[发明专利]一种脉搏及血红细胞浓度监测仪及方法

权利要求书

1.一种脉搏及血红细胞浓度监测仪，其特征在于，包括夹指装置，夹指装置一端开口且内设有腔体，腔体的上、下表面分别相对设有红外光源和光电探测器，夹指装置依次与储存运算装置和显示装置连接；

夹指装置，用于夹紧被测试者的手指指肚部分；

红外光源，用于照射被测者的手指并透射出原始光强度信号；

光电探测器，用于接收红外光源发出的原始光强度信号将光信号转换为电信号以采集像素范围内的数据并将电信号传到储存运算装置；

储存运算装置，用于储存和处理原始光强度信号；

显示装置，用于显示经储存运算装置处理后的脉搏数据和血红细胞浓度数据。

2.根据权利要求1所述的脉搏及血红细胞浓度监测仪，其特征在于，所述夹指装置的腔体呈U型，腔体的下表面设有一排或多排所述光电探测器，光电探测器沿横向排列的宽度小于人体手指宽度。

3.根据权利要求1所述的脉搏及血红细胞浓度监测仪，其特征在于，所述红外光源与光电探测器一一对应且平齐。

4.一种脉搏及血红细胞浓度监测方法，使用如权利要求1-3任一项权利要求所述的脉搏及血红细胞浓度监测仪进行监测，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将所述光电探测器的采集速率设置为F>350fps；

S2.采集被测部位经红外光源照射后透射出来光的强度信号并储存，该强度信号是未处理、包含心跳信息的原始光强度信号；

S3.对S2中所得的光强信号进行预处理，其中包括去除噪声，采用傅里叶变换方法获取频域上的信号；

S4.对S3中经预处理所得的信号，采用基于信号强度频域调制方法计算出调制深度，算出的调制深度为实时调制深度；

S5.设光电探测器有n个，将S4中得到的n个调制深度求平均，则求平均调制深度，从而得出实时血红细胞浓度，算出的平均调制深度是实时的，同时将时间和平均调制深度用坐标表示；

S6.对S5中得到的平均调制深度进行快速傅里叶变换得到频域图，再读峰，得到脉搏数据，并由显示装置显示脉搏数据和血红细胞浓度。

5.根据权利要求4所述的脉搏及血红细胞浓度监测方法，其特征在于，所述S1中光电探测器的采集速率的设置是基于以下原理：正常人的最大脉搏在210次每分钟，设一分钟内采集100帧的数据，而光电探测器的采集速度F要大于脉搏的速度：100/F<60/210，得F>350fps；

所述S2中光强度信号的采集是被测者将一根手指放入夹指装置中，夹指装置上表面的红外光源照射被测手指，由夹指装置下表面的光电探测器接收原始的光强度信号；

所述S3中对原始光强信号进行快速傅里叶变换(简称FFT)得到频域信号频谱强度I^j(u)：每次取m张数据进行FFT，每相邻两个信号值之间隔10张数据，即对第(1+10(j-1))张数据到第(m+10(j-1))张数据进行FFT后得到第j个信号值，可用如下关系式表示：

$I^j\left(u\right)=FFT\&lsqb;I{\left(t_i\right)}_{i=\&lsqb;(j-1)*10+1,(j-1)*10+m\&rsqb;}\&rsqb;=I_d^j\left(u\right)+I_s^j\left(u\right)$

其中，j是信号值排序，t是时间，u是频率，表示第j个频域动态信号，表示第j个频域静态信号；

所述S4中基于强度信号的频域调制方法是：取S3中得到的各个信号值频谱强度I^j(u)，包含静态频率和动态频率，分别提取一定范围内静态频域的频率和动态频域的频率并求强度，再把提取到的动态频率强度比静态频率强度得到调制深度，而调制深度与血红细胞浓度成正比例关系，得出血红细胞浓度；

所述S5中，在n个光电探测器的情况下，所有信号值排序与时间存在一一对应关系，将S4中得到的调制深度求平均值，平均调制深度MD^j的公式可表示为：

${\mathrm{MD}}^j=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{MD}}_i^j=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\frac{\&lt;I_d^j\left(u\right){\&gt;}_i}{\&lt;I_s^j\left(u\right){\&gt;}_i};$

所述S6中，得到的平均调制深度值即为时域上的平均调制深度值，对MD^j进行FFT，FFT(MD^j)＝A(δ(f+f₀)+δ(f-f₀))

再读峰求出被测者的脉搏频率f，其中A为频谱信号幅值，f₀为峰值所对应的频率。