值转换成十进 制后存储到微处理单元的内部寄存器中，以备近程通信单元读取并发送。对于近程传送模块与远程接收模块之间数据的近程通信可以选择近程射频通信 模块、蓝牙通信技术或Zigbee通信技术等方式。由于特制近程射频通信模块需要考虑通信 频率与发射功率的限制，Zigbee通信多用于组网情况，因此本实施例采用蓝牙通信技术来 设计近程通信单元。
权利要求一种瞬时心率检测与监控系统，其特征是它包括有至少一个心率采集模块，每个心率采集模块连接一个近程传送模块，近程传送模块通过无线方式与一个远程接收模块通讯连接，远程接收模块与一个远程传送模块连接，远程传送模块通过GSM网络与远程接收模块连接，远程接收模块连接一个心率数据处理单元对接收的心率数据进行处理。
专利摘要本实用新型涉及一种用于对运动人群、部队训练人员、无人看护的老弱人群等人群进行心率监测的瞬时心率检测与监控系统。该瞬时心率检测与监控系统包括有至少一个心率采集模块，每个心率采集模块连接一个近程传送模块，近程传送模块通过无线方式与一个远程接收模块通讯连接，远程接收模块与一个远程传送模块连接，远程传送模块通过GSM网络与远程接收模块连接，远程接收模块连接一个心率数据处理单元对接收的心率数据进行处理。本实用新型系统构成简单、使用方便，其能够将被测者的瞬时心率进行现场采集并通过GSM网络进行远程传递，可以适用于运动队或部队的训练管理，也可适用于对一些疾病患者或孤寡老人进行远程心率监测。
文档编号H04W84/04GK201641995SQ20102017590
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月12日 优先权日2009年11月11日
发明者吴战敖, 王刚, 王洪金 申请人:中国人民解放军第三五九医院