專利名稱：測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相位或脈沖特性的測量方法和裝置，尤其涉及一種人體組織阻抗脈動變化的測量方法和裝置。
背景技術(shù)：
一般情況下，脈搏的次數(shù)與強弱和心搏次數(shù)、心肌收縮力一致。故計數(shù)脈搏即代表心率，但在心律失常(如過早搏動、心房纖維性顫動等)時，心率和脈搏可不一致，應(yīng)分別計數(shù)。脈搏數(shù)在嬰幼兒及兒童時期都易受外界影響而隨時變動，一般年齡越小，心率越快。
通常的測量脈搏方法是由于心臟的收縮和擴張，使血液全身循環(huán)。所以只要將手指搭在表淺動脈上方的皮膚上就能感覺到與心臟收縮、舒張同步的搏動情況，這就是脈搏。根據(jù)脈搏的節(jié)奏以及強弱程度，可以了解心臟的活動情況。測量時，可拼攏食指中指和無名指，輕輕地搭在一定部位上來進(jìn)行。
也可利用儀器測量脈搏?，F(xiàn)有的方法主要有聽診器法、心電圖法、紅外線法等，當(dāng)采用紅外、壓電等技術(shù)實現(xiàn)的脈搏測量裝置時，對傳感器在測量時的安裝或固定要求較高，一般要求安置在體表脈動明顯處，而且需要可靠固定，否則會丟失脈搏個數(shù)。
專利01204910.7公開了一種可測脈搏的電子磅秤。該專利公布的原理是通過與左右腳相接觸的兩組電極測量兩腳間的電位差測量脈搏。其主要缺點是人體上肢與下肢間有一定生物電電位差，而兩腳之間的生物電位差及其微弱，一般電路方法很難測到，如采用特殊電路，則成本很高，沒有實際使用價值。專利01204908.5公開一種手握式測脈搏的電子磅秤，該專利的缺點也與以上專利相同。
現(xiàn)有測量人體生物電阻抗分析((bioeletrical impedance analysisBIA法)的方法，可以測得人體局部的電阻抗值，用于判斷人體的脂肪和水分含量。如圖1所示，其原理如下電極左1和電極右1分別位于人體的兩肢(兩腳或兩手)或相隔一定距離的肢體部位。電極左2和電極右2也分別位于人體的兩肢(兩腳或兩手)或相隔一定距離的肢體部位。電極左1和電極右1位于肢體同側(cè)且不相連，電極左2和電極右2也位于肢體同側(cè)且不相連。微小交變激勵電流通過電極左1和電極右1通入人體。在人體電極左2和電極右2處產(chǎn)生感應(yīng)生物電信號。通過感應(yīng)電信號采樣處理電路可測得電極左2和電極右2的感應(yīng)生物電電位差值。該方法的實質(zhì)是測量感應(yīng)生物電壓值，進(jìn)而通過被測肢體的體積計算生物電阻抗。但該方法目前只是應(yīng)用于測量人體內(nèi)脂肪含量和水份含量，且測量精度極易受個體差異的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種測量精度高、成本低的基于組織阻抗隨心跳脈動變化而測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法和裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案設(shè)計一種測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法，該方法包括如下步驟A.設(shè)計一交流激勵源，該交流激勵源產(chǎn)生一個能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號；B.通過連接交流激勵源的采樣電阻以及一對與被測人體接觸的測量電極采集人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號并把該脈動信號附著在所述交流激勵源產(chǎn)生的高頻交流信號上；C.將疊加有高頻交流信號和人體阻抗脈動信號的混合波信號送入信號處理模塊中，由信號處理模塊對所述混合波信號進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測人體阻抗變化的脈動信號；D.把由信號處理模塊輸出的被測人體阻抗變化的脈動信號送入微處理器進(jìn)行計數(shù)，從而獲得被測人體單位時間脈搏跳動的次數(shù)。
所述一對測量電極分別與相隔一定距離的肢體部位相接觸，如分別與被測人體的兩個足部或兩個手部相接觸。
本發(fā)明的另一個目的是設(shè)計一種測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置，該裝置包括交流激勵源，用于產(chǎn)生一個能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號；采樣電阻和第一電極和第二電極，用于采集被測人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號；信號處理模塊，用于進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測人體因心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號；微處理器和與微處理器的一組輸入/輸出端口連接的顯示器，用于記錄和顯示由信號處理模塊輸出的單位時間內(nèi)被測人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動次數(shù)；
