专利名称：心率检测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗器械领域，特别涉及一种心率检测设备。
背景技术：
心率值是反映人体健康程度的重要医学指标之一，更是护理病患、指导人们养成正确的作息习惯以及指导运动员科学训练的重要依据之一，心率值一般被定义为在一分钟之内人的心脏搏动的次数。最常用的心率检测设备是听诊器，听诊器可包括单用听诊器、双用听诊器、三用听诊器、立式听诊器、多用听诊器以及最新出现的电子听诊器等多个种类。 听诊器虽然具有价格不高和使用方便的优点，但是由于种种限制，没有经过专门训练的普通人是不能轻易的使用听诊器准确的检测出心率值的。例如，不当的佩戴方法使耳窦与耳道不密合，音响会漏出，造成听诊效果不佳，并且外界杂音也能进入，造成混淆听诊效果，从而使听诊器无法准确的检测出心率值。又例如，如果听诊器一直放置于口袋中或者没有定期进行保养，那么衣物的棉絮、纤维或灰尘会阻塞听诊器的耳管从而影响听诊的准确性。另外，听诊器的听诊精度也是非常有限的，以至于听诊过程中某些较轻微的心跳或夹杂在不规律心跳中的搏动被漏计，从而将降低了听诊的准确性。近年来随着光电技术的发展，光体积扫描器(PPG)在心率检测领域得到了广泛应用。图1为现有技术中心率检测设备的应用示意图，如图1所示，该心率检测设备1佩戴于耳朵2上，心率检测设备1包括数据处理装置、设置于耳后的光源和位于耳廓内且与光源相对设置的传感器，来自于光源的光信号透射过耳廓的软骨后被传感器检测到，再由数据处理装置对传感器检测到的光信号进行处理得出心率信息。上述的心率检测设备是采用光透射式PPG测量心率信息，用户可以长期佩戴该心率检测设备。但是，由于每个人的耳廓形状存在差异，并且当人体移动时该心率检测设备与耳廓的相对位置无法保持固定，因此佩戴该心率检测设备后常常会出现光源发出的光信号不能充分的透射过耳廓中的血管或其他脉动部位的情形，导致传感器检测到的光信号较弱，从而使得该心率检测设备无法准确和可靠的检测出心率信息。
实用新型内容本实用新型提供一种心率检测设备，用以实现准确和可靠的检测出心率信息。为实现上述目的，本实用新型提供一种心率检测设备，包括信号采集装置、运算处理装置、中央控制单元和显示单元；所述信号采集装置，用于采集耳内振动波信号，并将所述耳内振动波信号转换为耳内振动电信号；所述运算处理装置，用于对所述耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息；所述中央控制单元，用于从所述运算处理装置中获取所述心率信息，并将所述心率信息输出至显示单元；所述显示单元，用于对所述心率信息进行显示。[0010]进一步地，所述信号采集装置包括信号采集单元和前端信号处理单元；所述信号采集单元，用于采集所述耳内振动波信号和耳外振动波信号，将所述耳内振动波信号转换为耳内振动电信号以及将所述耳外振动波信号转换为耳外振动电信号， 并将所述耳内振动电信号和所述耳外振动电信号输出至所述前端信号处理单元；所述前端信号处理单元，用于对所述耳内振动电信号进行滤波和运算放大处理， 以及根据所述耳外振动电信号对所述耳内振动电信号进行补偿和反馈处理，并将经过滤波和运算放大处理以及经过补偿和反馈处理的所述耳内振动电信号输出至所述运算处理装置。进一步地，还包括与所述中央控制单元和通信设备连接的通信单元，所述中央控制单元还用于将所述心率信息输出至所述通信单元；所述通信单元用于将所述心率信息输出至所述通信设备。进一步地，还包括与中央控制单元连接的报警单元，所述中央控制单元还用于根据所述心率信息生成报警信号，并将所述报警信号发送至所述报警单元，所述报警单元用于根据所述报警信号进行报警，所述报警信号包括声信号、光信号、振动信号或其任意组
I=I O进一步地，中央控制单元还用于通过通信单元获取标准心率信息，并根据所述标准心率信息对所述心率信息进行校正处理。进一步地，所述心率信息包括心率值、心率的状态值和/或心跳的状态值。进一步地，信号采集单元为一个或者多个声电换能器，各个声电换能器的探头方向在预定角度范围内是可调节的。进一步地，所述心率检测设备在基于与标准心率信息作比较的基础上对所生成的心率信息进行校正和学习。进一步地，用户能够通过通信设备中的检测控制软件实现对所述心率检测设备的控制。进一步地，所述心率检测设备为罩耳式心率检测设备、贴耳式心率检测设备、耳塞式心率检测设备或者耳道式心率检测设备。本实用新型具有以下有益效果本实用新型提供的心率检测设备包括信号采集装置、运算处理装置、中央控制单元和显示单元，信号采集装置用于采集耳内振动波信号，并将耳内振动波信号转换为耳内振动电信号，运算处理装置用于对耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息，中央控制单元用于从运算处理装置中获取心率信息并将心率信息输出至显示单元，显示单元用于对心率信息进行显示。本实用新型的心率检测设备通过采集耳内振动波信号得出心率信息， 避免了现有技术中由于传感器检测到的光信号较弱而使得心率检测设备无法准确和可靠的检测出心率信息的问题，从而使得心率检测设备能够准确和可靠的检测出心率信息。
