專利名稱：光電脈搏檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種脈搏檢測(cè)設(shè)備，尤其是涉及一種采用紅外光技術(shù)的光電脈搏檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
脈搏是臨床檢查和生理研究中常見的生理現(xiàn)象，包含了反映心臟和血管狀態(tài)的重要生理信息。人體內(nèi)各器官的健康狀態(tài)、病變等信息將以某種方式顯現(xiàn)在脈搏中即在脈象中。人體脈象中富含有關(guān)心臟、內(nèi)外循環(huán)和神經(jīng)等系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息。通過對(duì)脈搏波檢測(cè)得到的脈波圖含有出許多有診斷價(jià)值的信息，可以用來預(yù)測(cè)人體某些器臟結(jié)構(gòu)和功能的變換趨勢(shì)。如:血管幾何形態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的變異會(huì)引起脈搏波波形和波速等性質(zhì)的改變，而脈搏的病理生理性改變常引發(fā)各種心血管事件，脈搏生理性能的改變可以先于疾病臨床癥狀出現(xiàn),通過對(duì)脈搏的檢測(cè)可以對(duì)如高血壓和糖尿病等引起的血管病變進(jìn)行評(píng)估。同時(shí),脈搏測(cè)量還為血壓測(cè)量、血流測(cè)量及其他某些生理檢測(cè)技術(shù)提供了一種生理參考信號(hào)。傳統(tǒng)的脈搏測(cè)試法局限于人工測(cè)試或聽診器測(cè)試，受人為的影響因素較大，測(cè)量精度不高。利用血液是高度不透明的液體，光照在一般組織中的穿透性要比在血液中大幾十倍的特點(diǎn)，可通過傳感器對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。這種技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、重復(fù)性好等特點(diǎn)，同時(shí)也是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種光電脈搏檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型設(shè)有光電傳感器電路、信號(hào)控制與處理電路、報(bào)警電路、顯示電路和RS232串口 ；所述光電傳感器電路設(shè)有紅外光發(fā)射電路和紅外光接收電路；所述手指放置在紅外光發(fā)射電路與紅外光接收電路之間；所述信號(hào)控制與處理電路設(shè)有前級(jí)處理與放大電路、濾波電路、后級(jí)放大電路、采樣電路、波形轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)處理電路；所述前級(jí)處理與放大電路的輸入端接紅外光接收電路的輸出端，前級(jí)處理與放大電路的輸出端接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端接后級(jí)放大電路的輸入端，后級(jí)放大電路的輸出端分別接采樣電路的輸入端和波形轉(zhuǎn)換電路的輸入端，采樣電路的輸出端和波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別接單片機(jī)處理電路；報(bào)警電路、顯示電路和RS232串口分別與單片機(jī)處理電路的輸出端口連接。所述紅外光發(fā)射電路與紅外光接收電路可采用紅外對(duì)管。所述報(bào)警電路可采用蜂鳴器等，所述顯示電路可采用液晶顯示器，例如北京迪文科技有限公司的DMD48270T047顯示器。本實(shí)用新型采用RS232串口通信。當(dāng)手指夾在紅外對(duì)管的中間時(shí)，隨著心臟的跳動(dòng)，手指尖的微血管產(chǎn)生相應(yīng)的容積變化，紅外光發(fā)射電路發(fā)出特定波長的光經(jīng)過手指后被紅外光接收電路接收。此過程被檢測(cè)生理量(人體的脈搏)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)之后，光信號(hào)通過光電器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大及濾波處理送入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后通過液晶顯示器顯示。本實(shí)用新型的采集部分采用紅外對(duì)管，直接將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，電路簡單，采集方便。經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)定:本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量的簡便化和精確化，可在小于30s的時(shí)間內(nèi)，測(cè)量出人體Imin的脈搏，保證誤差在2次以內(nèi)。同時(shí)可以顯示脈搏波形，達(dá)到方便、快速、準(zhǔn)確地測(cè)量脈搏的目的。本實(shí)用新型具有性能良好、結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高、輸出顯示穩(wěn)定等特點(diǎn)，尤其適合于家庭進(jìn)行自我檢查以及醫(yī)院護(hù)士每日的臨床記錄。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的前級(jí)處理與放大電路原理圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的濾波電路原理圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的后級(jí)放大電路原理圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的信號(hào)采集電路原理圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見圖1 5,本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有光電傳感器電路2、信號(hào)控制與處理電路3、報(bào)警電路4、顯示電路5和RS232串口 6 ;所述光電傳感器電路2設(shè)有紅外光發(fā)射電路21和紅外光接收電路22 ;所述手指放置在紅外光發(fā)射電路21與紅外光接收電路22之間；所述信號(hào)控制與處理電路3設(shè)有前級(jí)處理與放大電路31、濾波電路32、后級(jí)放大電路33、采樣電路34、波形轉(zhuǎn)換電路35和單片機(jī)處理電路36 ;所述前級(jí)處理與放大電路31的輸入端接紅外光接收電路22的輸出端，前級(jí)處理與放大電路31的輸出端接濾波電路32的輸入端，濾波電路32的輸出端接后級(jí)放大電路33的輸入端，后級(jí)放大電路33的輸出端分別接采樣電路34的輸入端和波形轉(zhuǎn)換電路35的輸入端，采樣電路34的輸出端和波形轉(zhuǎn)換電路35的輸出端分別接單片機(jī)處理電路36 ;報(bào)警電路4、顯示電路5和RS232串口 6分別與單片機(jī)處理電路36的輸出端口連接。