专利名称：带脉搏监测的指纹采集仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及脉搏监测，特别涉及与指纹采集仪集成在一起的脉搏监测。
背景技术：
目前常见的指纹采集仪都是单纯用作指纹采集用，通过对指纹的采集得到指纹的灰度图像。在指纹采集设备上开发具有脉搏监测功能模块的装置具有广阔的前景。通常每分钟的脉搏次数是人们相当关心的一个指标，它能够反映人们基本的健康状况。如果在采集指纹的同时顺便得到自己的脉搏次数，人们将会发现这是一件很有意义的事情。
发明简述本实用新型的目的是提供一种与指纹采集仪集成在一起的带脉搏监测的指纹采集仪。
为实现上述目的，带脉搏监测的指纹采集仪包括指纹采集仪和脉搏监测装置。
其中，脉搏监测装置包括电流驱动电路、激光发射二极管探头装置、电流、电压转换放大电路和单片控制中心。
其中，激光发射二极管探头装置包括发光二极管和光电传感器。
其中，激光发射二极管探头装置为指套形，并放置在采集芯片的前端。
在指纹采集仪的前端合适位置安装脉搏监测装置，在指纹采集者采集指纹的同时方便、快捷、准确的测试出指纹采集者的脉搏次数。整个过程所需时间只有2～3秒钟。在激光发射二极管探头装置中采用了单色性极好的激光二极管，在发出的红外光经过手指尖的衰减之后，保证没有色散现象，使得感应器的反映灵敏，误差降至最低。本实用新型特别是用于各种身份认证的场合、医疗机构、公司考勤。
图1是脉搏采集原理图。
图2是脉搏监测系统框图。
图3是激光发射探头电路图。
图4是LED驱动电路图。
图5是电流电压转换与前置放大电路图。
实用新型的详细描述
以下结合附图描述本发明。
在指纹采集仪上增加脉搏测试功能模块，主要是利用了在手指尖丰富的动脉血管的周期性搏动。我们设计利用单色性很好的激光二极管，在手指尖的一面照射手指尖，在手指尖的另一面接收衰减过的激光强度。由于激光的衰减受到动脉血管中的血氧浓度调制，所以接收的激光强度的变化周期就反映了脉搏周期。如图-1所示。
为了不失一般性，假设在手指中有三个吸收光线的组成部分非血液组织，静脉血液和动脉血液。在这个示意图中有两个重要的点第一点是皮肤，非血液组织，和静脉血液在整个心跳周期里吸收光线的常量；第二点是在每一个心搏动期间增加的一个动态吸收层，由动脉血液造成。这给脉搏监测提供了理论上的支持，以隔离出透射或反射的动脉血液搏动部分信号，并且抵消了皮肤色素吸收光的影响、手指厚度、以及静脉血液量的区别。
如图2所示，系统的基本采样频率为120Hz，单片控制中心通过数模转换控制一些系统工作必要的参量大小，使控制更为灵活，精确，可以随时根据采到的信号判断系统运行状态，将不合适的硬件采样控制参数进行调整，使系统始终近似处于最佳状态。系统的软件和硬件组合为一个整体，增加了反馈，同时使控制参量数字化，易于检测，使系统能够可视地进行自动调节，具有一定的智能性。这这个系统中，单片控制中心通过控制逻辑来控制红光的发射通路，接受通路，增益控制以及直流偏置调整。
数模转化而来的控制发射光强的电压，经过电压-电流转换得到驱动LED的电流，去驱动LED发光。发出的光经过手指后强度减弱，同时透射光强受到组织内动脉血流脉博波的调制。探头另一侧的光电二极管接受到调制后的透射光，产生变化的电流，经电流-电压转换后得到透射光强的电压信号，透射光强去掉直流电平之后得到频率为脉搏频率的交流电压信号。该信号经过A/D转换后送到单片控制中心进行处理，经过计算后得到脉搏次数，并将结果送到数码显示系统进行显示。
如图3所示的激光发射二极管探头装置，脉搏监测装置由发射红外光的发光二极管、一个光电传感器(光电池)和必要的电路组成，针对我们的系统，将它做成指套形状，安装在指纹采集芯片的前端。发光管和传感器的波长、形状、频率设计以及安装方式都仔细设计，做到了使用方便灵活。其中的LED采用单色性很好的激光二极管，能够有效的避免接收端出现的色散问题，使得测试结果更加可靠。
如图4所示的发光管驱动模块，发光管驱动模块的功能是按照单片控制中心发来的时序控制信号，把由控制发光强度的数模转换给定的驱动电平转换成对应强度的电流，让电流去驱动LED发光。系统的基本采样频率是120Hz，那么就要在在1/120秒的周期内驱动红外发光二极管发光一次。模拟量化的驱动电平信号与RED_CS，IR_CS配合，使得系统能够经切地控制发光管的强度和时序。
如图5所示的电流电压转换与前置放大，探头中的光电传感器将接收到的光调制信号转化为电流信号，电流强度的典型值大约是2Ma，由PROBE RE1和PROBE RE2进入系统。上图所示电路实际上是一个差分放大电路，采用三个运算放大器构成。这些运算放大器采用高速低功耗的器件，性能优良可靠。这个放大电路具有相当高的共模抑制比，噪声低，温漂小，保证了对差动信号的准确放大。
为了尽量减少外界干扰，对从信号引入插针到运放输入，采用了接地铜皮做屏蔽保护，对于较高频率的电磁环境影响效果明显。
权利要求1.一种带脉搏监测的指纹采集仪，包括指纹采集仪，其特征在于还包括脉搏监测装置。
2.按权利要求1所述的带脉搏监测的指纹采集仪，其特征在于所述的脉搏监测装置包括电流驱动电路、激光发射二极管探头装置、电流、电压转换放大电路和单片控制中心。
3.按权利要求2所述的带脉搏监测的指纹采集仪，其特征在于所述的激光发射二极管探头装置包括发光二极管和光电传感器。
4.按权利要求2或3所述的带脉搏监测的指纹采集仪，其特征在于所述的激光发射二极管探头装置做成指套形状，
专利摘要一种带脉搏监测的指纹采集仪包括指纹采集仪和脉搏监测装置。在指纹采集仪的前端安装脉搏监测装置,在指纹采集者采集指纹的同时,方便、快捷、准确的测试出指纹采集者的脉搏次数。整个过程所需时间只有2～3秒钟。在激光发射二极管探头装置中采用了单色性极好的激光二极管,在发出的红外光经过手指尖的衰减之后,保证没有色散现象,使得感应器的反映灵敏,误差降至最低。本实用新型适用于各种身份认证的场合、医疗机构、公司考勤。
文档编号A61B5/02GK2484038SQ01229659
公开日2002年4月3日 申请日期2001年7月2日 优先权日2001年7月2日
发明者田捷 申请人:田捷