脉搏波的检测

脉搏波分析与脉搏波速度

脉搏波分析与脉搏波速度(综述) [日期：2007-06-19] 来源：作者：[字体：大中小] 脉搏波分析与脉搏波速度 ——Korotkov后的一百年对于血压解释的回顾 刘景林杨栓平 摘要：血压（如，脉压）由搏动产生的，作为一个重要的心血管疾病的风险因子，受到人们广泛的关注。在预测心血管事件上，测量升主 动脉或者颈动脉的中心动脉血压要比测量传统的肱动脉脉压更有意义， 这是因为靶器官承受的压力来源于中心动脉压力而不是肱动脉压力。而 由于波的反射，上肢的血压并不能真实反映中心动脉血压；因此，知名 学者把焦点放在了一种无创检测中心动脉血压的方法上，并寻求主动脉 僵硬度产生的原因。直到现在，越来越多的证据表明：在评定主动脉的 性质上，测量中心动脉血压要比测量传统的肱动脉血压更准确和更具优 越性。在此我们通过两种主要的方法对“中心”指数进行评定，即“脉 搏波分析”和“脉搏波速度”。在这篇综述里我们对此进行了总结，目 的在于把中心动脉血压和大动脉僵硬度应用到临床研究和临床实践中。 关键词：动脉僵硬度；中枢血压测量；波反射 最近一个时期，关于袖带式血压计检测脉压（肱收缩压和舒张压）受到人们越来越多的质疑。其关注远远超过人们熟悉的问题如“白大衣”高血压，静态测量和血压24小时动态监控，并逐步淘汰水银为基础的设备。这些关注关于所有袖带设备通过肱动脉检测脉压的不准确性，在肱动脉和中心动脉之间压力的差异，和对收缩压，舒张压和脉压的解释。 从上下文可以看到目前的问题是在过去的两个世纪中当医师对高血压病史的检测和评估。Richard Bright最早开始研究“高动脉血管张力”与肾病，心脏衰竭和中风的关系。他的评估是从触诊手腕上的脉搏以及临床认识的情况下脉搏需要相当大的阻力才能消失，而脉搏在收缩压的后期还在持续。在十九世纪末期开始使用图形的方法记录桡动脉脉搏，并被英国心血管疾病的先驱Mackenzie和