图1为现有技术中心率检测设备的应用示意图；图2为本实用新型实施例一提供的一种心率检测设备的结构示意图；图3为本实用新型实施例二提供的一种心率检测设备的结构示意4[0026]图4为本实用新型心率检测设备的应用示意图；图5为图4中心率检测设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图对本实用新型提供的心率检测设备进行详细描述。图2为本实用新型实施例一提供的一种心率检测设备的结构示意图，如图2所示， 该心率检测设备包括信号采集装置11、运算处理装置12、中央控制单元13和显示单元 14。信号采集装置11用于采集耳内振动波信号，并将耳内振动波信号转换为耳内振动电信号。耳内是身体各个外在器官中血管最丰富的部位，耳内血管径直通向血管更加富集的脑部。耳内存在有鼓膜，鼓膜所在的鼓室内有丰富的血管和动脉血。血液由于受到心房收缩和扩张的影响而单向涌动，在血液涌动过程中，流过耳内的血液产生的振动波信号较高， 耳内血液产生的振动波信号可以通过鼓膜传导至耳道内，因此鼓膜传导的振动波信号能够真实且可靠地反应心率的状态。进一步地，耳内血液产生的振动波信号还可以通过耳道内软骨的骨骼和/或组织以及耳道内非软骨的骨骼和/或组织传导至耳道内。本实用新型的各实施例中，耳内振动波信号主要包括由耳内血液涌动产生的并由鼓膜传导至耳道内的振动波信号、由耳道内软骨的骨骼和/或组织传导至耳道内的振动波信号以及由耳道内非软骨的骨骼和/或组织传导至耳道内。信号采集装置11采集上述耳内振动波信号，以便于检测出心率信息。并且信号采集装置11还将耳内振动电信号转换为数字化的耳内振动电信号，以供运算处理装置12对该耳内振动电信号进行处理。可选择地，也可以由运算处理装置12将耳内振动电信号转换为数字化的耳内振动电信号并对耳内振动电信号执行后续处理。运算处理装置12用于对耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息。本实施例中，心率信息可包括心率值、心率的状态值和/或心跳的状态值，则运算处理装置12对耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息具体包括运算处理装置12根据耳内振动电信号中的脉冲的个数计算出心率值、根据耳内振动电信号的强弱程度计算出心率的状态值和/ 或根据耳内振动电信号的强弱程度计算出心跳的状态值。中央控制单元13用于从运算处理装置12中获取心率信息，并将心率信息输出至显示单元14。显示单元14用于对心率信息进行显示。显示单元14可以为液晶显示屏、 发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)显示屏或者有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称0LED)显示屏。该显示单元14中还可以设置有控制背光开启或者关闭的功能电路，中央控制单元13可以向显示单元14中的功能电路发送背光开启指令以供功能电路根据背光开启指令开启背光或者向显示单元14中的功能电路发送背光关闭指令以供功能电路根据背光关闭指令关闭背光。本实施例提供的心率检测设备包括信号采集装置、运算处理装置、中央控制单元和显示单元，信号采集装置用于采集耳内振动波信号，并将耳内振动波信号转换为耳内振动电信号，运算处理装置用于对耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息，中央控制单元用于从运算处理装置中获取心率信息并将心率信息输出至显示单元，显示单元用于对心率信息进行显示。本实施例的心率检测设备通过采集耳内振动波信号得出心率信息，避免了现有技术中由于传感器检测到的光信号较弱而使得心率检测设备无法准确和可靠的检测出心率信息的问题，从而使得心率检测设备能够准确和可靠的检测出心率信息。图3为本实用新型实施例二提供的一种心率检测设备的结构示意图，如图3所示， 本实施例的心率检测设备在上述实施例一的基础上作出进一步配置。实施例二可以作为对实施例一的改进而在此公开，对实施例一的改进作为可选配置设置或者安装在实施例一的心率检测设备中。实施例二还可以设置于现有技术中的其他心率检测设备而成为新的实施例。