專利名稱：無創傳感脈率和血流異常的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及監測血流的裝置和方法，尤其涉及一種利用局部、單向和恒定 的磁場來無創傳感脈率和血流異常的裝置和方法。
背景技術：
隨著生物電子學的發展，便攜式健康監測儀器由于其能夠方便并舒適的持 續監測人體的健康狀況而受到歡迎。便攜式健康監測儀器逐漸運用到，例如家 庭、急救、醫院和包括軍式訓練和有關運動的場合中。
脈率和血流的特性是評估人體健康的重要參數，因此需要持續監測。衛生 保健部門例如醫院和中老年關愛中心可以利用這些信息來遠程監測他們的病人 的健康狀況。對于截肢患者來說，較早的監測到血流異常顯得尤為重要。此外， 監測大手術后的患者的血流異常有利于確保患者的順利康復。
進一步地，檢測到的個體的脈率和血流信息，當血流異常例如深靜脈血栓 被檢測到時，處于有限肢體活動的擁擠和擠壓的環境下的個體的脈率和血流信 息可用來發出警報而得到即刻處理。，類似的監測和預警系統也可以應用在當發 生災難時，緊急救援行動中對患者的身體狀況的持續評估。最后，對于在危險 環境中工作的人，例如深海作業的潛水員、高溫作業的消防員和深地下作業的 煤礦工人來說，監測脈率和血流也是非常重要的。
目前的無創測量血液脈率的裝置采用電子、機械和光學傳感。這些裝置可 以做成胸帶、襪子的配件、手表和手指配件。但是，每一種血液脈率測量裝置 都有自身的缺陷。胸帶和襪子配件式的測量裝置通常通過測量人體電信號來獲
得脈率；這種測量方法雖然簡單，但是需要運用復雜的運算法則和/或參照信號 去減少運動干擾產生的噪音。通過機械裝置在皮膚表面測量脈率，這種方式很 容易受到其他運動干擾的影響。光學脈率測量裝置通常做成手指配件裝置。這 種裝置利用特殊的光源和檢測器，通常導致較高的能量消耗。通過上述對各種
儀器的討論，可以注意到大多數這種儀器不能獲得血流的信息。
另一種類型的測量脈率和血流的裝置利用無創電^f茲方法。例如，美國專利
(U.S. Pat. 5，935，077 )揭示了 一種電磁血流傳感器，利用 一個兩極>磁源形成一個 變化的磁場，磁場的一部分與皮膚平行并穿過血管； 一個附在皮膚上并鄰近血 管的單傳感電才及； 一個相對應的電極；和一個用于釆集與變化》茲場相對應的傳 感電極信號的檢測器。但是，利用電極測量脈率和血流的無創電磁儀器相對于 大多數電極系統具有較差的信噪比；這種儀器更容易受到人體電噪聲和運動干 擾的影響。此外，大多數這種儀器利用反向磁極獲得脈率信號和血流信息。這 種方法通常要求使用一個消耗較高能量的電磁鐵。因此，目前監測脈率和血流 的電磁裝置不輕便也不能移動使用。

發明內容
因此，本發明的一個實施例提供一種無創監測包括人類在內的活體的血流 的裝置。實施例中，該裝置包括一個用于提供局部、單向和恒定磁場的磁源； 一個設有用于檢測血流引起的磁場變化的位于磁場中的磁阻傳感器的信號采集 模塊； 一個用于放大信號采集模塊的輸出信號的信號調制模塊；和一個用于分 析來自信號調制模塊的輸出信號的數字信號分析模塊；因此該裝置可以監測到 脈率和血流異常。另一實施例中，該裝置進一步包括一個向用戶提供可視或有 聲提示的顯示/用戶界面/警報模塊。
該裝置的另一種實施例中， 一磁源是一個永》茲體。該裝置的又一實施例中， 磁源是一個電磁鐵。該裝置的另一實施例中，電磁鐵產生的磁場強度是電子控 制的。
該裝置的另一實施例中，磁源可以正好產生一個1000G十20%的磁場強度； 其中當磁源正好產生一個10000+ 20%的磁場強度時，磁源和磁阻傳感器之間的 距離為大約2.5 cm+ 20%。
該裝置的另 一個實施例中，磁阻傳感器為任何一種具有一定靈敏度可檢測 ,茲源的》茲場調制的-茲阻傳感器。該裝置的又一實施例中，》茲阻傳感器為一個巨 磁電阻(Giant Magneto Resistance ,GMR)磁阻傳感器.該裝置的另 一實施例中， 磁阻傳感器為一個自旋電子基(Spintronics)磁阻傳感器。該裝置的又一實施例中， 磁阻傳感器為一個各向異性磁阻傳感器。
