两点式心跳频率量测装置 【技术领域】
本发明与人体特性量测装置有关，详细地说，是关于一种利用两个触接端子供受测者双手或双脚分别触接，以进行人体心跳频率量测的装置。
背景技术
量测心跳频率的技术及装置早巳普遍应用于医学保健领域，近来更快速延伸至运动器材、娱乐器材、家庭用品甚至随身用品上。其中较为常见的应用例，是在跑步机、健身脚踏车等运动健身器材的握把上设置感测器，让使用者在运动过程中可随时知悉自己的心跳频率，以掌握运动状况。另外亦十分常见的，上在公知的体重计上增设心跳感测器，如此在量体重的同时亦能一并知悉心跳频率。
在公知技术中，量测人体心跳频率的基本原理，是将人体视为一电阻值固定的生物电阻，通过每次心跳时人体的电压讯号会对应地产生一脉冲，即可得知心跳产生并计得其频率。一般的常用心跳量测装置，均是对身体上相隔一定距离的两个部位(通常是两手或两脚)施以适当电压，由前述两种讯号放大比较后，以求出脉冲讯号的产生频率(亦即心跳频率)。而且，前述型式的常用心跳量测装置，一般均是设置四个触接端子(四点接触)，以两手(或两脚)分别触接两点的方式，供欲进行量测的使用者触摸(或触踏)，例如美国第5337753号专利所公开的技术即为其中典型。具体而言，前述装置应用于运动健身器材时，即是在握把左端及握把右端各设置两个适当靠近的触接端子，供左手及右手分别捉握触接；应用于体重计时，即是在踏板上的左半边及右半边各设置两个触接端子，供左脚及右脚分别踩踏触接。
由于在使用前述型式的常用量测装置时，左手(或左脚)必须同时触接对应的两个端子，而且，右手(或右脚)亦须同时触接对应的另外两个端子，电路才能正确地量测人体的电压讯号；此种一手(脚)要同时接触两个端子地侦测方式，由于单一手掌面或脚掌面均非为平面状，因此要同时接触两端子，单手(脚)必须要施力握紧或踏紧才能同时接触，此即造成侦测作业上的困恼而影响原作业(运动)的顺畅；或者将侦测部分的端子轮廓设计成凹弧状以适用于非平面的掌面，然而此种方式对于不同身材的广泛受测者(如高壮大人至幼小儿童)而言，相容性不大。
再者，当受测者其中一手(或一脚)并未同时触接对应的两个端子，比方说因为瞬间手握得较松而只剩触接其中一点时，未接触的另一点上的空气会被当成测试而得的电阻，而形成假值(false value)，其测试出的心跳波幅在受到假值干扰后，会呈现如图1所示紊乱无序，即会造成电路产生误判的情况。
背景技术
本发明的主要目的在于提供一种心跳频率量测装置，其配置两个触接端子供受测者双手或双脚分别触接，取一单一讯号以进行心跳频率量测作业，型式不同于公知技术两种讯号的比较放大；而且在使用上，由于各手或各脚只需触接单一端子，因此可大幅降低触接不良的情况。
本发明的另一目的在于提供一种心跳频率量测装置，其配置两端子同时触接侦测单元，因此可大幅降低量测不确实的情况。
为实现上述目的，本发明提供的心跳频率量测装置包含有：
二触接端子，具导电性，用以供受测者的双手或双脚分别触接；
一放大及杂讯滤除电路，用以将由该二触接端子之间量得的电压讯号，针对脉冲部分加以放大并滤除其他杂讯；
一波形转换电路，用以将该放大及杂讯滤除电路的输出讯号整形为方波；以及
一处理及输出电路，接收该波形转换电路的输出讯号，并经特定程序计算处理以得出该输出讯号中的波峰产生平均频率，并可将频率值输出至一显示单元加以显示。
其中：还包含有一同时触接侦测单元，用以侦测该二触接端子是否同时与受测者的双手或双脚分别触接，而且，仅有在侦测结果为是时，该处理及输出电路才会输出该频率值。
