專利名稱：脈搏檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種脈搏檢測裝置。
脈搏檢測裝置可以進(jìn)行脈搏測量?，F(xiàn)有的脈搏測量裝置由于檢測元件大多采用機(jī)械或壓力傳感器，通過檢測機(jī)械位移或壓力進(jìn)行脈搏測量，測量欠準(zhǔn)確。中國專利申請95101483.8公開的脈搏計檢測元件采用光電傳感器，雖然準(zhǔn)確性有所提高，但是其發(fā)光二極管和光電晶體管作為整體做在同一平面上，采用反射式的測量方法，仍然通過檢測機(jī)械位移進(jìn)行脈搏測量，所以當(dāng)手有動作，還是易產(chǎn)生干擾，影響測量準(zhǔn)確性。
本實用新型的目的是提供一種在使用時利用血液的容積變化測量人的脈搏、且測量準(zhǔn)確的脈搏檢測裝置。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是本裝置具有光電傳感器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是本檢測裝置還具有放大濾波電路、整形電路和CPU控制電路，光電傳感器是透射式光電傳感器，光電傳感器設(shè)有可與放大濾波電路的輸入端相連的輸出端，放大濾波電路的輸出端接整形電路的輸入端，整形電路的輸出端接CPU控制電路的外中斷輸入口。
上述光電傳感器、放大濾波電路及整形電路的電源輸入端與電源控制電路輸出端相連，CPU控制電路的輸出口與電源控制電路的控制端相連。
上述透射式光電傳感器由夾持裝置和發(fā)光二極管、光電接收元件組成；夾持裝置的相對位置上固定有發(fā)光二極管及光電接收元件，夾持裝置具有濾色片，該濾色片設(shè)置在光電接收元件一邊、且位于發(fā)光二極管和光電接收元件之間。上述夾持裝置是夾子，發(fā)光二極管及光電接收元件相對固定在夾子左右夾腳的腳端上，濾色片固定在右夾腳的腳端上；左右夾腳相對的腳端面為平面形或半環(huán)形。
本脈搏檢測裝置還具有與CPU控制電路的I/O口相連的顯示器和輸入鍵，以及與CPU控制電路的輸出口相連的脈沖放大電路。
本實用新型的優(yōu)越性在于①本裝置的光電傳感器的發(fā)光二極管和光電接收元件做成獨(dú)立的兩部分，采用透射式的檢測方法，當(dāng)接通電路，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，控制電路根據(jù)光電接收元件的輸出信號電壓的高低變化的頻率，確定脈搏次數(shù)。②由于光電接收元件的輸出電壓的高低是由手指或耳垂微血管的血液容積決定，而手或耳的微小的機(jī)械動作對手指或耳垂微血管的血液容積影響不大，所以測量準(zhǔn)確。③本裝置使用時采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可通過顯示器顯示脈搏測量值，通過輸入鍵輸入年齡，設(shè)定脈搏門限值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的運(yùn)算公式，運(yùn)算后確定運(yùn)動量的大小。當(dāng)脈搏次數(shù)超過設(shè)定值時，則報警提示。④本裝置電路結(jié)構(gòu)簡單，占用體積小，可單獨(dú)使用，攜帶方便。⑤當(dāng)本裝置設(shè)置脈沖放大電路后，可輸出與人體心跳同步的電壓信號至有關(guān)的后級裝置，后級裝置輸出的電脈沖可對人體起到低頻脈沖理療作用。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型的電路框圖。
圖2是本實用新型的實施例原理圖。
圖3是本實用新型光電傳感器的一種立體圖。
圖4是本實用新型光電傳感器的另一種立體圖。
圖5是本實用新型實施例中脈沖放大電路的原理圖。
圖6是本實用新型實施例電路的有關(guān)工作波形圖。
圖7是本實用新型實施例中的單片機(jī)使用的主程序流程圖。
圖8是本實用新型實施例中的單片機(jī)使用的外部中斷服務(wù)程序流程圖。
圖9是本實用新型實施例中的單片機(jī)使用的定時器中斷服務(wù)程序的流程圖。
見