該裝置的另 一實施例中，磁源和磁阻傳感器正好沿血管的縱向軸的方向。 該裝置的又一實施例中，磁源和傳感器位于相對于任何靠近皮膚表面的主干血 管的縱向軸偏移一定的位置或角度。
該裝置的另 一實施例中，信號調制模塊包括一個用于放大來自信號采集模 塊的信號的放大器，和一個用于數字化接受信號的信號數字化電路。該裝置的 又一實施例中，信號調制模塊進一步包括一個利用 一模擬數字轉換器 (Analogue-to-Digital Converter, ADC)的可選擇的包絡檢波器和/或濾波器。
該裝置的另一實施例中，信號分析模塊包括一個微控制器， 一個微處理器， 一個數字信號分析器，執行信號分析的程序，和一個用于存儲所有程序和為程 序執行提供空間的存儲器。該裝置的又一實施例中，脈率可以利用下面的方程 式計算得到
脈率-n/T x (60)脈動/分鐘
其中n為在一定時間段T (以秒為單位)檢測到的脈動的次數；T為觀察脈動 n的總的時間。
該裝置的另一實施例中，磁源進一步包括一個根據信號采集模塊和血管的 方向來控制磁源位置的調位機制；因此調位機制可以控制磁源的位置。該裝置 的又一實施例中，信號分析模塊進一步具有控制信號調制模塊中的調位機構信 號和傳感器的靈敏度信號的反饋功能；依次，靈敏度控制器反饋給信號采集模 塊，調位機構再反饋給磁源從而改變磁源的位置。
該裝置的另 一實施例中，信號采集模塊進一步包括一個用戶手動或自動調 節磁阻傳感器位置和方向的調位機制。該裝置的又一實施中，顯示/用戶界面/警 報模塊顯示兩組測量參數血流異常和測得的脈率。該裝置的另一實施例中， 顯示/用戶界面/警報模塊包括一個顯示器、 一個警報器和一個用戶界面。
另一個實施例，該裝置進一步包括一個用于遠程監測的無線網卡模塊；和 一個用于接受來自無線網卡模塊的信息的基站。該裝置的另一實施例中，基站 包括一個數據編解碼(Encoder and Decoder, CODEC)和收發模塊，顯示和用 戶界面模塊，和設有隨機存取存儲器/只讀存儲器(RAM/ROM)的微處理模塊。
本發明的另 一個實施例提供一種用于無創監測人體血流的方法。該實施例
中，該方法包括提供一個靠近血管的，局部、單向和恒定的-茲場；4企測脈動血
管的流動所引起的磁場變化情況；分析檢測到的變化信號，從而監測血流情況。
該方法的另一實施例中， 一永磁體或一電磁鐵的磁源提供局部、單向和恒
定磁場。該方法的另一實施例中，設有磁阻傳感器的信號采集模塊檢測磁場的
變化。該方法的另一實施例中，磁阻傳感器為一個自旋電子基磁阻傳感器或一
個各向異性磁阻傳感器。該方法的又一實施例中，分析過程包括利用信號調
制模塊適當地擴大信號采集模塊的輸出信號；和利用一個數字信號分析模塊分 析信號調制模塊的輸出信號來測量脈搏和檢測血流異常。
該方法的另一實施例中，信號分析模塊包括一個微控制器， 一個微處理器，
一個數字信號分析器，執行信號分析的程序，和一個用于存儲所有程序和提供
程序執行空間的存儲器。該方法的又一實施例中，脈率可利用下面的方程式計
算得到
脈率-n/T x (60) 脈動/分鐘
其中n為在一定時間段T (以秒為單位)檢測到的脈動的次數；T為觀察脈動 n的總的時間。
該方法的另一實施例中，信號分析模塊通過^r測兩個相鄰脈動之間的時間 間隔來測量和顯示生理異常。該方法的又一實施例中，生理異常包括心律失常 和心力衰竭。
本發明的一有益效果是利用磁場傳感獲得的血液調制磁信號(Modulated Magnetic Signature of Blood, MMSB )來形成電氣隔離，電氣隔離可減少受到， 例如來自心臟、大腦、有意識和無意識的運動干擾等的人體生物噪音的影響。
本發明的另一有益效果是不需要與皮膚有直接的身體接觸的磁源和/或信號 采集模塊。例如，它們之間可能存在纖維、汗液和分泌的油脂。這些都不會對 采集或測量信號產生任何的影響。本發明的另一有益效果是可以使用永磁體來 形成局部、恒定、單向的磁場。這樣將會減少系統能量的損耗，從而實現便攜 式裝置。