基于EMD的指端光电容积脉搏波中呼吸波提取方法研究

基于E MD的指端光电容积脉搏波中呼吸波提取方法研究 李文彪1,陈真诚1,刘福彬2 (1.中南大学信息物理工程学院生物医学工程研究所,湖南长沙410083;2.武警江苏省总队医院设备科,江苏扬州225003) 摘要:目的通过人体指端的脉搏波,提取人体呼吸波信号。方法使用多参数临床生理监护仪,同步采集人体指端光电容积脉搏波信号和胸阻抗法检测的呼吸波信号,对光电容积脉搏波信号做各层的经验模式分解,选择合适频率的本征模函数,与采集的呼吸波信号做相关性分析。结果经验模式分解由脉搏波中所提取的呼吸波与采集的呼吸波有很好的相关性。结论经验模式分解法可有效提取人体指端光电容积脉搏波中所包含的呼吸波成分,对改进医疗监护设备设计、实现生理信号的多参数提取和精确分析有重要意义。 关键词:光电容积脉搏波;经验模式分解;本征模函数;呼吸波 中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:1002 0837(2010)04 0279 04 Ex traction of Res p iratory Wave fro m F inger T i p Photolet h ys m ography Si g nals Based on EMD M ethod LI W en b i a o,C HEN Zhen cheng,LIU Fu bin.Space M edic i n e&M ed ical Eng ineeri n g,2010,23(4):279~282 Abst ract:Objective To extract resp iratory w ave i n for m ation fr o m photo lethys m ography(PPG)si g na ls.M et h ods U si n g a cli n ica lm ulti para m eter physi o log ica lm on ito r,the fi n ger ti p PPG si g nals w ere acqu ired synchro nousl y and the resp iratory wave w as detected by the tho rac ic i m pedance m ethod.Then e m p irica lm ode deco m position w as conducted for the PPG si g na ls,se lecting the i n tri n sic m ode functi o n(I M F)w ith appr opriate fre quency to carry out corre lation analysis togetherw ith respirato r y w ave signals.R esults The resp iratory w ave di rectly acqu ired had a good co rre l a ti o n w ith t h at deri v ed fr o m photo lethys m og raphy signals by e m p irica lm ode deco m position m ethod.Conclusi o n It is indicated that e m pirical mode deco m positi o n m ethod can effectively ex tract t h e respiratory infor m ati o n conta i n ed i n PPG si g na ls.Th is a ll o w s for i m prov i n g the desi g n o fm ed ica l m on ito ri n g dev ices and is useful i n physi o l o g ica lmu lti para m eter ex tracti o n and accurate ana l y sis. K ey w ords:photo lethys m ography;e mp iricalm ode deco m positi o n;i n trinsic m ode function;resp iratory w ave Address repr i n t requests to:L I W en b iao.I nstit u te of B i o m edical Eng i n eering,Schoo l o f Info physics& Geo m atics Eng i n eering,C entra l South U niversity,Changsha H unan410083,China 近年来,在任意时间、任意地点、对人们日常生活影响最小的情况下提供健康诊断或治疗服务,特别是无创、简易、舒适地获取人体生命体征信号(如心电、血压、心率、呼吸等)的方法,越来越受到科研人员的关注。 作为无创检测典型应用之一的光电容积描记法(photo lethys m og raphy,PPG)是采用光电传感器,在人体指端、耳垂、额部位等,利用红外或近红外光在人体内透射或反射的原理,检测由心脏搏动引起的血管内血容量的脉动性变化而获得相关生理信号。PPG信号中含有多种生理参数信息[1],如心率、血压、血氧、呼吸等。由于其无创、多参数、操作简单、低成本的特点,日益为生物医学工作者所青睐,但受到检测手段和分析方法的局限,目前仅在血氧饱和度检测方面得到了广泛的应用。呼吸波(resp iratory w ave,R W)是睡眠监测的重要内容,目前获取呼吸波的方法主要 修回日期:2010 03 19 通讯作者:李文彪 ti ger830611@163.co m 有热敏传感器和胸阻抗检测法等,操作繁琐,检测不便。如果能提取PPG信号中所蕴含的呼吸波,将大大降低仪器成本,增加检测舒适度。文献[2 3]中提到了在脉搏波信号中呼吸波成分的形成机理,却忽视了其临床应用价值,仅将其作为干扰而去除,文献[4]提出了由PPG信号中提取呼吸参数的3种方法,但其基本原理都是线性平滑滤波,而PPG是典型的生物医学信号,在呼吸运动缓变的调制作用下,表现为非平稳随机性的特征,故其参数提取的效果或有效性非常有限。目前,针对非平稳信号通常的分析方法主要有短时傅里叶变换、小波变换等。短时傅里叶变换的基础是傅里叶变换,无法摆脱傅里叶变换的局限性[5]。小波分析本质上也是一组可调的窗口傅里叶变换,并且在信号分析过程中存在小波基选择、分解层数选取、阈值确定等问题,通过小波分析得到的小波分量和小波谱只相对于所选的小波基有意义,不具自适应性和广泛通用性。经验模式分解(e m pirical m ode deco m positi o n,E MD)是 第23卷 第4期 航天医学与医学工程 V o.l23 N o.4 2010年 8月 Space M edic i ne&M edical Eng i neer i ng A ug.2010