圖1和圖2，本實用新型的實施例1包括殼體、光電傳感器1、設(shè)在殼體表面的顯示器6、輸入鍵7、設(shè)在殼體內(nèi)的放大濾波電路2、整形電路3、CPU處理電路4、電源控制電路5、脈沖放大電路8。光電傳感器1的輸出端接放大濾波電路2的輸入端。放大濾波電路2是由兩級有源低通濾波電路組成；第一級有源低通濾波電路由運(yùn)放A1A及電阻R2、R3、R26和電容C1、C2組成，電阻R26的一端和光電傳感器1的輸出端相接，另一端分別和電容C1、C2相連，C2的另一端接A1A的輸出端，C1的另一端接A1A的反向輸入端，電阻R3接在A1A的反向輸入端和輸出端之間，R2接A1A的同相輸入端；第二級有源濾波電路由運(yùn)放A1B和電阻R4～R6、電容C3、C10組成，R4和電容C10串聯(lián)后一端接運(yùn)放A1A的輸出端，另一端接運(yùn)放A1B的反向輸入端，R6和C3并聯(lián)后一端接A1B的反向輸入端，另一端接A1B的輸出端，R5接A1B的同相輸入端。放大濾波電路2的輸出端接整形電路3的輸入端。所述的整形電路3是由運(yùn)放A1C、A1D和電阻R7～R12、電容C4構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，其中電容C4和電阻R9串聯(lián)后接在A1C的輸出端和A1D的反向輸入端之間，電阻R12接在A1D的輸出端和A1C的同相輸入端之間，R8、R7分別接A1C的反向輸入端和同相輸入端，R10、R11分別接A1D的反向輸入端和同相輸入端。整形電路3的輸出端接CPU控制電路4的外中斷輸入口。所述CPU控制電路4由單片機(jī)及其輔助電路構(gòu)成，單片機(jī)中設(shè)有相應(yīng)的程序。電源控制電路5的輸入端與直流電源VDD相連，電源控制電路5的輸出端接光電傳感器1、放大濾波電路2、整形電路3的電源輸入端，電源控制電路5的控制端與CPU控制電路的輸出口相連。電源控制電路5是由三極管T1、電阻R20、R21組成的開關(guān)電路，其中電阻R20接在T1的基極和發(fā)射極之間。輸入鍵7、顯示器6直接和CPU控制電路4的單片機(jī)的I/O口相連。
見圖3，光電傳感器1由作為夾持裝置11的夾子和發(fā)光二極管12、光電接收元件13組成；發(fā)光二極管12固定在夾子11左夾腳的腳端上，光電接收元件13固定在夾子11右夾腳的腳端上；夾子11還具有固定在右夾腳腳端的濾色片11-1；濾色片11-1設(shè)置在光電接收元件13一邊、且位于發(fā)光二極管12和光電接收元件13之間。左右夾腳相對的腳端面為平面形。發(fā)光二極管12是紅外發(fā)光二極管(在其他實施例中也可以采用可見光發(fā)光二極管)，光電接收元件13采用光電晶體管(在其他實施例中也可以采用光電池或光敏電阻)。使用時，夾子11夾住耳垂。
見圖4，本實用新型實施例2中的光電傳感器1的結(jié)構(gòu)與實施例1中的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于夾子11的左右夾腳相對的腳端面為半環(huán)形。使用時，夾子11夾住手指。
見圖5，兩實施例還具有脈沖放大電路8，該脈沖放大電路由三極管T2～T5、電阻R27～R34、變壓器B構(gòu)成，其中電阻R27～R30、三極管T2、T3組成兩級放大電路，電阻R31～R34、三極管T4、T5組成兩級放大電路，該電路的兩輸入端分別和單片機(jī)的輸出口P56(31腳)、P57(32腳)相連。
本裝置的具體工作原理如下夾子11夾住手指或耳垂，見圖7，上電或在本裝置處于低功耗狀態(tài)時按下任一按鈕，單片機(jī)則運(yùn)行初始化程序，接著在鍵處理程序和顯示緩存程序中循環(huán)運(yùn)行(初始化程序、鍵處理程序和顯示緩存程序組成主程序)；運(yùn)行鍵處理程序則完成鍵掃描，鍵值處理和鍵功能散轉(zhuǎn)。運(yùn)行顯示緩存程序則將顯示緩存器中的數(shù)據(jù)處理后送顯示存貯器。單片機(jī)在運(yùn)行初始化程序中，在輸出口P54(2腳)輸出低電平，而使電源控制電路5的三極管T1飽和導(dǎo)通，T1的集電極輸出高電平，給光電傳感器1、放大濾波電路2、整形電路3提供電源，從而使電路進(jìn)入工作狀態(tài)。發(fā)光二極管12發(fā)光，微弱的紅外光透過手指或耳垂微血管被光電晶體管13吸收，因為手指微血管或耳垂微血管的血液容量變化與心臟的收縮與舒張相關(guān)，心臟收縮使手指微血管或耳垂微血管的血液容量增加，故透過手指或耳垂的光線較弱；心臟舒張使手指微血管或耳垂微血管的血液容量減少，則透過手指或耳垂的光線較強(qiáng)。所以光電晶體管13輸出相應(yīng)的微弱心率信號，其波形見圖6的Va。經(jīng)過兩級有源低通濾波電路，濾去高頻部分，得到放大的心率信號Vb(見圖6)。由于各人產(chǎn)生的心率信號不完全相同，所以經(jīng)過由電阻R7～R12、電容C4、運(yùn)放A1C、A1D組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，產(chǎn)生寬度一定的脈沖信號Vc；脈沖信號的寬度取決于電阻R9、電容C4的值，與心率信號的波形無關(guān)。