一种脉搏及血红细胞浓度监测仪及方法技术

本发明专利技术公开了一种脉搏及血红细胞浓度监测仪，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；夹指装置夹紧被测试者的手指指肚经红外光源照射手指后透射出原始光强度信号，光电探测器接收原始光强度信号将其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进行储存和处理，得到的脉搏数据和血红细胞浓度数据通过显示装置显示出来。本发明专利技术采用基于CMOS相机的光电探测器采集信号，探测灵敏度和精度高，且基于信号强度频域调制的方法来处理光强度信号，能减少甚至消除重搏波从而提高测量结果，且运算简单，极大降低计算复杂度，节省了储存空间。

Pulse and blood red blood cell concentration monitor and method

The invention discloses a concentration of red blood cells and pulse monitor, including finger device, clamping device refers to an open end and is arranged in the cavity, the cavity of the upper and lower surfaces are respectively arranged relative to infrared light source and detector device connected with the finger storage operation device and a display device is connected with a finger clamping device is tested; the finger belly finger by infrared light irradiation after transmission from the original light intensity signal, photoelectric detector receiving the original light intensity signal is converted to electrical signals to the pixels within the scope of the data acquisition and signal to the device for processing and storage storage operation, the pulse data and the red blood cell concentration data through the display display device. The invention adopts the photoelectric detector signal acquisition based on CMOS camera, the detection sensitivity and accuracy, and the method based on frequency domain signal intensity modulation to light intensity signal, can reduce or even eliminate the dicrotic wave and improve the measurement results, and simple operation, greatly reduce the computational complexity and save storage space.

【技术实现步骤摘要】
一种脉搏及血红细胞浓度监测仪及方法
本专利技术涉及医疗电子检测及脉搏波信号检测及处理领域，特别涉及一种脉搏及血红细胞浓度监测仪及方法。
技术介绍
随着人们的生活节奏增加及工作压力的增加，心脏病等心血管疾病发病率不断增加，对心血管的相关检测也越来越受到人们的关注。脉搏包含了人体心血管情况的重要信息，与多种疾病有密切关系，所以可以通过测量脉搏来判断心血管的情况。目前，测量脉搏主要有压力式、脉诊式、心电式和光电式的方法，压力式通常采用压敏元件制成的压力传感器实现，具有工艺复杂，制造成本高，设备笨重，不轻便及易误报、漏报等缺点。脉诊式，中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓有成效的应用，但是受人为的影响因素较大，测量精度不高；心电式是通过将安装有心电传感器的带卷绕于被测定者的胸部，以心电方式测定被测定者的心脏跳动来测定被测定者的脉搏数，该方法操作繁琐，设备成本高，被测者检测时感到不舒服，而光电式则利用光电传感器以光电方式检测被测定者血管的脉动，来测定被测定者的脉搏数，后者主要使用光电容积的方法，光电容积法测量过程中存在重搏波，对测量结果造成干扰，导致心率测量结果不准确；而血红细胞浓度可以为医学上的疾病判断，在临床上，可以使用血红细胞浓度作为诊断肾上腺功能亢进的重要依据，血红细胞浓度是心血管疾病检测的重要一项，同时可以辅助肺疾病的诊断治疗，它不仅在临床上有运用，而且测试运动员的体能等方面运用也比较广，而目前鲜有监测仪能同时测量脉博和血红细胞浓度以满足患者的需要，所以，提供一种脉博测量结果准确且能同时测量血红细胞浓度的监测仪及方法非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用基于信号强度频域调制的方法来处理强度信号而减少甚至消除重搏波提高测量结果的脉搏及血红细胞浓度监测仪以解决现有技术的不足。本专利技术通过以下技术方案来实现专利技术目的：一种脉搏及血红细胞浓度监测仪，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，光电探测器是基于CMOS相机，探测灵敏度和精度高；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。由此，通过在夹指装置的腔体内设置上下相对的红外光源装置和光电检测器，采集手指经红外光源照射后透射出的光强度信号，由光电探测器对信号进行预处理后，储存运算装置采用基于信号强度频域调制的方法得到平均调制深度从而得到血红细胞浓度和脉搏频率，并由显示装置显示血红细胞浓度和脉搏频率，探测灵敏度和精度高，利于快速计算出红细胞浓度和脉博频率，提高了工作效率，对于紧急情况测量被测者的脉搏具有十分重要的意义。进一步地，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，由此，将整体的光电探测器宽度设置为小于成人夹指宽度，安装在夹指装置的中部的光电探测器就主要对手指指肚测量，易测得脉搏等相关参数，避免因光电探测器大于手指面积，光电探测器会接收到部分不准确的信号，平均后求值后影响最终测量的准确性。进一步地，所述红外光源与光电探测器一一对应且平齐，由此，光电探测器可以比较容易测得脉搏等相关参数，避免因红外光源与光电探测器不一一对应时接收到的部分信号有遗失，导致测量结果不具有普遍性影响最终测量数据的准确性。本专利技术的另一个目的是提供一种脉搏及血红细胞浓度监测方法，该方法基于上述脉搏及血红细胞浓度监测仪，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。进一步地，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要大于脉搏的速度以便能够采集到完整的、准确的、连续的强度信号，即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Ij(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：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Ij(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MDj的公式可表示为：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MDj进行FFT，FFT(MDj)＝A(δ(f+f0)+δ(f-f0))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。本专利技术提供的脉搏及血红细胞浓度监测仪，与现有技术相比具有以下有益效果：1、采用基于信号强度频域调制的方法来处理光强度信号减少甚至消除了重搏波提高了测量结果的准确性，且无需采用卷积等复杂的运算操作，只需FFT等简单运算，极大降低计算复杂度，节省了储存空间，便于单片机实现。2、既可以集成于多参数检测的脉搏血氧仪中，又可以作为独立的脉搏及末梢血流量监测仪，还可以作为中间件处理程序，便于无限监测及网络化应用，且简洁实用无需人工重复预处理，实施时所需资源少，软硬件开销低。3、整个监测仪整体体积小，利于放置和对被监测者的脉搏监测，节省了空间，提高了空间的使用率，且监测方法简便，适用范围广，可应用到医院或家庭中。4、使用基于CMOS相机的光电探测器采集信号，探测灵敏度和精度高，利于快速计算出红细胞浓度和脉博频率，提高了工作效率，对于紧急情况测量被测者的脉搏有重要意义。附图说明图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茗祎，曾亚光，韩定安，张庭振，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44