人体脉搏检测传感器及信号处理系统

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1、第十一届全国实验力学学术会议大连2005人体脉搏检测传感器及信号处理系统程咏梅夏雅琴尚岚(北京工业大学机电工程学院工程力学部北京市100022)摘要：从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。脉搏波所呈现出的形态（波形）、强度（波幅）、速率（波速）和节律（周期）等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。将人体脉搏波转化为电信号进行测量和分析，使中医的脉象有了一个客观的分辨标准，便于揭开脉诊现代科学本质，为预防和治疗疾病提供参考。本文介绍了

2、检测人体脉搏信号特征的系统。该系统由应变式脉搏传感器及信号放大、滤波、AD转换及脉搏信号数字处理软件组成。并用LabVIEW设计了虚拟仪器及相应的程序，使制作的脉搏检测系统能够用虚拟仪器软件LABVIEW显示出脉搏的波形。关键词：脉搏波、传感器、检测系统AhumanbloodpulsesensorandsignalprocessingsystemChengYongmei,XiaYaqinandShangLan(SchoolofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicTech

3、nology,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100022)Abstract:Informationfromhumanbloodpulseattractsmoreandmoreattentionduetoitmaycontainverypathologicalinformationwhichcouldbeusedasindextodiagnosedisease.Thewaveform,intensityandspeedofpulsesignalsmostlyreadthep

4、hysicalandpathologicalcharactersofheart-bloodsysteminhumanbodies.Inthispaper,thepulsesignalthatusuallyisfeelbyfingersofChinesedoctorswastransferredintoelectricsignalandthuscouldbemeasuredbymodernscientificway.Asaresult,themeasuredquantitiescanbeusedbyadoctoras

5、amoreconsistentindextomakediagnoses.Apulsedetectingsystemwasdevelopedanditsfunctions,circuitsandsoftwarebasedonLABVIEWweredescribedindetails.KeyWords:humanbloodpulse,sensor,detectingsystem1引言从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段

6、。直到今天，在西方仍常用脉搏作为研究心血管疾病的重要方法。心室周期性地收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，使血流压力以波的形式自主动脉根部开始沿整个动脉系统传播，这种波称作脉搏波。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。这些脉搏波可通过人体的表动脉如颈动脉、肱动脉和桡动脉等处进行检测。其中，桡动脉由于靠近体表外周血管，信息尤为丰富，检测也最353第十一届全国实验力学学术会议大连2005为方便。通过对脉搏波所提取的血流信息进行分析，就有可能预测出

7、心血管疾病发生的可能性，及时采取措施可有效地减少危险因素，使症状得到缓解和改善。本文介绍了自行研制的应变传感器脉搏测量装置，是一个能够显示人体脉搏波形的检测系统。2设计方案显示人体脉搏波形的检测系统如图1所示。硬件设计脉应变式放大及滤A/D转单片机接搏传感器波电路 换电路口电路A/D转换串行通LabVIEW脉搏波驱动程序信程序编程形显示软件设计图1系统框图Fig.1LogicalchartoftheSystem(1)传感器结构设计传感器设计基于应变电测的原理，采用悬臂梁结构式弹性元件，使弹性元件随着人体脉搏的跳动而

8、发生微小形变。此时，粘贴在弹性元件上的电阻应变片发生变形，其电阻值发生相应变化。通过电桥将电阻变化转换成电压信号。图2是传感器结构示意图。P hR1R4R2lR3b图2传感器结构Fig.2Structureofthesensor图2所示结构为一等截面悬臂梁，一端固定，另一端紧贴皮肤感受脉搏的变化。应变片粘贴在两个不同的截面上，可减少由于力P作用点偏移而引起的