其中：该同时触接侦测单元包含有二分别设于该二触接端子上的红外线发射接收器，以及一可检知该二红外线发射接收器是否同时受到触发的检知电路。
其中该各红外线发射接收器置设于该各触接端子外形轮廓的中央。
其中该各触接端子外形轮廓的中央设有一开口，用以置设该各红外线发射接收器。
其中：该同时触接侦测单元包含有二分别设于该二触接端子上的薄膜开关，以及一可检知该二薄膜开关是否同时受到触发的检知电路。
其中：该同时触接侦测单元包含有二分别设于该二触接端子上的微动开关，以及一可检知该二微动开关是否同时受到触发的检知电路。
其中：该处理及输出电路为一微处理器(Micro processor)。
【附图说明】
下面配合附图举一较佳实施例对本发明的结构及功效进行详细说明，其中所用附图先简要说明如下：
图1为常用结构所测量的心跳波幅图；
图2为本发明一较佳实施例的单元构成示意图；
图3为本发明心跳量测步骤图；
图4为本发明所测量的心跳波幅图；
图5为本发明一较佳实施例应用于运动健身器材的结构示意图；
图6为图5的6-6剖视图。
【具体实施方式】
首先请先参阅图2，本发明两点式心跳频率量测装置一较佳实施例包含有：
二触接端子(10A)(10B)，具有导电性，用以供使用者(待测者)的双手或双脚同时触接。亦即，当使用者正确触接时，如同在该二触接端子(10A)(10B)之间连接一生物电阻。
一放大及杂讯滤除电路(20)，对该二触接端子(10A)(10B)之间施以预定电压(使电流通过人体)，同时量测该二触接端子(10A)(10B)之间的一组电阻讯号，并针对讯号中因人体心跳所产生的脉冲部分(亦即R波部分)加以放大，同时将其他杂讯予以滤除。
一波形转换电路(30)，将经由该放大及杂讯滤除电路(20)处理过的输出波形，整形为预定幅宽的方波。
一处理及输出电路(40)，实质上为一微处理器，接收该波形转换电路(30)的输出讯号，并经特定程序计算处理以得出该输出讯号中的波峰产生平均频率(代表心跳频率)，并可将频率值输出至一显示单元(图中未示)加以显示。前述显示装置并非本申请的标的，其可采用公知的液晶萤幕、LED数字显示器或LED矩阵等，以数字方式显示前述频率。
一同时触接侦测单元(50)，用以侦测该二触接端子(10A)(10B)是否同时受到触碰，且仅有在侦测结果为是时，才允许该处理及输出电路(40)将该频率值输出至前述显示单元，若侦测结果为否时，则不侦测且输出警告讯号。实际使用上，可在各触接端子(10A)(10B)上设一红外线感应器、薄膜开关或微动开关等各种检知元件，另以特定电路判断该二检知元件是否同时受到触发，再依据结果对其他电路(附图中为该放大及杂讯滤除电路(20))进行管控。
设置上述侦测单元(50)的用意，在于未使用时，或是使用中受测者的双手或双脚非预期地离开触接端子(10A)(10B)时，避免电路受到空气中的电阻干扰而产生误判，进而输出错误或无意义的数值。
经由上述结构的构成，本发明的两点式心跳频率量测方法，其步骤如图3所示：
(a)首先将两手分别握持于各触接端子(10A)(10B)上；
(b)此时由该同时触接侦测单元(50)侦测两手是否同时触握于各触接端子(10A)(10B)上；
(c)如同时触接侦测单元(50)侦测两手如未同握，则不侦测且出现警告讯号；
(d)如同时触接侦测单元(50)侦测两手是同握，复施以预定电压同时量测该二触接端子(10A)(10B)之间的电阻讯号；由于本发明具有同时触接侦测单元(50)的设置，因此避免电路受到空气中的电阻干扰而产生误判，其讯号如图4所示；
(e)再由放大及杂讯滤除电路(20)将上述讯号加以放大，同时将其他杂讯予以滤除；