所述第一電極和第二電極分別與被測人體相隔一定距離的肢體部位相連，第二電極的連線端接地，第一電極的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻連接交流激勵源的信號輸出端，另一路與信號處理模塊的信號輸入端連接；所述信號處理模塊的信號輸出端連接微處理器的一個計數(shù)端口。
所述信號處理模塊包括順序單向連接的精密檢波器、選頻放大器和電壓比較器，所述精密檢波器的信號輸入端連接第一電極的連線端，所述電壓比較器的信號輸出端連接微處理器。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法和裝置具有如下優(yōu)點(1)通過測量體內(nèi)組織阻抗的脈動而并不是直接測量阻抗值，即測量對應(yīng)血液脈動一次導(dǎo)致人體組織的阻抗發(fā)生一次脈動性變化的計數(shù)值，它與人體組織的阻抗值大小無關(guān)，只與阻抗值變化的次數(shù)有關(guān)，所以不存在測量阻抗精度的問題，不受被測者個體差異的影響，測量精度高；(2)本發(fā)明的裝置成本較低，易于推廣；(3)測量方法簡單易行，被測者只需接觸兩個測量電極，如雙腳站立或雙手握持兩個電極并穩(wěn)定片刻，電路即可測量出被測者的脈搏。
圖1為現(xiàn)有的測量人體生物電阻抗裝置的原理圖；圖2為本發(fā)明的測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置的原理圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實施例作進(jìn)一步詳述。
圖2是本發(fā)明測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置的一個實施例，該裝置包括交流激勵源1，用于產(chǎn)生一個能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號，其頻率范圍為1000赫茲至100000赫茲、振幅范圍為0.5伏至5.0伏；采樣電阻2和第一電極21和第二電極22，用于采集被測人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號；信號處理模塊3，用于進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測人體因心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號，所述信號處理模塊3包括順序單向連接的精密檢波器31、選頻放大器32和電壓比較器33；微處理器4以及分別與微處理器4的兩組輸入/輸出端口連接的LCD顯示器5和鍵盤6；所述微處理器4用于記錄由信號處理模塊3輸出的單位時間內(nèi)被測人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動次數(shù)并通過LCD顯示器5輸出，所述鍵盤用于輸入操作指令和實現(xiàn)人機對話；所述第一電極21和第二電極22分別與被測人體相隔一定距離的肢體部位相連，如被測人體的兩個足部或兩個手部，第二電極22的連線端接地，第一電極21的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻2連接交流激勵源1的信號輸出端，另一路與信號處理模塊3中的精密檢波器31的輸入端連接；所述信號處理模塊3中的電壓比較器33的輸出端連接微處理器4的一個計數(shù)端口。
應(yīng)用上述裝置的本發(fā)明測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法包括如下步驟A.通過交流激勵源產(chǎn)生一個能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號，該高頻交流信號的頻率范圍在1000赫茲至100000赫茲、振幅在0.5伏至5.0伏的范圍；B.將一對測量電極分別與被測人體相隔一定距離的肢體部位相接觸，如分別與被測人體的兩個足部或兩個手部相接觸，在測量電極的第一電極處產(chǎn)生隨人體心臟搏動而引起的人體阻抗變化的脈動信號，該脈動信號反應(yīng)了人體心臟的搏動，此脈動信號附著在所述交流激勵源產(chǎn)生的高頻交流信號上；C.所述疊加有高頻交流信號和人體阻抗脈動信號的混合波信號被送入信號處理模塊中，由信號處理模塊3中的精密檢波器31、選頻放大器32和電壓比較器33對所述混合波信號進(jìn)行檢波，選頻放大，最后分離出被測人體阻抗變化的脈動信號；D.微處理器4接收由信號處理模塊3輸出的被測人體阻抗變化的脈動信號并進(jìn)行計數(shù)從而獲得被測人體每分鐘脈搏跳動的次數(shù)，計數(shù)結(jié)果送LCD顯示器5顯示。
在進(jìn)行測量時，還可通過與微處理器另一輸入/輸出端口連接的鍵盤6輸入操作指令和實現(xiàn)人機對話，如輸入單位時間脈搏跳動次數(shù)的上限值和下限值，當(dāng)檢測結(jié)果超出上述限值的范圍時，可通過一個與微處理器連接的報警器發(fā)出警報。
權(quán)利要求