在实施例二中，信号采集装置11具体包括信号采集单元111和前端信号处理单元 112。在本实施例和实施例一中，信号采集单元111用于采集耳内振动波信号，将耳内振动波信号转换为耳内振动电信号，并将耳内振动电信号输出至前端信号处理单元112。 信号采集单元111的数量可以为一个或者多个，本实施例以多个信号采集单元为例进行说明。本实施例中信号采集单元111可以为声电换能器，该声电换能器为能够将声音振动波转换为电信号的传感器。各个声电换能器的探头方向在预定角度范围内是可调节的，在实际应用中当将心率检测设备佩戴至耳朵上时可调节声电换能器的探头方向，使其对准鼓膜，以实现对鼓膜传导的振动波信号进行充分的、高精度的、高效率的且有效的采集。并且具体地信号采集单元111将耳内振动电信号转换为数字化的耳内振动电信号。前端信号处理单元112用于对耳内振动电信号进行滤波和运算放大处理，并将经过滤波和运算放大处理的耳内振动电信号输出至运算处理装置12。进一步地，信号采集单元111还用于采集耳外振动波信号，将耳外振动波信号转换为耳外振动电信号，并将耳外振动电信号输出至前端信号处理单元112，其中耳外振动波信号包括耳廓的血管产生的振动波信号、耳道外的任何非检测对象的信号和对本实用新型的检测起到干扰作用的所有信号；则前端信号处理单元112还用于根据耳外振动电信号对耳内振动电信号进行补偿和反馈处理，并将经过补偿和反馈处理的耳内振动电信号输出至运算处理装置12。多个信号采集单元111可以位于半球体或近似半球体的表面，并且根据需要分布到大于半球面的球面上，以使得一部分信号采集单元111用于采集鼓膜传导的振动波信号而另一部分信号采集单元111朝向外耳道方向以采集耳外振动波信号。此时，前端信号处理单元112可用于根据耳外振动电信号对耳内振动电信号进行补偿和反馈处理，以提高检测精确度。其中，信号采集单元111所在的球面可以是正球面，也可以是正对鼓膜方向的倾斜的不规则球面。进一步地，信号采集单元 111所在的球面还可以是其它形式的球面，例如可以是根据人体工学原理设计出来的各种球面，不同的球面可以采用不同的材质、形状和大小，用户可以根据需求自由选择自己感觉舒适的球面，即选择不同的信号采集单元111。另外，也可以在信号采集装置11中设置精度不同的信号采集单元111，以满足不同用户或场合的需要。进一步地，在本实施例和实施例一中，运算处理装置12具体包括缓冲存储单元 121、运算处理单元122和永久存储单元123。缓冲存储单元121用于对耳内振动波信号进行缓存处理；运算处理单元122用于从缓冲存储单元121中获取耳内振动波信号，对耳内振动波信号进行计算处理生成心率信息，并将心率信息输出至永久存储单元123 ；永久存储单元123用于对心率信息进行存储。心率信息可包括心率值、心率的状态值和/或心跳的状态值，则运算处理单元122对耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息具体包括运算处理单元122根据耳内振动电信号中的脉冲的个数计算出心率值、根据耳内振动电信号的强弱程度计算出心率的状态值和/或根据耳内振动电信号的强弱程度计算出心跳的状态值。其中，心跳的状态值、心率的状态值可分为多个预先确定的等级。例如心跳的状态值分别对应，例如，健康、亚健康和异常三个等级，以用于为心律不齐等症状的诊断、监控和治疗提供依据和参考；心率的状态值对应于，例如，A至E五个心脏强健等级，等级A代表心动过快，等级E代表心动过缓，其他等级在等级A和等级E之间依此类推。进一步地，心跳的状态值还可以根据其他标准重新划分和定义，心率的状态值也可以根据其他心脏健康指标或搏动指标进行其他种类的多等级的划分并定义，而不限于在此提出的种类和含义。可选择地，也可以由运算处理装置12中的缓冲存储单元121执行将耳内振动电信号转换为数字化的耳内振动电信号这一过程。进一步地，在本实施例和实施例一中，中央控制单元13可以从运算处理装置12中的永久存储单元123中获取心率信息。进一步地，在本实施例和实施例一中，心率检测设备还可以包括与中央控制单元 13连接的报警单元15。中央控制单元13还用于根据心率信息生成报警信号，并将报警信号发送至报警单元15。例如可预先设置心率信息安全范围值，中央控制单元13若判断出该心率信息超出心率信息安全范围值时生成报警信号。其中，报警信号可以包括声信号、光信号、振动信号或其任意组合。报警单元15用于根据报警信号进行报警。进一步地，中央控制单元13可以向报警单元15发送报警开启指令以控制报警单元15开启报警功能、向报警单元15发送报警关闭指令以控制报警单元15关闭报警功能、向报警单元15发送报警音量指令以控制报警音量的大小或者向报警单元15发送振动强弱指令以控制振动的强弱程度。