吴博士脉搏波血压计最准确的血压计

脉搏波血压计是毕业于清华大学地吴小光博士及其研究团队于年研制成功地一种无创精密血压计，现已获得中国国家专利局颁发地发明专利，并已申请国际专利，并由深圳瑞光康泰医疗设备有限公司推出商业产品.能够无创精密测量血压地脉搏波血压计地问世，标志着我国医疗器械地研究水平已跃居国际前列.无创精密脉搏波血压计创造性地采用了脉搏波探测技术，解决了柯氏音血压计发明至今，年以来地血压无创精密测量地难题，弥补了国际无创精密血压测量领域地空白. 脉搏波血压计研制背景 随着科技地迅猛发展，医疗领域产品朝着更精准、更方便、更易操作地方面演变、进化，但是血压测量仪器地发展却是缓慢地，继年前柯氏音血压测量法发明至今，只有上世纪九十年代地示波法地发明与运用对血压测量仪器地普及起到了一定地推动作用，但总体上来讲血压测量仪器地科技含量依然十分低下，维持百年未变，时至今日已完全不能够适应心脑血管疾病地医学诊断地技术要求.资料个人收集整理，勿做商业用途 脉搏波血压计是毕业于清华大学地吴小光博士及其研究团队于年研制成功地一种无创精密血压计，是继有创血压测量法、柯氏音测量法、示波法之后血压测量技术地又一次飞跃性突破，因其现今地理念和奇特地测量方式，解决了柯氏音血压计发明至今血压无创血压测量难以表述真是血压值地难题，弥补了国际无创精密血压测量领域空白地产品.资料个人收集整理，勿做商业用途 脉搏波血压计临床报告结论 临床试验值国家标准 收缩压平均差（）±（±） 舒张压平均差（）±（±） 收缩压标准偏 （）（） 差 （）（） 舒张压标准偏 差 脉搏波血压计原理 脉搏波是心脏地搏动(振动)沿动脉血管和血流向外周传播而形成地，好比是水面地波纹.脉搏波随着血管中地血液循环，在不同地位置（主动脉、动脉或毛细血管）略有不同. 因为脉搏波与血流存在地特殊关联性，血液压强可以通过脉搏波间接测得，不同于“听”“看”相结合地柯式音血压测量法，利用脉搏波测量血压不存在主观误差，更不存在医生听力、视力不足产生地错误，准确性值得信赖.资料个人收集整理，勿做商业用途 脉搏波血压计采用脉搏波探测方法，替代柯氏音法（耳听为虚，眼见为实），采用多点测量替代单点测量，并利用收缩压和舒张压点附近各点之间地内在联系和变化规律，采用逼近和拟合地计算方法，计算出真正地收缩压和舒张压值，实现不连续事件地连续测量，即可以测出心脏两跳之间地血压值.所有测量过程无需人工干预，避免了主观引入地误差.血压值地计算依赖收缩压和舒张压点附近各点之间地内在联系和变化规律，而非根据经验统计数据，避免了个体差异引起地测量误差.资料个人收集整理，勿做商业用途 脉搏波血压计特点