本發明的另 一有益效果是該裝置不需要類似于心電圖(electrocardiogram, ECG)的參照電壓或信號。本發明的另一有益效果是該裝置可被設置和設計成
自動或手動通過改變;茲場強度或傳感器的靈敏度來優化數據采集的過程。
為使本發明的目的和有益效果更加清楚，下面將結合相應的附圖詳細闡述 優選實施例。


相應編號的附圖將描述本發明相應的優選實施例。
圖1為本發明一實施例的傳感活體的脈率和血流的無創磁性裝置的功能框
圖1 a為圖1中的一種傳感脈率和血流的非直接接觸式的無創^f茲性裝置的結 構示意圖； .
圖2為圖1中本發明一實施例的信號釆集模塊和信號調制模塊的電路原理 示意圖3為本發明另一實施例的傳感脈率和血流的無創磁性裝置的功能框圖4為電阻隨》茲場變化的示意圖5為從正常手腕血流中采集的一組典型的數字信號；
圖6為從受壓迫的手腕血流中采集的一組典型的數字信號；
圖7為使用更精確的方法從正常腳跟部血流中采集的一組典型的數字信號；
圖8為使用更精確的方法從受壓迫的腳跟部血流中采集的一組典型的數字 信號；
圖9a為沒有外部磁場的自旋電子基磁阻傳感器的工作原理示意圖； 圖9b為有外部磁場的自旋電子基磁阻傳感器的工作原理示意圖； 圖10為本發明一實施例的傳感脈率和血流異常的方法流程圖； 圖11為本發明一實施例的在手臂上使用無創磁性裝置的俯視圖； 圖12為本發明一實施例的在手臂上使用無創磁性裝置的側視圖； 圖13為本發明一實施例的在手臂上使用無創磁性裝置的截面圖。
具體實施例
為了更好地理解本發明，以下對本發明具體實施例做進一步詳細地闡述。
為了更充分地闡述本發明所屬的技術領域，申請文件中引用了與本發明相 關的公開文獻，這些公開文獻揭示了與本發明相關的技術內容。
為了全面、透徹的理解本發明，以下做詳細地描述。但是，本發明相關領 域的技術人員可以理解并實施的技術不做詳細的描述。另外，由于公知的方法、 步驟、組成和材料不會影響本發明的清楚完整，因此也沒有做詳細的描述。
本發明提供一個無創傳感包括人體的活體的脈率和血流的裝置和方法。本 發明源于發明人發現當一個局部、單向和恒定;茲場應用到血管上時，脈動血液 的流動會調制應用在其上的磁場，如果磁阻傳感器位于磁場中適當的位置，磁 場調制可以直接被感知。原理上，該裝置包括一個用于提供》茲場的》茲源， 一個 用于采集調制信號的磁阻傳感器，和一個用于分析和輸出分析信號的信號分析/
顯示子單元。分析信號，也叫做血液調制磁信號(MMSB),可以是磁源的強度 系數，傳感器的靈敏度，它們之間的距離，和與靠近皮膚的主干血管的相對位 置和方向。下面將利用詳細的結構、尺寸和^f莫塊闡述本發明的原理，但本發明 的實施不僅限于以下描述。
參考圖1,為本發明一實施例的傳感活體的脈率和血流的無創磁性裝置的功 能框圖。無創磁性裝置10包括一個磁源1, 一個信號采集模塊2，和包括一個 信號調制模塊3的一個信號分析/顯示子單元6， 一個信號分析模塊4，和一個顯 示/用戶界面/警報模塊5.簡單地說，圖1中所示的永磁體表示靠近一動脈和信 號采集模塊的磁場分布。動脈中脈動血液的流動調制應用在其上的磁場，來產 生一個血流調制磁信號(MMSB)。 MMSB被信號采集模塊轉換成電信號，然后 再進行一定條件和數字化的信號分析。分析后的信號，原始的脈率和血流的分 布情況，將被傳送到顯示/用戶界面/警報模塊中。
磁源1提供一個靠近主千血管的局部、單向和恒定的磁場。從上所述，脈 動血液的流動調制應用其上的磁場從而生成一個血流調制磁信號(MMSB)。磁 源1可包括一個永磁體， 一個電;茲鐵(包括線圏，纏繞有線圈的磁性材料，或 纏繞有線圈的-茲鐵)，或者可以產生類似連續,茲場的》茲源。》茲源可進一步包4舌一 個滑塊和控制界面來控制磁源在裝置中的位置。此外，磁源1可做成不同的形 狀和大小。如下所述，發明人的實驗中，磁源可產生一個》茲場強度為1000 G ± 20%。需要注意的是磁源可產生其他的磁場強度，此時相應的參數(例如，傳
感器的靈敏度，磁源和傳感器的距離，磁源和傳感器相對于血管的相對位置和 方向)將隨著實驗結果發生一定的改變。