其中，报警音量控制指令可以控制报警单元15静音。综上所述，报警单元15的开启、 关闭、音量大小和/或振动强弱可以由中央控制单元13控制。进一步地，在本实施例和实施例一中，心率检测设备还包括与中央控制单元13 和通信设备连接的通信单元16。中央控制单元13还用于将心率信息输出至通信单元16 ； 通信单元16用于将心率信息输出至通信设备。本实施例中，通信单元16可以为有线通信单元、无线通信单元或者其组合；通信设备可以包括手机、MP3、MP4或者PDA等移动通信设备。中央控制单元13通过通信单元16将心率信息传输至通信设备，由通信设备对心率信息进行显示、将心率信息上传至互联网、将心率信息发送至医生的电子邮箱、对心率信息进行数据分析处理或者其它操作。进一步地，在本实施例和实施例一中，心率检测设备可以具有自学习和自校正的功能，该自学习和自校正的功能由中央控制单元13实现，实现该功能的软件例如可烧制于永久存储单元123中。心率检测设备可以在基于与标准心率信息作比较的基础上对心率信息进行校正和学习。具体地，利用这种自学习和自校正功能，用户可以在自身心率稳定的情况下，在医院等场所利用精密心率检测仪器测得标准心率信息，然后再利用本实用新型的心率检测设备检测出心率信息并将该心率信息存储于永久存储单元123中。此时，精密心率检测仪器通过通信单元16与中央控制单元13连接，中央控制单元13还可用于通过通信单元16获取该标准心率信息，并根据该标准心率信息对心率信息进行校正处理，例如，校正处理可以为滤除心率信息中强度过高或者过低的值。进一步地，在本实施例和实施例一中，该心率检测设备还包括与中央控制单元 13连接的输入单元17。输入单元17用于向中央控制单元13发送操作指令；中央控制单元13还用于根据操作指令执行该操作指令指示的操作。输入单元17发送的操作指令可以包括控制心率检测设备开关的心率检测设备开关指令、控制显示单元14背光功能的背光开启指令或者背光关闭指令、控制报警单元15报警功能的报警开启指令或者报警关闭指令、控制报警单元15音量大小的报警音量指令、控制报警单元15振动强弱程度的振动强弱指令或者控制通信单元16工作模式的工作模式切换命令等，其中工作模式切换命令可控制通信单元16，令通信单元16切换为无线通信模式或者有线通信模式。输入单元17可以设置有控制面板，用户通过操作该控制面板实现向中央控制单元13发送上述操作指令，其中，控制面板可以包括触摸屏或者具有若干控制按钮或者旋钮的面板。或者，输入单元17 还可以设置有语音控制电路，用户可通过该语音控制电路以语音控制方式向中央控制单元 13发送上述操作指令。特别地，在本实用新型的各个实施例中，当与通信单元16通信连接(通过有线和 /或无线方式)的通信设备具有检测控制软件时，本实施例的心率检测设备中可以不包括输入单元17。此时，用户能够通过通信设备中的检测控制软件实现对所述心率检测设备的控制。具体地，用户可通过通信设备中的检测控制软件实现向中央控制单元13发送操作指令。上述检测控制软件的实现是本领域技术人员或者软件编程人员在不付出创造性劳动的前提下可以容易地实现的。例如，目前风靡的IPHONE手机中运行的针对各类应用的应用软件。本实用新型各实施例中，心率检测设备使用时需要佩戴于耳朵上，因此心率检测设备可以为罩耳式心率检测设备、贴耳式心率检测设备、耳塞式心率检测设备或者耳道式心率检测设备。其中，罩耳式心率检测设备的外形可与罩耳式耳机的外形相同，贴耳式心率检测设备的外形可与贴耳式耳机的外形相同，耳塞式心率检测设备的外形可与耳塞式耳机的外形相同，耳道式心率检测设备的外形可与耳道式耳机的外形相同。下面以耳道式心率检测设备为例进行描述。图4为本实用新型心率检测设备的应用示意图，图5为图4中心率检测设备的结构示意图，如图4和图5所示，该心率检测设备为耳道式心率检测设备。信号采集装置位于该心率检测设备结构的最前端，运算处理装置位于该心率检测设备结构的中间位置，其余部分中设置有心率检测设备中的其它结构。当将该心率检测设备佩戴于耳朵上时，信号处理装置位于耳道内且对准鼓膜，从而实现对心率信息的检测。本实施例提供的心率检测设备包括信号采集装置和运算处理装置，信号采集装置用于采集耳内振动波信号，并将耳内振动波信号转换为耳内振动电信号，运算处理装置用于对耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息。本实施例的心率检测设备通过采集耳内振动波信号得出心率信息，避免了现有技术中由于传感器检测到的光信号较弱而使得心率检测设备无法准确和可靠的检测出心率信息的问题，从而使得心率检测设备能够准确和可靠的检测出心率信息。本实施例中的心率检测设备是通过采集耳内振动波信号得出心率信息的，因此避免了 “听诊器效应”和“骨传导现象”对检测过程和检测出的心率信息准确性的影响。