[发明专利]一种光电式运动员晨脉的检测方法和检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及人体生理参数测试技术领域，尤其涉及一种光电式运动员晨脉的检测方法和检测装置。

背景技术

运动员是一个特殊的群体，他们每天进行职业化的特定训练强度的训练（训练强度指运动员进行训练时，所被动给予的运动负荷，运动负荷的形式可以是时间、速度、力量或者专项技术动作的难度等，一般来讲，训练强度增加时，运动员心率会伴随着增加。），以提高自己的身体机能（可以通俗的理解为身体的强健程度），将自己的身体能力提高到一种更高的竞技水平，为获得金牌为国争光而努力训练。但是盲目大强度的训练是不科学的，有时不仅不会提高运动成绩，反而会造成运动员的身体损伤。这样一来，运动员训练强度科学监测显得尤为重要。

现有的对脉率和血氧饱和度的测试多采用光电测试技术，光电测试技术的原理包括分光光度测定和血液容积描记两部分。分光光度测定是采用波长为660nm的红光和940nm的红外光，根据氧合血红蛋白（HbO₂）对660nm红光吸收量较少，而对940nm红外光吸收量较多；血红蛋白（Hb）则反之的特性，用分光光度法测定红外光吸收量与红光吸收量之比值，就能确定血红蛋白的氧合程度。血氧饱和度表达式为：SPO2%=氧合血红蛋白/（氧合血红蛋白+去氧血红蛋白）X100%=红光吸收量/（红光吸收量+红外光吸收量）X100%。光电法测试仪器的探头，在一侧安装了两个发光管，一个发出红光，一个发出红外光，另一侧安装有一个光电检测器，两种光交替打开或者关闭，光电探测器才能分辩出不同波长的光，将检测到的透过手指动脉血管的红光和红外光转换成电信号。由于皮肤、肌肉、脂肪、静脉血、色素和骨骼等对这两种光的吸收系数是恒定的，只有动脉血流中HbO₂和Hb浓度随着动脉血液周期性的变化，从而引起光电检测器输出的信号强度随之周期性变化，因为将光完全遮挡和完全不遮挡时，分别是光强的最小值和最大值，手指放进探头后，光强在这两值之间进行变化，将这些周期性变化的信号进行处理，就可以测出对应的含氧血红蛋白所占的百分比，也就是血氧饱和度值。

由于血氧饱和度每次周期性的变化都是由心脏跳动引起的，也就是说，心脏每收缩一次，含氧血红蛋白就充盈一次，血红蛋白就衰减一次。因为我们可以通过光电传感器直接测试出相邻两次含氧血红蛋白充盈的时间间隔，我们再用60秒去除以这个时间T，那么所得结果就是脉率（脉率是脉搏每分钟跳动的次数）。

脉率=60/相邻两次血氧充盈时间间隔T

这就是光电法测试血氧饱和度和脉率的原理。

光电法脉率测定的局限性：

1、使用者的异常运动会干扰脉率的测量，像刚开始测量时手指刚刚插入探头的过程中的移动或测试过程中的异常活动。

2、当病人的末梢循环不畅通时，如受测部位过冷，将会导致被测部位动脉血流减少，使测量不准。

3、当外界有强光照射到血氧探头上时，可能会使光电接收器件的工作偏离正常范围，导致测量的不准确，尤其是开始测量打开指夹的期间出现的外界光线干扰。

4、只能计算即刻脉率，不能计算稳定的平均脉率。这种方法在计算脉率时，默认为心脏的跳动是整齐的心率，即每次心跳的时间间隔应该是完全相等的，这样一来，测试出来的脉率就会非常的稳定，不过实际情况并非如此，因为人体的心脏跳动实际上是存在微细的时间差的，这就是人们常说的心率变异性。由于心率变异性的存在，每次心跳的时间间隔的不一致，通过光电法计算出来的脉率就会忽高忽低，也可以将此脉率称之为即刻脉率。即刻脉率除了人体本身的生理规律之外，还受到设备本身测试精度产生的误差影响。我们举例说明这个问题，假设测试的心跳间的时间间隔是以下数字：1.00秒、0.95秒、0.90秒、1.20秒、1.10秒、0.98秒、0.89秒、0.85秒、0.80秒、0.84秒等几个数值，那么对应的即刻心率分别是：60次、63.16次、66.67次、50次、54.55次、61.22次、67.42次、70.59次、75次、71.43秒。通过四舍五入的方式保留整数的时候，显示的心率从50次~71次不等，相差21次之多。而时间间隔的变化却只有0.4秒。因此这些数据需要做滤波润色处理，同时需要对稳定的平均心率进行处理和计算。

运动员晨脉：指运动员早晨清醒之后，未下床之前，同时未作任何剧烈活动之前的安静状态下的平均心率。

采用光电法测试运动员晨脉时遇到的内外影响是

1、开机初始的20秒之内，运动员手指的插入、外界光线的摄入、机器本身的热机启动程序、手指暴露在外边时手指温度稍低等因素都会造成初始数据的不稳定；