脉搏波速度的相关分析

对脉搏波速度估计的相关分析 摘要 本文提出用phonocardiographic(PCG)信号延时评价的方法来估计人体的心血管系统的脉搏波速度,尤其是动脉段动脉树的脉搏波速度。这种测量方法是完全无创伤的。电子扩音听诊器-压力/声波转换器被用作信号传感器。脉搏波速度估计法是利用了PCG信号,PCG 原信号的平方和PCG 第一类派生进行相关分析。可以在Matlab环境下使用创建的应用程序进行信号处理,即过滤、标准化等。把五个年轻健康的志愿者分为一个实验组来进行验证。 关键字 相关分析PCG信号脉搏波速度心血管系统血压 1.引言 从技术的角度来看,心血管系统包括两个主要部分:脉冲泵(心)以及弹性管(动脉树)。机械和几何是人类动脉树的动态属性，脉搏波速度与其心血管系统的状态密切相关[1]。在系统性动脉脉搏波循环出现在心脏收缩阶段的活动,特别是在左边心脏心室的收缩。在心脏收缩,低血容量的较高压力注入一个输入动脉体循环的主动脉。该过程会使人体系统血压升高，局部动脉扩张，血流速度增加。脉搏波动速度会随着时间的推移而具有准周期性的特点,即所谓的心率变异性。 目前，心血管系统疾病的风险是显著的；因此，监测，甚至是长期监测，会和心血管系统的状态的关系是越来越密切。无创伤式监测方法尤其适用于这一活动。整个系统的采集测量主要基于评估的压力曲线,换句话说评估相应的压力脉冲之间的时间距离[9、10],如图1所示,就是一个信号坐标（切线的交叉点）的距离。信号脚的位置对动脉血管的力学性能和回血流量的影响是最小的。整个体系中会使用其他方法直接测量血液配送速度,如超声波设备用多普勒测量模式。本研究的另外一个目的是通过扩音听诊器实现无创伤的血液采集来测量人类心血管系统和信号处理,即使用phonocardiography(PCG)的相关分析。

指端容积脉搏波检测

工业大学研究生开题报告 学位级别：□博士■硕士□工程硕士 学号：S200915049 研究生：王东明 指导教师：松、益民 专业名称：生物医学工程 所在学院：生命科学与生物工程学院开题报告时间：2010年12月06日 工业大学研究生部制表

一、基本情况

二、报告正文

1）采样精度：大于等于10位 2）采样间隔：5ms 3）频率响应：0.05Hz到200Hz 4）电源供电：直流5V供电（电源适配器或USB供电）或手机锂电池供电 5）电源功耗：不大于1.5W（即电路小于300mA） 6）电池供电待机时间不小于10小时 拟采取的研究方案及可行性分析 本选题主要涉及到硬件系统的设计与制作、软件部分的设计、理论研究及临床验证四大部分。1．系统硬件设计与制作 在实验室研究成果的基础上，继承以往仪器小型便携等优点，选用TI定点DSP(采用TMS320VC5402)[12]~[14]，进一步改进传感器采集电路，在传感器电路部分让脉搏波信号不失真的送到F330单片机，使脉络中最大限度的包含心血管信息，通过DSP的控制和处理显示检测结果，设计相应的硬件采集系统。 本系统将针对指脉容积脉搏波的采集和分析设计相应的指脉采集处理电路，根据指脉信号幅值小、频率响应围主要集中在低频段（0.05Hz到200Hz）的特点，设计新的放大和采集电路，最大限度不失真地反映脉搏波波形形态，满足后续对波形分析的要求。 系统的硬件结构如图1所示： 图1 系统硬件结构图 2．软件部分设计 软件的设计主要分为以下三部分：单片机采集控制程序、主从机通讯及控制和计算机软件设计（实现计算结果存储和远程发送）。 单片机软件部分完成数据采集、电池电量采样和数据传送，主要包括定时、A/D转换、平滑滤波、自适应滤波[20]~[21]、串口数据发送等功能的实现。 主从机通讯控制和计算机软件设计完成主机和从机之间的通讯控制，实现主机对从机的访问以及对液晶、flash存储芯片的访问和控制、波形分析计算工作流程的控制等。 计算机软件部分是软件的辅助功能部分，要完成数据接收、波形和检测结果显示、数据分析处理、数据存取等。该软件将采用Microsoft Visual C++进行开发[22]~[24]。