該信號送入單片機(jī)的外中斷輸入端INT端(7腳)，當(dāng)脈沖信號的下降沿到來時，單片機(jī)進(jìn)入外中斷處理程序。見圖8，該程序是對脈搏運(yùn)算程序段進(jìn)行控制以及對定時器中斷服務(wù)程序中的脈搏計時器計時程序段進(jìn)行控制的程序，并將脈搏計時器的數(shù)據(jù)送運(yùn)算暫存器。見圖9，定時器中斷服務(wù)程序中除設(shè)有脈搏計時器計時程序段外、還設(shè)有液晶顯示信號生成程序段。脈搏運(yùn)算程序段可設(shè)置在定時器中斷服務(wù)程序中(在其他的實施例中也可設(shè)置在主程序中)。運(yùn)行脈搏運(yùn)算程序段則將運(yùn)算暫存器的數(shù)據(jù)取出并進(jìn)行有關(guān)的數(shù)字處理求得脈搏值、再將脈搏值送至顯示緩存器。運(yùn)行脈搏計時器計時程序段則將脈搏計時器的值加1；液晶顯示信號生成程序段則將顯示存儲器中的數(shù)據(jù)取出進(jìn)行處理并產(chǎn)生背極驅(qū)動波形、再將處理后的數(shù)據(jù)和背極驅(qū)動波形送至液晶顯示器6。
通過單片機(jī)的18～27腳在顯示器6上顯示出脈搏數(shù)是平均脈搏數(shù)，且運(yùn)行脈搏運(yùn)算程序段時還可在單片機(jī)的輸出口P56(31腳)、P57(32腳)產(chǎn)生有一定時間差的負(fù)脈沖信號PUL-、PUL+，送給以變壓器B為負(fù)載的脈沖放大電路8。上述負(fù)脈沖信號在脈沖放大電路8中分別經(jīng)過兩級共射極電路放大，使脈沖放大電路8輸出與心跳同步的放大脈沖信號，波形見圖6的Vd。該放大脈沖信號輸至有關(guān)的后級裝置，后級裝置輸出的電脈沖可對人體起到低頻脈沖理療作用。
實施例中單片機(jī)的型號是EM78247B，集成運(yùn)放A的型號是LM3900，顯示器6采用液晶顯示器，可顯示脈搏數(shù)、年齡、脈搏門限值，以及與心跳同步閃爍的符號
在實施例中，若三分鐘以上沒有操作，單片機(jī)的輸出口P54(2腳)輸出高電平，電源控制電路5的三極管T1截止，集電極輸出低電平，使相應(yīng)電路處于關(guān)斷狀態(tài)，不消耗功率，并且單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，本裝置自動進(jìn)入低功耗狀態(tài)，可以保證單片機(jī)儲存的信息不會丟失。按任一輸入鍵，本裝置重新啟動，退出低功耗狀態(tài)。實施例的電源VCC為9V，VDD為5V。
見圖2，實施例中，三個輸入鍵SB1、SB2、SB3分別定義為SET鍵、▲鍵、鍵。SET鍵可以進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置，▲鍵、鍵可分別進(jìn)行相應(yīng)的增加或減少設(shè)置。開機(jī)時程序?qū)纹瑱C(jī)自動設(shè)置為檢測狀態(tài)，按下SET鍵則將單片機(jī)轉(zhuǎn)為設(shè)置輸入年齡的狀態(tài)，再按一次SET鍵則將單片機(jī)轉(zhuǎn)為設(shè)置輸入運(yùn)動量門限值的狀態(tài)。再按一次SET鍵，則又將單片機(jī)設(shè)置為檢測狀態(tài)，此時，即可進(jìn)行有關(guān)的測量，亦可再按SET鍵、進(jìn)行有關(guān)的參數(shù)設(shè)置。當(dāng)單片機(jī)處于設(shè)置輸入年齡的狀態(tài)時，顯示器6上有輸入提示，而年齡增減是通過▲鍵、鍵來輸入。當(dāng)單片機(jī)處于設(shè)置輸入運(yùn)動量門限值的狀態(tài)時、顯示器6上也有輸入提示，而運(yùn)動量門限值的增減是通過▲鍵、鍵來輸入?！I可以進(jìn)行增值輸入，每按一次，數(shù)值增1，若一次按住時間超過1.5秒后，每0.1秒自動增1。鍵可以進(jìn)行減值輸入，每按一次，數(shù)值減1，若一次按住時間超過1.5秒后，每0.1秒自動減1。測量時，若測量值超過運(yùn)動量門限值，則單片機(jī)的輸出口P55(1腳)輸出高電平，蜂鳴器FM發(fā)出報警聲。