1.一種測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法，其特征在于該方法包括如下步驟A.設(shè)計一交流激勵源，該交流激勵源產(chǎn)生一個能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號；B.通過連接交流激勵源的采樣電阻以及一對與被測人體接觸的測量電極采集人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號并把該脈動信號附著在所述交流激勵源產(chǎn)生的高頻交流信號上；C.將疊加有高頻交流信號和人體阻抗脈動信號的混合波信號送入信號處理模塊中，由信號處理模塊對所述混合波信號進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測人體阻抗變化的脈動信號；D.把由信號處理模塊輸出的被測人體阻抗變化的脈動信號送入微處理器進(jìn)行計數(shù)，從而獲得被測人體單位時間脈搏跳動的次數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法，其特征在于所述一對測量電極分別與相隔一定距離的肢體部位相接觸，如分別與被測人體的兩個足部或兩個手部相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法，其特征在于所述信號處理模塊包括順序單向連接的精密檢波器、選頻放大器和電壓比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法，其特征在于所述交流激勵源產(chǎn)生頻率為1000赫茲至100000赫茲、振幅為0.5伏至5.0伏的交流信號。
5.一種測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置，包括交流激勵源(1)，用于產(chǎn)生一個能穿透人體組織且具有穩(wěn)定振幅度和頻率的高頻交流信號；采樣電阻(2)以及第一電極(21)和第二電極(22)，用于采集被測人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號；信號處理模塊(3)，用于進(jìn)行檢波，選頻放大以分離出被測人體因心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動信號；微處理器(4)和與微處理器(4)的一組輸入/輸出端口連接的顯示器(5)，用于記錄和顯示由信號處理模塊(3)輸出的單位時間內(nèi)被測人體心臟搏動所引起的人體阻抗變化的脈動次數(shù)；所述第一電極(21)和第二電極(22)分別與被測人體相隔一定距離的肢體部位相連，第二電極(22)的連線端接地，第一電極(21)的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻(2)連接交流激勵源(1)的信號輸出端，另一路與信號處理模塊(3)的信號輸入端連接；所述信號處理模塊(3)的信號輸出端連接微處理器(4)的一個計數(shù)端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置，其特征在于還包括與所述微處理器(4)另一組輸入/輸出端口相連的鍵盤(6)，用于輸入操作指令和實現(xiàn)人機對話。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置，其特征在于所述信號處理模塊(3)包括順序單向連接的精密檢波器(31)、選頻放大器(32)和電壓比較器(33)，所述精密檢波器(31)的信號輸入端連接第一電極(21)的連線端，所述電壓比較器(33)的信號輸出端連接微處理器(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置，其特征在于所述交流激勵源(1)產(chǎn)生頻率為1000赫茲至100000赫茲、振幅為0.5至5.0伏的交流信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量人體脈搏跳動次數(shù)的裝置，其特征在于所述第一電極(21)和第二電極(22)分別與被測人體的兩個足部或兩個手部相接觸。
全文摘要
一種測量人體脈搏跳動次數(shù)的方法和裝置，所述裝置包括交流激勵源(1)，采樣電阻(2)以及第一電極(21)和第二電極(22)，由精密檢波器(31)、選頻放大器(32)和電壓比較器(33)構(gòu)成的信號處理模塊(3)，微處理器(4)和顯示器(5)，所述兩個電極分別與被測人體相隔一定距離的肢體部位如雙手或雙腳相連，第二電極(22)的連線端接地，第一電極(21)的連線端分成兩路，一路經(jīng)采樣電阻(2)連接交流激勵源(1)的信號輸出端，另一路與信號處理模塊(3)的信號輸入端連接；所述信號處理模塊(3)的信號輸出端連接微處理器(4)。本發(fā)明的方法通過測量人體內(nèi)組織阻抗的脈動，即測量阻抗發(fā)生一次脈動性變化的計數(shù)值而并不是直接測量阻抗值，因此本發(fā)明的裝置成本低，測量精度高，易于推廣。
文檔編號A61B5/024GK1692878SQ20051003534
公開日2005年11月9日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日
發(fā)明者吳堅, 劉巖, 敬剛, 丘文博, 杜鑫, 朱惠中, 馮冠平, 趙亞青 申請人:深圳清華大學(xué)研究院