[发明专利]脉率测量方法及指环式脉率测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉率测量方法及采用该方法的脉率测量仪，具体涉及一种无创获取指端动脉脉率的光电装置，属于医疗技术领域。

背景技术

光电容积脉搏波扫描法是获取光电容积脉搏波的常规手段，其是借助光电技术手段，在活体组织中检测血液容积变化的一种无创伤检测方法。当利用一束特定波长的光束照射到人体指端皮肤表面，并以透射或反射方式传送到光电接收器时，由于受到指端皮肤、肌肉和血液等成分的吸收作用，检测器检测到的入射光强度会发生衰减。其中，皮肤、肌肉等组织对入射光的吸收保持恒定，这些来自非脉动部分的光吸收成分构成了容积脉搏波的直流分量。此外，由于皮肤动脉内的血液容积在心脏搏动的作用下呈周期性的脉动变化，光电接收器接收的光强信号也会随之呈脉动性周期变化，即为容积脉搏波的交流分量。由此分析看到，容积脉搏波中包含了心搏信息，因而可以从中获取脉率。

目前，利用光电容积脉搏波扫描法获取脉搏的方法测量位置多为指尖及耳垂等光易穿透部位，然而这些测量部位大多需要在安静状态下测量，不宜在运动状态下测量，若在运动状态测量时，需要引入心电参考，测量过程复杂且容易引起较大误差。其抗运动干扰性能差、结构复杂、不易佩戴而且价格高昂，不能满足人们日常生活保健及日常运动时测量的需要。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种脉率测量方法及采用该方法的指环式脉率测量仪，具有结构简单、外型小巧，方便佩戴和抗干扰能力强的特点。

本发明提供的技术方案：一种脉率测量方法，其以手指指腹为脉搏信号测量位置，利用特定波长的光束照射到指腹皮肤表面，通过光电接收器采用透射和/或透射光光强信号，依据光强信号呈脉动性周期变化的交流分量计算脉率。

该方法包括以下几个步骤：(1)在手指指腹两侧贴附相互间呈一定角度设置的光束发射和接收装置，采集指腹处的脉搏波；(2)根据所述脉搏波的主要能量频带分布范围，使用FIR高通、低通滤波器对所述脉搏信号滤除直流分量及高频成分；(3)使用移动平均方法及去除基线漂移方法进一步去除噪声及干扰；(4)利用抗混叠滤波器对信号进行滤波处理；(5)对步骤(4)处理后的信号取样，并通过快速傅里叶变换(FFT)将其变换至频域，然后获取指端动脉的脉率值。

一种指环式脉率测量仪，包括脉搏波采集装置和脉搏波处理和显示装置，所述脉搏波处理和显示装置设有中央控制及信号处理模块，所述中央控制及信号处理模块的控制信号输出/入端构成脉搏波处理和显示装置的控制信号输出/入端，所述脉搏波处理和显示装置的控制信号输出/入端通过无线或有线的方式与所述脉搏波采集装置的脉搏波信号输入/出端连接。

所述脉搏波采集装置采用可以套在人手指上的指环式支撑结构，可以包括内环和与所述内环相配套的外环，所述内环里侧设有LED发光管和与所述LED发光管成一定角度的光电接收器，测量时所述LED发光管和光电接收器贴附于手指指腹两侧，所述外环上可以设有无线收发装置和为所述无线收发装置供电的电池。

所述LED发光管连接用于控制所述LED发光管工作状态的LED发光管驱动电路，所述LED发光管驱动电路的控制信号输入端构成所述脉搏波采集装置的控制信号输入端，通过无线收发装置与所述中央控制和信号处理模块的控制信号输出端连接通信。

所述脉搏波处理和显示装置采用可以戴在人手腕上的腕带式结构，包括壳体和连接所述壳体的腕带，所述中央控制及信号处理模块通常设置在所述壳体内，所述壳体内还设有显示集成电路和与所述显示集成电路连接的显示屏，所述中央控制及信号处理模块的信号输出终端连接所述显示集成电路的信号输入端，所述显示集成电路的信号输出端连接所述显示屏的信号输入端。

所述内环里侧还可以设有信号放大器和模数转换器，所述光电接收器的电信号输出端连接所述信号放大器的信号输入端，所述信号放大器的信号输出端连接所述模数转换器的信号输入端，所述模数转换器的信号输出端构成所述脉搏波采集装置的脉搏波信号输出端，通过无线收发装置连接所述中央控制及信号处理模块的控制信号输入端。

所述中央控制及信号处理模块内可以设有FIR高通、低通滤波器和抗混叠滤波器。

所述中央控制及信号处理模块所进行的信号处理与计算包括：

(1)信号预处理：使用FIR高通、低通滤波器滤除脉搏信号中的干扰成分，再进行指端动脉光电容积脉搏信号的预处理，同时，有选择性的放大滤除干扰后的信号；

(2)信号抽样：采用抗混叠滤波器技术处理(1)中获得的脉搏信号，对信号进行抽样处理；