脉搏波血压计 产品技术要求性能指标

2.性能指标 2.1.外观结构与标识 2.1.1.外观和结构 a）血压计外壳应整洁、色泽均匀，无明显划痕、毛刺、裂纹、变形等现象。 b）血压计上的文字及标志符号应清晰、准确。 c）血压计各部件连接应可靠，按键灵活，无卡键和影响操作现象。 2.1.2.标识 应符合YY 0670-2008中4.2的要求。 2.2.软件 血压计的软件具有测量血压、脉率、语音播报、充电指示、存储和回放数据通过蓝牙、wifi、NB-IOT、GPRS方式进行数据传输的功能。 2.3.血压计的显示范围及准确度 2.3.1.压力测量范围为0kPa～39.9kPa (0mmHg～299mmHg)，误差为±0.4kPa (± 3mmHg)。 2.3.2.脉搏测量范围为30次/分～199次/分，误差为±5%以内。 2.4.分辨率 2.4.1.血压显示分辨率应为0.133kPa（1mmHg）； 2.4.2.脉搏显示分辨率应为1次/分钟。 2.5.压力重复性 在静态连续低压状态下测量，在刻度范围内每一点重复测量的读数之间的差值应不大于0.533kPa（4mmHg）。所有读数应符合2.20中的要求。 2.6.血压示值重复性 应不大于0.4kPa(3mmHg）。 2.7.安全要求 2.7.1.最大袖带压 最大袖带压应不超过40kPa (300mmHg)。 另外，血压计在袖带压力处在2kPa (15mmHg)以上的时间应不超过3min。

2.7.2.泄气 在充气系统阀门全开快速放气的情况下，压力从34.67kPa (260mmHg)降到2kPa (15mmHg)的时间不应超过10s。 2.8.充气源 充气源应能在10s内提供足够的空气使得200cm3（12立方英寸）的容器内的压力达到40kPa（300mmHg）。 2.9.自动气阀 2.9.1.漏气 阀门关闭时，在初始压差分别为250mmHg (33.33kPa)、150mmHg (20kPa )、50mmHg (6.67kPa)状态下，一个容积不超过200cm3容器内的最大压降，在10s内应不超过0.267kPa (2mmHg)。 2.9.2.气阀/袖带放气率 应符合YY 0670-2008中4.6.3.2的要求。 2.9. 3.泄气 充满气体的系统在阀门全开放时的快速放气，压力从34.67kPa (260mmHg)降到2kPa (15mmHg)时间不应超过10s。 2.10.带气囊的袖带 2.10.1.尺寸 袖带大、小气囊的长度大约为袖带预期适用范围的正中线位置所丈量的肢体周长的0.5倍～1.0倍，气囊的宽度为长度的0.4倍～0.6倍。 2.10.2.耐压力 袖带气囊以及整个管路应能承受的内部压力等于袖带所预期使用的最大压力。 2.10. 3.袖带接口/结构 在经过1000次开合循环和10000次300mmHg (40kPa)的压力循环后，袖带和气囊的闭合和密封性仍应完好到足以满足本技术要求。 2.11.系统漏气 血压计整个系统的漏气造成压力下降的速度不应大于0.133 kPa /s(1mmHg/s)。

