[发明专利]一种正交正弦波光电容积脉搏波测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种正交正弦波光电容积脉搏波测量装置和测量方法。

背景技术

光电容积脉搏波(Photo Plethysmo Graphy，以下简称PPG)是一种重要的生理信号，广泛地应用对心血管系统和血液成分进行分析。如对血氧饱和度的测量中就是采用2种或2种以上的LED(发光二极管)测量PPG而实现的。在这些测量中通常采用时分方式采集PPG并消除背景光的干扰。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中至少存在以下缺点和不足：

现有的多波长PPG的测量方法存在电路结构复杂、器件和工艺要求高、调试困难、可靠性低、计算量大以及结果不够准确等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种正交正弦波光电容积脉搏波测量装置和测量方法，该测量装置和测量方法可以实现高精度测量，且电路结构简单、器件和工艺要求低、调试容易、可靠性高、计算量小等优点，详见下文描述：

本发明提供了一种正交正弦波光电容积脉搏波测量装置，所述光电容积脉搏波测量装置包括：微处理器、至少4种发光二极管、光敏器件、电流/电压转换放大器和模数转换器，

所述微处理器输出不同频率的正交正弦波，所述正交正弦波驱动至少所述4种发光二极管，所述发光二极管发出的光经被测手指后被所述光敏器件接收，所述光敏器件转换成电压信号，所述电压信号经所述电流/电压转换放大器转换成预设幅值电压信号，所述模数转换器将所述预设幅值电压信号转换成数字信号，所述微处理器对所述数字信号进行处理获取光电容积脉搏波及其谷值和峰值，通过所述谷值和所述峰值得到光谱值。

所述微处理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一种。

本发明提供了一种正交正弦波光电容积脉搏波测量方法，所述方法包括以下步骤：

(1)微处理器采用不同频率的正交正弦波驱动至少4种发光二极管；

(2)所述发光二极管发出的光经过被测手指后由光敏器件接收转换成电压信号，所述电压信号经过电流/电压转换放大器放大成预设幅值电压信号；

(3)所述预设幅值电压信号经模数转换器转换成数字信号送入所述微处理器；

(4)所述微处理器对所述数字信号进行锁相计算、分离处理得到光电容积脉搏波并消除背景光的干扰；

(5)根据所述光电容积脉搏波获取谷值和峰值；

(6)对所述谷值和所述峰值进行计算得到吸光度差值，通过所述吸光度差值获取光谱值。

步骤(4)中所述微处理器对所述数字信号进行锁相计算、分离处理得到光电容积脉搏波并消除背景光的干扰具体包括：

1)假设所述微处理器控制所述模数转换器以驱动所述发光二极管的最高频率f_max的4M倍速度对所述数字信号进行采样f_s＝4M×f_max获取采样信号x(m)，其中M为大于等于1的正整数；

x(m)=Σi=0M-1x(4lm+i),]]>l＝0，1，2，......

2)所述微处理器将采样频率f_s＝4M×f_max下抽样M倍到4×f_max；

3)根据采样信号x(m)、所述微处理器产生的正交参考序列y_s(k)和y_c(k)计算两个正交分量R_S和R_C；