[发明专利]一种双波长心率测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及心率测量装置及方法。

背景技术

用户在进行身体机能训练过程中，往往需要实时测量心率。一般测量心率的 方式有：基于心电信号的心率测量和基于皮下血流密度变化的光学式心率测量。 其中基于皮下血流密度变化的光学式心率测量具有非侵入式、佩戴简单、对运动 无阻碍的优点；但由于运动引起的组织密度变化的影响，尤其是用户处于激烈运 动情况下，组织密度变化会非常强烈，因此激烈运动会严重干扰光学式心率测量 信号，从而影响光学式心率测量的准确性。

目前，为了消减运动对心率测量的干扰，光学式心率测量中主要使用MEMS 加速度计等惯性测量组件来获得用户的运动信号，并在心率判决时排除运动信号 频率的方式来减少运动对光学心率测量信号的干扰，但由于惯性测量组件的输出 的运动信号仅和组织密度变化相关，却无法准确表征组织密度变化，光学式运动 心率测量仍然是一个难点。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是提供一种双波长心率测量装置，能够准确测 量用户运动心率的装置。

为此，本发明采用以下技术方案：一种双波长心率测量装置，包括载体，所 述载体能够被佩戴或安装在人体表面，所述载体包括但不限于腕带和臂带，所述 心率测量装置包括光电信号采集部件和信号处理部件，所述光电信号采集部件包 括光发生器和光接收器，所述光发生器和所述光接收器均安装在载体上，所述光 接收器连接所述信号处理部件，所述信号处理部件对所述光接收器的信号进行处 理从而得到心率测量结果，所述光发生器包括波长不同的第一发光装置和第二发 光装置。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的 技术方案：

所述第一发光装置和所述第二发光装置安装在同一基板或者封装上。

所述第一发光装置为波长为A的第一LED，所述第二发光装置为波长为B 的第二LED，所述波长A的范围是512至528nm绿色，所述波长B的范围是 610至630nm红色或580至600nm黄色，所述第一发光装置和所述第二发光装 置安装在同一基板或者封装上。

所述光接收器包括光电管，所述光电管安装在光隔离结构件上，所述光发生 器上设有光驱动器，所述信号处理部件包括模数转换器，所述心率测量装置还包 括光电管放大电路，所述光接收器、光发生器、光驱动器、光隔离结构件、信号 处理部件以及光电管放大电路均安装在支架上，并通过支架固定在所述载体上。 通过装置内的光电管放大电路，可以适配光电管3和模数转换器6的阻抗关系， 提高装置的信号采集性能。

所述第一发光装置和所述第二发光装置的发光点安装距离小于所述光电管 的硅片对角线长度。由于波长为A的LED与波长为B的LED的发光点中心安 装距离小于光电管的硅片对角线长度，使得本发明得以通过分析波长为B的LED 点亮时光电管的信号与波长为A的LED点亮时光电管的信号之间的关系，将上 述两个信号相互修正，可以极大降低运动过程中，用户肌肉收缩、皮下组织密度 变化对测量信号的影响。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种双波长心率测量方法，所述方 法使用上述双波长心率测量装置并包括如下步骤：

1)将心率测量装置安装或者佩戴在人体上；

2)点亮光发生器中的第一发光装置和第二发光装置并分别发射不同波长的 光波；

3)光接收器分别对第一发光装置和第二发光装置的光信号进行采集；

4)在时域进行信号处理；

5)在频域进行信号处理；

6)根据经验进行信号处理。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的 技术方案：

为了保证响应速度，所述步骤3)中的采集频率不低于7Hz。

所述步骤4)具体包括：

4.1)估计第二发光装置点亮时光接收器的信号与第一发光装置点亮时光接 收器的信号之间的增益函数；

4.2)根据步骤4.1)所估计的增益函数用第二发光装置点亮时光接收器的信 号来处理第一发光装置点亮时光接收器的信号。

所述步骤5)具体包括：5.1)对步骤4)所得的信号进行傅里叶变换，将其 转换至频域；

5.2)分析步骤5.1)所得频域信号的峰值分布情况，选出可能的心率频点。