信號采集模塊2包括一個可以將磁變化轉化成與磁信號的變化成比例的電 壓的磁阻傳感器。本發明中的磁阻傳感器包括，但不限于，自旋電子基傳感器
(例如，巨^茲電阻(GMR)傳感器和隧道》茲阻(tunneling magnetoresistive, TMR) 傳感器)，各向異性磁阻(AMR)傳感器和其他磁阻傳感器。 一個可選用的磁阻傳 感器為自旋電子基傳感器(例如，NVE公司生產的AAH002-02)。需要注意的 是其他具有不同靈敏度的磁基傳感器也可以用于檢測血液調制磁信號(MMSB )， 但是相關的參數(例如，磁源的強度，磁源和傳感器的距離，磁源和傳感器相 對于血管的相對位置和方向)將隨實^^結果發生一定的改變。
磁阻傳感器是本領域的公知技術。以下它們的工作原理將只做簡略的描述。 這種傳感器基于應用其上的》茲場來改變它們的電阻.圖9a和9b為GMR磁阻傳 感器的工作原理示意圖。如圖9a所示， 一傳導、無磁性層A夾在兩層合金層B 的中間；當沒有外來的磁場時，兩合金層的磁矩朝向相反的方向(箭頭所指的方 向)，這樣箭頭C表示的電阻較高。如圖9b所示，當有一個外部磁場D時，外 部磁場克服了反鐵磁耦合現象，在合金層校正磁矩，并顯著的降低了電阻；典 型的是P爭低了 10%到15%。在GMR傳感設備中，磁信號的變化被轉化成相應 的電阻的變化。圖4表示-茲場中電阻的變化情況。本領域:技術人員可知，曲線 表示電阻對應于磁場微變化所發生的變化。
參見圖2，為本發明一實施例的信號采集模塊2的電路示意圖。信號采集模 塊2的電路配置一個直流(direct current, DC)電源，比如電池，產生一個經過 與GMR傳感器連接的單臂電橋的電壓。利用單臂電橋，將隨磁場微變化而變化 的電阻轉化為可測電壓。本領域技術人員可知，所加的從正極V+到負極V-的電 壓將得到一個可測量的正極輸出端OUT+和負極輸出端OUT-的輸出值。基于所 加磁場的電阻的變化將直接轉化為一個從正極輸出端OUT+到負極輸出端OUT-的微電壓變化。獲得和測量該微電壓將得到用于測量脈率和檢測血流異常的而 被測量和分析的MMSB所引起的磁場變化。
如圖4所示，為在本發明的局部、單向和恒定;茲源中，自旋電子基磁場的 測量范圍的變化情況。本領域技術人員可知，利用傳感器檢測由血液調制磁信號(MMSB)所產生的磁場微變化將得到更好的線性。
為了優化該裝置脈率的測量和血流異常的檢測，需要考慮除了磁源強度和 磁阻傳感器靈敏度的其他因素。首先是磁源相對于血管的位置和方向。磁源1 可以正好位于鄰近沿血管縱向軸的位置，產生一個磁阻傳感器可檢測到的信號。 此外，磁源也可位于相對于任何接近皮膚表面的主干血管的縱向軸偏離一定位 置或角度。如果這樣，那么包括磁源強度、傳感器靈敏度以及磁源和傳感器之 間距離的其他參數將隨實驗結果做適當的改變。第二是磁源和傳感器之間的距 離。該距離受到包括磁源強度等許多因素的影響。例如，當磁源為1000G時， 磁源和傳感器的距離為大約2.5 cm + 20 %。當磁源產生一個具有不同強度的磁 場時，對于本領域技術人員來說，很容易確定磁阻傳感器在正確實驗中的合適 的范圍。
{茲源和i茲阻傳感器可以應用在非直接接觸的結構中傳感脈率和血流。如圖 la所示，隔層7可存在磁源或磁阻傳感器與皮膚之間。例如，隔層可為它們之 間的纖維，汗液和油脂排泄物。隔層的厚度由磁源的強度，磁阻傳感器靈敏度 和隙層的材料來決定。
回到圖1,信號調制模塊3將信號采集模塊2的微端輸出轉化為適當放大的 一個單端信號。 一個實施例中，信號調制模塊3包括一個用于放大來自信號采 集模塊的信號的放大器，和一個用于數字化所接受到的信號的信號數字化電路。 圖2所示為一個信號調制模塊3的原理電路。相應的電路為公知技術。如圖2 所示，可選擇的包絡檢波器和/或濾波器位于數字化信號的模擬數字轉換器 (ADC)之前。本領域技術人員可知，在數字化之前允許執行模擬信號的選擇。