基于容积脉搏波的无创连续血压测量系统

本文通过文献复习［1-7］，综合分析不同血压脉搏波特征变化，提出针对不同脉搏特征下的传导时间提取算法，通过逐步回归分析建立血压模型，并据此模型实时测量人体收缩压与舒张压,实现血压的便捷、无创连续测量并可彻底摆脱袖套束缚。 1基本原理 血流动力学研究表明，动脉中血液从心脏向外周传播时，由于人体末端很多小动脉、微动脉和毛细血管起着阻力血管的作用，所以血管中血液是存在向心的反射作用的，这些往返脉搏波的线性组合构成动脉中脉搏波的特征形状［8］。对于动脉硬化的情况而言,其血管弹性降低,血管中血液流速加快,使人体末端的反射血液提前返回心室,这些反射波与推进波的叠加效应,使人体脉压抬升；而动脉状况较好的情况下,血管弹性较好,血液流速较慢,反射波的到来将延迟,收缩期压力将减少。因此,反射波与推进波汇合的时间,是可以反映脉搏波传导时间的,并可作为反映血压状况的参数。 Hiroshi等［9］在对由容积脉搏波进行二次微分后的加速脉搏波进行研究时发现,加速脉搏波各特征点能很好地反映血液微循环过程。从加速脉搏波中, 可以清晰看到波形呈现很有规律的上升和下降（图1）。这些上升支和下降支可以很好地解释心脏搏动引起的血液迸出、血液反射等血液微循环过程,且微循环过程有如下解释。 O-A段：由心脏逬出的血液在20~30mmHg的血压作用下,推进至人体末端的某个小动脉（如手指端）,并流进毛细血管,但是毛细血管极其细微而密集的特性,使推进至此的血液无法快速通过静脉流回心脏,因此,毛细血管中血液容量便急剧增加。 图1 光电容积脉搏波（a）和对应加速脉搏波（b）的图解说明 Fig.1 Illustration of PPG pulse wave（a）and accelerated pulse wave（b）A-B段：上述增加的血液在经过一定时间不断向前推进后,会出现一个快速下降过程。 B-C段：随着血液到达末端终点,会遇到静脉的阻碍,因此,来自静脉的反射血液便停留在毛细血管中,再次产生的结果就是毛细血管中血液容量再次有所增加。 C-D段：上述由静脉回流的血液在经过一定时间不断向前推进后,会再次出现一个下降过程。 以上过程会出现多次,因此毛细血管中血液容积也会有微弱的增加和减少,在加速脉搏波中,则如D-E段和E-F段表现的微弱的上升和下降。直到这种变化几乎可以忽略不计了,则一次心脏搏动过程结束,正如加速脉搏波中G点所示。 根据血液微循环机理分析可知脉搏波传导时间可通过A-C段时间间隔表示,它能比较准确地反映血液从心脏搏出到传递至手指末端毛细血管并反射汇合的时间［10］。Bazzett［11］发现脉搏波传导时间（pulse wave transittime, PWTT）和动脉血压值有关,也同血管容积和血管壁弹性量有关。在一定范围内, PWTT和动脉血压之间呈线性相关,且这种关系在某一个体,在一段时间内相对稳定。因此,如果能准确的获取推进波与反射波的传导时间,建立动脉血压与传导时间的血压估算模型,计算人体实时血压值,将可极大地简化检测流程, 降低检测复杂度,实现无创连续测量并能彻底摆脱袖套的束缚。 2 软件设计及提取算法 本文提出的无创连续血压测量方法,本质在于找出血压与脉搏波传导时间之间的关系,因此首要 的是准确提取脉搏波传导时间。

【CN110025296A】一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910154992.6 (22)申请日 2019.03.01 (71)申请人 西安理工大学 地址 710048 陕西省西安市金花南路5号 (72)发明人 陈剑虹　雷苏力　何菲　刘泽晨　 林志强　朱凌建　 (74)专利代理机构 北京国昊天诚知识产权代理 有限公司 11315 代理人 杨洲 (51)Int.Cl. A61B 5/02(2006.01) (54)发明名称 一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方 法 (57)摘要 一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方 法，包括以下步骤：1)采集手指端的光电容积脉 搏波信号，对光电容积脉搏波信号低通滤波，放 大后传送给上位机；2)使用数字滤波器对采集到 的信号进行滤波处理并获取其中一个心动周期 的脉搏波信号；3)使用3个高斯项叠加进行脉搏 波波形拟合；4)给拟合函数设定系数限定条件； 5)根据最小二乘原则，列出误差平方和函数以求 解该高斯函数的系数；6)对式(3)中的每一项系 数求偏导数；7)使用BFGS的方法迭代求解方程 组；8)根据高斯函数的每一个平移分量和交点信 息确定脉搏波特征值的位置；解决了对于脉搏波 波形生理特征位置不明显的情况下特征值的确 定问题。权利要求书2页 说明书4页 附图3页CN 110025296 A 2019.07.19 C N 110025296 A