所述紅外光發(fā)射電路21與紅外光接收電路22可采用紅外對(duì)管。所述報(bào)警電路可采用蜂鳴器等，所述顯示電路可采用液晶顯示器，例如北京迪文科技有限公司的DMD48270T047 顯示器。手指夾在紅外對(duì)管的中間，由于心臟的跳動(dòng)，手指尖的微血管的體積發(fā)生相應(yīng)的變化(當(dāng)心臟收縮時(shí)，微血管容積增大；當(dāng)心臟舒張時(shí)，微血管容積減少)，紅外發(fā)射管發(fā)出的光通過手指尖射到光電器件時(shí)，產(chǎn)生光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而獲得脈搏信息。如圖2所示為前級(jí)處理與放大電路，它由一個(gè)隔直低通反相放大器組成，去除直流電壓，抑制高頻信號(hào)，對(duì)50Hz工頻干擾進(jìn)行初步衰減，同時(shí)對(duì)有用的脈搏信號(hào)進(jìn)行初步的放大。設(shè)置初級(jí)放大倍數(shù)為10倍，截止頻率范圍為0.05 20Hz。圖3所示為濾波電路，該濾波電路采用三階巴特沃斯低通濾波電路，設(shè)置截止頻率f=10Hz，對(duì)50Hz工頻等噪聲進(jìn)行較大的衰減，能保留有用的脈搏低頻信號(hào)。圖4所示為后級(jí)放大電路，采用可變?cè)鲆娣聪喾糯箅娐?，C6與R12構(gòu)成低通濾波，截止頻率為20Hz，將信號(hào)放大10 100倍，低通截止頻率為20HZ，再次濾除高頻干擾。圖5所示為采集電路，采用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器，電容值采用0.01 μ f，把正弦波直接轉(zhuǎn)換為方波，送入單片機(jī)中，保證準(zhǔn)確、方便采集信號(hào)。信號(hào)處理電路采用Atmegal6單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最核心的計(jì)算脈搏功能。計(jì)數(shù)的方法是利用單片機(jī)的計(jì)時(shí)器，計(jì)算一次心跳的時(shí)間，然后由該周期計(jì)算出頻率，繼而可以求出一分鐘的脈搏數(shù)?？紤]到計(jì)算的精確性，測(cè)量20次心跳信號(hào)，據(jù)此推算出Imin的脈搏。可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要在小于30s的時(shí)間內(nèi)，測(cè)量出人體Imin的脈搏，并且保證誤差在2次以內(nèi)。如圖6所示為本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖，采用外部中斷，用定時(shí)器計(jì)時(shí)，從而計(jì)算脈搏數(shù)。并且把波形實(shí)時(shí)送入到單片機(jī)中，通過DA轉(zhuǎn)換并顯示。本實(shí)用新型采用RS232通訊，方便快捷，可以實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)。常人脈搏數(shù)為60 80次/min.嬰兒為90 100次/min，老人為100 150次/min ;所以當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)小于60次/min和大于150次/min時(shí)，報(bào)警電路自動(dòng)報(bào)警，表示出現(xiàn)異常情況。顯示電路中采用北京迪文科技有限公司的DMD48270T047彩色顯示器，顯示脈搏數(shù)，并且可以把脈搏波形實(shí)時(shí)顯示，形象直觀，操作方便。
權(quán)利要求1.光電脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于設(shè)有光電傳感器電路、信號(hào)控制與處理電路、報(bào)警電路、顯示電路和RS232串口 ；所述光電傳感器電路設(shè)有紅外光發(fā)射電路和紅外光接收電路；所述手指放置在紅外光發(fā)射電路與紅外光接收電路之間；所述信號(hào)控制與處理電路設(shè)有前級(jí)處理與放大電路、濾波電路、后級(jí)放大電路、采樣電路、波形轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)處理電路；所述前級(jí)處理與放大電路的輸入端接紅外光接收電路的輸出端，前級(jí)處理與放大電路的輸出端接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端接后級(jí)放大電路的輸入端，后級(jí)放大電路的輸出端分別接采樣電路的輸入端和波形轉(zhuǎn)換電路的輸入端，采樣電路的輸出端和波形轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別接單片機(jī)處理電路；報(bào)警電路、顯示電路和RS232串口分別與單片機(jī)處理電路的輸出端口連接。
2.如權(quán)利要求1所述光電脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述紅外光發(fā)射電路與紅外光接收電路采用紅外對(duì)管。
3.如權(quán)利要求1所述光電脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述報(bào)警電路采用蜂鳴器。
4.如權(quán)利要求1所述光電脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述顯示電路采用液晶顯示器。
專利摘要光電脈搏檢測(cè)裝置，涉及一種脈搏檢測(cè)設(shè)備。設(shè)光電傳感器電路、信號(hào)控制與處理電路、報(bào)警電路、顯示電路和RS232串口；光電傳感器電路設(shè)紅外光發(fā)射電路和紅外光接收電路；信號(hào)控制與處理電路設(shè)前級(jí)處理與放大電路、濾波電路、后級(jí)放大電路、采樣電路、波形轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)處理電路；前級(jí)處理與放大電路輸入端接紅外光接收電路輸出端，前級(jí)處理與放大電路輸出端接濾波電路輸入端，濾波電路輸出端接后級(jí)放大電路輸入端，后級(jí)放大電路輸出端分別接采樣電路輸入端和波形轉(zhuǎn)換電路輸入端，采樣電路和波形轉(zhuǎn)換電路輸出端接單片機(jī)處理電路；報(bào)警電路、顯示電路和RS232串口接單片機(jī)處理電路輸出端口。性能良好、結(jié)構(gòu)簡單、輸出顯示穩(wěn)定。
文檔編號(hào)A61B5/02GK203000911SQ20132003593
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者陳文薌, 朱維龍, 黃金池, 王 華, 侯磊, 陳忠祥 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)