參見圖1和圖2,數字信號分析模塊4分析來自信號調制模塊3的數字信號， 從而測量脈率和檢測血流異常。實施例中，信號分析模塊4包括一個微控制器， 一個微處理器， 一個數字信號分析器，執行信號分析的程序，和一個用于存儲 所有程序和提供執行程序空間的存儲器。輸出/顯示結果模塊5顯示兩組測量參 數—血流異常和測得的脈率…從數字信號分析模塊4的非連續(LED)或連續
形態(LCD)中獲得。實施例中，輸出/顯示結果模塊5包括一個顯示器， 一個 警報器和一個用戶界面。
輸出數據可為不同的形式。比如，輸出數據可為當被檢測到有任何異常的 情況時的一個警報通知。脈率可被表示為每分的脈動次數。輸出數據也可為數 字數據計算后得到的脈率。如圖5和圖6所示，分別為正常和非正常血流情況
下的典型的數字數據。如圖7和圖8所示，分別為(更精確測量的)正常和非 正常血流情況下的典型的數字數據。下面將討論由數字數據得到脈率的計算方 法。
參見圖3，為可自動采集信號獲得最佳信號水平的無創^f茲性裝置的功能框 圖。如圖3所示，信號分析模塊4具有控制信號調制模塊中的傳感器的靈敏度 和調位機制比如滑塊的反饋能力。調位機構是用戶可以手動或自動調節磁源的 位置和方向。依次，靈敏度控制器反饋給信號采集模塊，滑塊控制器反饋給磁 源從而改變磁的方向。圖3未示，信號采集模塊可進一步包括一個使用戶可以 手動或自動調制磁阻傳感器的位置和方向的調位機構。此外，圖3未示，當電 磁鐵作為磁源時，磁源可進一步包括一個磁場強度調節機構。控制磁源和傳感 器的位置和方向，以及控制磁源強度的設備為本領域的公知技術；任何合適的 設備都可以應用到本發明當中。
仍然參見圖3，該裝置進一步包括一個可遠程監測的無線網卡模塊8.基站9 可與該裝置一體或獨立設置用于接受來自該裝置的信息。基站包括一個數據編 解碼(Encoder and Decoder)和收發模塊，顯示和用戶界面才莫塊，和設有 RAM/ROM的分析模塊。無線傳輸是本領域的公知技術，因此在此不做詳細的 介紹。
參見圖10，為利用局部、單向和恒定^f茲場來傳感脈率和血流異常的方法流 程圖。
方法100首先使利用局部、單向和連續一磁場無創傳感脈率和血流的裝置直 接或接近皮膚110。該裝置的磁源和傳感器正好位于沿比如，但不僅限于，人體 的手腕，腿或腳跟部的主干血管的縱向軸的方向。
然后，傳感器與直流(DC)電源連接120,比如一個產生經過與GMR傳感器 連接的單臂電橋的電壓的電池。例如，當傳感器為NVEAAH002-02時，電壓為 9V的直流電壓。然后，信號采集模塊輸出微輸出量，01;丁+和0171-130。
其次，在任何模擬信號調制之前，信號調制模塊將來自信號采集模塊的輸
出信號放大140.本領域技術人員可知，這樣的結構將保證信號的完整。模擬信 號將被模擬數字信號轉換器(ADC)數字化。
再次，來自信號調制模塊的調制輸出信號被信號分析模塊分析，從而測量 脈率和4企測血液異常150.參見圖5,為一組典型的從正常手腕血流獲取的數字數 據。脈率可利用下面的方程式計算得到
脈率-n/T x (60)脈動/分鐘
其中n為在一定時間段T (以秒為單位)檢測到的脈動的次數；T為觀察脈 動n的總的時間。可測參數用于觀察心跳異常，例如出現混沌模式表示心力衰 竭和心律失常。
然后，來自信號分析模塊的輸出數據包括脈率和血流異常。輸出數據將顯 示在結果輸出/顯示模塊上160.
本發明的裝置和方法可應用于很多場合。例如，用于醫院監測患者的裝置； 用于監測運動員的血流狀況的裝置；用于遠程無線監測老人的裝置；在例如長 途飛行，急救和危險情況等不同環境中檢測血流的異常狀況。
如圖11-13所示，為本發明一實施例中無創磁性裝置的位置和結構。磁源1 和磁信號采集模塊2位于沿手腕血管的縱向軸的方向。這種設計中，該裝置可 與任何腕帶設備或飾品做成一體。當然，該裝置也可用于身體的其他部位和與 其他設備做成一體。
相關具體實施例闡述本發明，可以理解這些實施例為說明性的舉例，本發 明的保護范圍不僅限于此。本發明優選的實施例相對于本發明所屬領域的普通 技術人員來說具有顯著的進步。其他的實施例也屬于本發明的精神和保護范圍 內。因此，本發明的保護范圍被權利要求所限定并得到了說明書的支持。