1.一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，基于朗伯比尔定理的原理，使用红外波段的光源照射人体指端，由光电探测器采集透射过指端的光信号，对含有高频噪声的光电容积脉搏波信号采用模拟滤波器进行低通滤波，并使采集到的光电容积脉搏波信号通过放大电路进行放大，再对其进行A/D转换后将数据传送给上位机； 步骤2，使用数字滤波器对光电容积脉搏波信号中由采集卡、人体呼吸、抖动带来的噪声再进行滤波处理，以获得更好的信噪比，获得去噪后的光电容积脉搏波信号并采用差分阈值法获取其中一个心动周期的脉搏波信号； 步骤3， 使用3个高斯函数叠加进行脉搏波波形拟合： 其中，V i 分别对应为其中一个高斯函数的峰值，T i 分别对应了其中一个高斯函数的主峰相对于横坐标零点的偏移量，U i 表征了每一个高斯峰的宽度； 步骤4， 给拟合函数设定系数限定条件： 其中，a i 、b i 、c i 分别为非线性拟合的限定条件； 步骤5，根据最小二乘准则求解，要求拟合的方程与原信号的误差平方和最小，暨式(2)取得最小值时，便获得了V i 、T i 、U i 的最优解， 式中，sig为输入信号，Q为误差平方和函数； 步骤6，对式(2)中的每一项系数求偏导数， 令： 使得偏导数为0的解：V i ，T i ，U i 则构成了误差平方和Q的最优解； 步骤7，求解F(V i ,T i ,U i )，对于多元非线性方程而言，很难得到其解析解，故使用基于牛顿秩_2迭代法的BFGS算法对非线性方程进行迭代求取其最优解， 权　利　要　求　书1/2页2CN 110025296 A

人体脉搏波检测电路

人体脉搏波检测电路 设计报告 精82 蔡暻煊2008010535 2010/9/13

目录 一、综述 (4) 1.课题背景 (4) 2.实验任务 (5) 3.实验预期目标 (5) 二、总体方案设计 (5) 三、电路设计 (6) 1.时钟信号产生 (6) 2.倍频电路 (7) 3.计数信号产生 (8) 4.计数电路 (8) 5.显示电路 (9) 6.清零信号的产生 (10) 四、电路整体工作原理 (12) 1.整体电路图 (12) 2.工作流程简述 (13) 五、实验数据分析 (13) 六、总结与改进方案 (14) 1.实习过程中的难点 (14) 2.仍然存在的问题 (14) 3.实习收获与感想 (15) 4.改进方案 (15) 1)使用数字器件 (15) 2)使用单片机 (16) 七、附录 (16) 1.器件汇总（数字电路部分） (16) 2.芯片管脚图汇总（数字电路部分） (17) 3.实际电路照片 (19) 八、参考文献 (23)

一、综述 1.课题背景 1) 光电容积法测量脉搏的发展背景 人体心室周期性的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从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播, 这种波称为脉搏波。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, 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。 传统的脉搏测量采用脉诊方式, 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。无创测量(Noninvasive Measurements) 又称非侵入式测量或间接测量, 其重要特征是测量的探测部分不侵入机体, 不造成机体创伤, 通常在体外, 尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号的一个关键器件。光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器, 通过对手指末端透光度的监测, 间接检测出脉搏信号。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复性好等优点。 2) 脉搏波检测传感器原理 根据朗伯比尔(Lamber Beer) 定律, 物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时, 通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的, 在人体指尖, 组织中的动脉成分含量高, 而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄, 透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。 下图为手指的血液流动情况与光吸收量的关系： 手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织, 其中非血液组织的光吸收量是恒定的, 而在血液中, 静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的, 可以忽略, 因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的,那么在恒定波长的光源的照射下, 通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。