本实施例中的心率检测设备为罩耳式心率检测设备、贴耳式心率检测设备、耳塞式心率检测设备或者耳道式心率检测设备，用户可连续的将心率检测设备佩戴在耳内或者耳边缘而不会产生不适感。该心率检测设备成本低且结构简单，当发生故障时容易维修且维修价格低廉。该心率检测设备操作简单，操作过程中无需医学专业知识。 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种心率检测设备，其特征在于，包括信号采集装置、运算处理装置、中央控制单元和显示单元；所述信号采集装置，用于采集耳内振动波信号，并将所述耳内振动波信号转换为耳内振动电信号；所述运算处理装置，用于对所述耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息；所述中央控制单元，用于从所述运算处理装置中获取所述心率信息，并将所述心率信息输出至显示单元；所述显示单元，用于对所述心率信息进行显示。
2.根据权利要求1所述的心率检测设备，其特征在于，所述信号采集装置包括信号采集单元和前端信号处理单元；所述信号采集单元，用于采集所述耳内振动波信号和耳外振动波信号，将所述耳内振动波信号转换为耳内振动电信号以及将所述耳外振动波信号转换为耳外振动电信号，并将所述耳内振动电信号和所述耳外振动电信号输出至所述前端信号处理单元；所述前端信号处理单元，用于对所述耳内振动电信号进行滤波和运算放大处理，以及根据所述耳外振动电信号对所述耳内振动电信号进行补偿和反馈处理，并将经过滤波和运算放大处理以及经过补偿和反馈处理的所述耳内振动电信号输出至所述运算处理装置。
3.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，还包括与所述中央控制单元和通信设备连接的通信单元，所述中央控制单元还用于将所述心率信息输出至所述通信单元；所述通信单元用于将所述心率信息输出至所述通信设备。
4.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，还包括与中央控制单元连接的报警单元，所述中央控制单元还用于根据所述心率信息生成报警信号，并将所述报警信号发送至所述报警单元，所述报警单元用于根据所述报警信号进行报警，所述报警信号包括声信号、光信号、振动信号或其任意组合。
5.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，中央控制单元还用于通过通信单元获取标准心率信息，并根据所述标准心率信息对所述心率信息进行校正处理。
6.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，所述心率信息包括心率值、 心率的状态值和/或心跳的状态值。
7.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，信号采集单元为一个或者多个声电换能器，各个声电换能器的探头方向在预定角度范围内是可调节的。
8.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，所述心率检测设备在基于与标准心率信息作比较的基础上对所生成的心率信息进行校正和学习。
9.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，用户能够通过通信设备中的检测控制软件实现对所述心率检测设备的控制。
10.根据权利要求1或2所述的心率检测设备，其特征在于，所述心率检测设备为罩耳式心率检测设备、贴耳式心率检测设备、耳塞式心率检测设备或者耳道式心率检测设备。
专利摘要本实用新型公开了一种心率检测设备。该心率检测设备包括信号采集装置、运算处理装置、中央控制单元和显示单元；信号采集装置，用于采集耳内振动波信号，并将耳内振动波信号转换为耳内振动电信号；运算处理装置，用于对耳内振动电信号进行计算处理生成心率信息；中央控制单元，用于从运算处理装置中获取心率信息，并将心率信息输出至显示单元；显示单元，用于对心率信息进行显示。本实用新型的心率检测设备通过采集耳内振动波信号得出心率信息，避免了现有技术中由于传感器检测到的光信号较弱而使得心率检测设备无法准确和可靠的检测出心率信息的问题，从而使得心率检测设备能够准确和可靠的检测出心率信息。
文档编号A61B5/0245GK202288272SQ20112042413
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者刘树海, 张燕清, 徐峰 申请人:北京超思电子技术有限责任公司