權利要求
1、一種無創監測活體血流的裝置，包括:一個用于產生一局部，單向和恒定磁場的磁源；和一個設有一位于磁場內的磁阻傳感器并用于檢測由所述血流引起的磁場調制的信號采集模塊；一個用于將所述信號采集模塊的輸出信號適當放大的信號調制模塊；和一個用于分析來自所述信號調制模塊的輸出信號的數字信號分析模塊；所述裝置可監測脈率和血流異常。
2、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述裝置進一步包括一個用于 向用戶提供可視或有聲提示的顯示爛戶界面/警報模塊》
3、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述磁源是一永磁體。
4、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述磁源是一電磁鐵。
5、 如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述電磁鐵產生的所述磁場的 強度是電子控制的。
6、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述磁源產生1000G士20。/o的 磁場強度。
7、 如權利要求6所述的裝置，其特征在于，當所述磁源產生的磁場強度為 1000 G 士 20%,所述》茲源和所述磁阻傳感器的距離大約是2.5 cm ± 20 %。
8、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述磁阻傳感器為具有一定靈 敏度檢測來自所述磁源的所述磁場調制的任何磁阻傳感器。
9、 如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述^f茲阻傳感器是一巨磁電阻磁阻傳感器。
10、 如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述磁阻傳感器是一自旋電 子基磁阻傳感器。
11、 如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述磁阻傳感器是一各向異 性石茲阻傳感器。
12、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述磁源和所述磁阻傳感器 位于沿所述血管的縱向軸方向。
13、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述磁源和所述磁阻傳感器 位于相對于靠近皮膚表面的任何主干血管的縱向軸偏離 一定位置或角度。
14、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號調制模塊包括一個 用于放大來自所述信號采集模塊的接受信號的放大器，和一個用于數字化所述 接受信號的信號數字化電路。
15、 如權利要求14所述的裝置,其特征在于,所述信號調制模塊進一步包 括一個利用 一模擬數字信號轉換器的可選擇的包絡檢波器和/或過濾器。
16、 如權利要求1所述的裝置,其特征在于,所述信號分析模塊包括一個 微控制器， 一個微處理器， 一個數字信號分析器，執行信號分析的程序，和一 個用于存儲所有程序和為執行程序提供空間的存儲器。
17、 如權利要求16所述的裝置，其特征在于，下面方程式計算得到所述脈率脈率-n/Tx (60)脈動次數/分鐘其中，n是時間^殳T (以秒為單位)內4全測到的脈動的次數；T為觀察脈動 次數n的總的時間。
18、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述磁源進一步包括一個控 制所述磁源相對于所述信號采集模塊和所述血管方向的位置的調位機構；所述 裝置控制所述^f茲源的位置。