(f)利用波形转换电路(30)，将经由该放大及杂讯滤除电路(20)处理过的输出波形，整形为预定幅宽的方波；
(g)再由该处理及输出电路(40)接收该波形转换电路(30)的输出讯号，并经特定程序计算处理以得出该输出讯号中所代表的心跳频率，并可将频率值输出至一显示单元加以显示。
请再参阅图5所示，为本发明前述较佳实施例应用于一运动健身器材的结构示意图。本应用例是在健身器的左端握把(72)表面设一呈椭圆形板片的第一触接端子(10A)，并在右端握把(74)表面设一呈椭圆形板片的第二触接端子(10B)，同时，将前述放大及杂讯滤除电路(20)、波形转换电路(30)及处理及输出电路(40)整合于一电路板(60)上；此外，在各触接端子(10A)(10B)椭圆形板片的中央位置设有一开口(11A)(11B)，该各开口(11A)(11B)中分别设一红外线发射接收器(52A)(52B)(当然亦可选用其他检知元件)，另外在该电路板(60)内设一检知电路，共同构成前述的同时触接侦测单元(50)，用以侦测使用者双手是否确实压在触接端子(10A)(10B)上；该处理及输出电路(40)的输出端连接至一显示单元(76)。由此，当使用者运动时双手捉握该二握把(72)(74)设有触接端子(10A)(10B)的部位，本发明的量测装置即可由前述原理测出其心跳频率，并通过该显示单元(76)显示所测得的频率。
针对上述该同时触接侦测单元(50)部分，其更详细说明如下，请参阅图6所示，该各红外线发射接收器(52A)(52B)设置于椭圆形触接端子(10A)(10B)中央的间口(11A)(11B)中，该各红外线发射接收器(52A)(52B)具有一发射端与一接收端，于本实施例中，该发射端与接收端位于同一处，基此仅以一P点作为表示；当受测者将双手握触于该各触接端子(10A)(10B)时，该各红外线发射接收器(52A)(52B)可同时产生一无害且为不可见光的光束L，其中，该发射端为该光束L的最初始点，该接收端则为该光束L过阻(光束L投射端落于受测者的掌面上)产生绕射时的收受点，由该同时触接侦测单元(50)检知该发射端与该接收端的能量变化而可测知受测者与该发射端(P)的间距(光能量的损耗多寡)，进而判知受测者的掌面是否同时触接于各触接端子(10A)(10B)；当该各红外线发射接收器(52A)(52B)所检知能量均在设定值的范围内，则开始侦测心跳频率；而当各红外线发射接收器(52A)(52B)所检知的能量变化，其中只要有一所检知能量超出设定值时，则不侦测心跳频率，并同时产生警告讯号，使受测者重新调整测量位置至正确位置，才予以开始侦测。
由此，本发明两点式心跳频率量测装置具有下列的优点：
一、本发明的结构型式不同于一般公知的四点式心跳量测装置，而且，由于受测者在使用时，各手或各脚只需触接单一端子，因此可确实触接；
二、当受测者的其中一手(或一脚)并未同时触接对应的个别端子时，即被侦测得知，而无常用结构在未接触的另一点上的空气会被当成测试而得的电阻，而形成假值(false value)，因此可取得精确的测量结果。
三、本发明将该各红外线发射接收器设置于触接端子外形轮廓的中央，形成位置确认的最佳点，更可提升测量的精确性。
本发明可依类似方式应用至脚踏的相关产品(体重计或健身车踏柄)上，或是手握的相关产品(健身器材握把或人体测量用仪表)，甚或是前文中未提及的其他各种器物。
以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构变化，理应视为本发明的创作精神。