權(quán)利要求1.一種脈搏檢測裝置，具有光電傳感器(1)，其特征在于本檢測裝置還具有放大濾波電路(2)、整形電路(3)和CPU控制電路(4)，光電傳感器(1)是透射式光電傳感器，光電傳感器(1)設(shè)有可與放大濾波電路(2)的輸入端相連的輸出端，放大濾波電路(2)的輸出端接整形電路(3)的輸入端，整形電路(3)的輸出端接CPU控制電路(4)的外中斷輸入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏檢測裝置，其特征在于本裝置的光電傳感器(1)、放大濾波電路(2)及整形電路(3)的電源輸入端與電源控制電路(5)的輸出端相連，CPU控制電路(4)的輸出口與電源控制電路(5)的控制端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈搏檢測裝置，其特征在于光電傳感器(1)由夾持裝置(11)和發(fā)光二極管(12)、光電接收元件(13)組成；夾持裝置(11)的相對位置上固定有發(fā)光二極管(12)及光電接收元件(13)，夾持裝置(11)具有濾色片(11-1)，該濾色片(11-1)設(shè)置在光電接收元件(13)一邊、且位于發(fā)光二極管(12)和光電接收元件(13)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈搏檢測裝置，其特征在于夾持裝置(11)是夾子，發(fā)光二極管(12)及光電接收元件(13)相對固定在夾子(11)左右夾腳的腳端上，濾色片(11-1)固定在右夾腳的腳端上；左右夾腳相對的腳端面為平面形或半環(huán)形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈搏檢測裝置，其特征在于放大濾波電路(2)由兩級有源低通濾波電路組成，第一級有源低通濾波電路由運(yùn)放A1A，電阻R2、R3、R26和電容C1、C2組成，電阻R26的一端和光電傳感器的輸出相接，另一端分別和電容C1、C2相連，C2的另一端接A1A的輸出端，C1的另一端接A1A的反向輸入端，電阻R3接在A1A的反向輸入端和輸出端之間，R2接A1A的同相輸入端；第二級有源濾波電路由運(yùn)放A1B和電阻R4～R6，電容C3、C10組成，R4和電容C10串聯(lián)后一端接運(yùn)放A1A的輸出端，另一端接運(yùn)放A1B的反向輸入端，R6和C3并聯(lián)后一端接A1B的反向輸入端，另一端接A1B的輸出端，R5接A1B的同相輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈搏檢測裝置，其特征在于整形電路(3)是由運(yùn)放A1C、A1D和電阻R7～R12、電容C4構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，其中電容C4和電阻R9串聯(lián)后接在A1C的輸出端和A1D的反向輸入端之間，電阻R12接在A1D的輸出端和A1C的同相輸入端之間，R8、R7分別接A1C的反向輸入端和同相輸入端，R10、R11分別接A1D的反向輸入端和同相輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈搏檢測裝置，其特征在于CPU控制電路(4)具有單片機(jī)及其輔助電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈搏檢測裝置，其特征在于電源控制電路(5)是由三極管T1、電阻R20、R21組成的開關(guān)電路，其中電阻R20接在T1的基極和發(fā)射極之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈搏檢測裝置，其特征在于本裝置還具有顯示器(6)和輸入鍵(7)，所述顯示器(6)和輸入鍵(7)與CPU控制電路(4)的I/O口相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈搏檢測裝置，其特征在于本裝置還具有脈沖放大電路(8)；所述脈沖放大電路由三極管T2～T5、電阻R27～R34、變壓器B構(gòu)成，其中電阻R27～R30、三極管T2、T3組成兩級電壓放大電路，電阻R31～R34、三極管T4、T5組成兩級電壓放大電路，脈沖放大電路(8)的兩輸入端和CPU控制電路(4)輸出口相連。
專利摘要本實用新型公開了一種脈搏測量裝置。本脈搏檢測裝置具有光電傳感器、放大濾波電路、整形電路及CPU控制電路,光電傳感器是透射式光電傳感器,光電傳感器設(shè)有可與放大濾波電路的輸入端相連的輸出端,放大濾波電路的輸出端接整形電路的輸入端,整形電路的輸出端接CPU控制電路的外中斷輸入口。本脈搏檢測裝置使用時,可根據(jù)人體的血液容積變化來測量人的脈搏,測量準(zhǔn)確;且可輸出與心跳同步的脈沖信號。
文檔編號A61B5/024GK2402258SQ9922889
公開日2000年10月25日 申請日期1999年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月13日
發(fā)明者陶亦軍 申請人:陶亦軍