19、 如權利要求18所述的裝置，其特征在于，所述信號分析模塊進一步具 有控制所述信號調制模塊中的所述調位機構的信號和所述傳感器的靈敏度信號 的反饋能力；依次，靈敏度控制器反饋給所述信號采集模塊，所述調位機構再 反饋給所述磁源從而改變》茲的方向。
20、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號采集模塊進一步包 括一個用于用戶手動或自動調節所述磁阻傳感器位置和角度的調位機制。
21、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述顯示/用戶界面/警報模塊 顯示兩組參數血流異常和測得的脈率。
22、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于,所述顯示/用戶界面/警報模塊 包括一個顯示器， 一個警報器，和一個用戶界面。
23、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于,所述裝置進一步包括 一個 用于遠程監測的無線網卡模塊;和一個用于接受來自所述無線網卡模塊的信息 的基站。
24、 如權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述基站包括一個數據編解 碼和收發模塊，顯示和用于界面模塊，和設有隨機存取存儲器/只讀存儲器的微 處理模塊。
25、 一種無創監測活體血流的方法，所述方法包括以下步驟 提供一個接近血管的局部，單向和連續磁場；檢測血管中的脈動血液的流動所引起的磁場的變化情況； 分析檢測到的變化信號，從而監測血流情況。
26、 如權利要求25所述的方法，其特征在于， 一永》茲體或一電磁鐵作為所 述局部，單向和恒定磁場的磁源。
27、 如權利要求25所述的方法，其特征在于，利用一個設有一磁阻傳感器 的信號采集模塊檢測磁場的變化。
28、 如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述磁阻傳感器是一自旋電 子基磁阻傳感器或一各向異性磁阻傳感器。
29、 如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述分析過程進一步包括 利用信號調制模塊將所述信號采集模塊的輸出信號適當的放大； 利用數字信號分析模塊分析來自所述信號調制模塊的所述輸出信號，從而測量脈率和^r測血流異常。
30、 如權利要求29所述的方法,其特征在于,所述信號分析模塊進一步包 括一個微控制器, 一個微處理器, 一個數字信號分析器，執行信號分析的程序， 和一個用于存儲所有程序和為執行程序提供空間的存儲器。
31、 如權利要求29所述的方法，其特征在于,下面方程式計算得到所述脈率脈率-n/Tx (60)脈動次數/分鐘其中，n是時間段T(以秒為單位)內檢測到的脈動的次數；T為觀察脈動 次數n的總的時間。
32、 如權利要求29所述的方法,其特征在于，所述信號分析模塊檢測兩個 相鄰脈動之間的之間間隔，從而測量和顯示生理異常。
33、 如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述生理異常包括心律失常 和心力衰竭。
全文摘要
本發明公開了一種利用局部、單向和恒定磁場無創傳感脈率和血流異常的裝置和方法。該裝置包括一個用于提供局部、單向和恒定磁場的磁源；一個設有用于檢測血流引起的磁場變化的位于磁場中的磁阻傳感器的信號采集模塊；和一個用于分析采集到的信號并生成脈率和血流異常數據的信號分析模塊。該方法通過提供一個與血管接近的局部、單向和恒定的磁場來傳感脈率和血流異常；檢測由血管中的脈動血液的流動引起的磁場變化；和分析檢測到的變化信號來監測血流。
文檔編號G01F1/56GK101378695SQ200680053055
公開日2009年3月4日 申請日期2006年12月29日 優先權日2006年2月27日
發明者潘志德, 甘樹群, 邢明華, 魏文宗 申請人:南洋理工學院