人体脉搏信号检测系统设计

第1章绪论 1.1 研究背景和意义 随着社会和科学技术的不断进步，人们对生命现象的认识也越来越深入，生物医学信号的检查是对人体健康状况评估的手段。在医院里，通过检查必要的生物医学数据，医生可以对病人健康程度做一个评估，并且根据数据诊断出病患所得的疾病以及康复状况。同时，医药保健类产品早已经不是医院的专利，以家庭为单位，几乎每个家庭都配备了必要的医疗保健类用品[1-3]。在适宜的医疗设备条件下，病人可以不依靠医生的辅助，自己采集医学生理数据，通过医学根据对此参数分析，评估健康水平或者诊断自身是否有疾病。现代的医疗仪器给人民生活带来了便捷，在智能化、便携式、可靠性、安全性等方面都有了很大的提高。仪器在实现功能的同时都有不同的特点，有的仪器便于携带，有的仪器操作简单。当然，结合众多优点的仪器无疑受到消费者的青睐。以医院为单位，因为测量出来的数据可以直接提供给医生作为诊断或评估病人身体状况的参考，所以这类医疗仪器性能高、功能强大、测量数据准确。而对于以家庭或个人来说，在保证功能的同时，方便测量生理数据、便于携带、价格低廉、智能化这些特点是此类医疗仪器发展的趋势。 作为诸多生理信号的一种，脉象信号蕴含着丰富的信息，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[4]。许多中医文献分析脉象的形成和西医分析虽然表、述各有不同，但是有相同的科学原理。 人体循环系统由心脏、血管、血液所组成，负责人体氧气、二氧化碳、养分及废物的运送。血液经由心脏的左心室收缩而挤压流入主动脉，随即传递到全身动脉。当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张，在体表较浅处动脉即可感受到此扩张，即所谓的脉搏[1]。 正常人的脉搏和心跳是一致的。脉搏的频率受年龄和性别的影响，婴儿每分钟

脉搏波传导速度与反射波增强指数相关性分析

专 论FEATURES 引言 心脑血管疾病已成为危害人类健康的第一大杀手，对公众健康造成了严重的影响。动脉硬化病变是心血管疾病的病理生理基础，因此人们对动脉硬化疾病的发生，发展机制深入认识，做到早期发现并干预，减少心血管疾病的发病率和死亡率至关重要[1]。人们不断寻求更确切地反映心血管疾病的生理信号，如动脉硬化发生发展过程出现的信号，采用无创方法检测动脉僵硬度，其中脉搏波速度（Pulse Wave Velocity，PWV）是最常用的动脉弹性功能检测指标之一，测定的PWV是测定动脉系统两点之间的脉搏波速度，被公认为“金标准”的是颈—股动脉速度（carotid-femoral Pulse Wave Velocity，cf-PWV），但测量cf-PWV操作相对复杂，需要患者暴露腹股沟区域[2]，故在临床上有一定的局限性，尤其颈—股动脉之间距离在腹部肥胖者测量存在困难，股动脉处脉搏波信号在肥胖、糖尿病、代谢综合征、外周动脉疾病中测量也存在困难[3-4]。桡动脉反射波增强指数（Radial Augmentation Index，AIr）比cf-PWV 更能方便测量，然而在评估动脉硬化性能方面，AIr还存在局限性，以桡动脉反射波增强指数为中心的丰富数据形成鲜明对比事件中，由反射波引起的舒张期增强指数受到了很少的关注。反射波增强指数（Augmentation Index，AI）是另一项常用的无创评价动脉系统弹性功能的指标[5-6]。目前，无创的计算方法主要是根据传递函数等方法先估测中心动脉的脉搏波形，然后从估测的波形上再计算主动脉的增强指数（Augmentation Index，AIx）[7]。虽然传递 脉搏波传导速度与反射波增强 指数相关性分析 刘文彦a，王璐b，姚阳a，徐礼胜a，周树然a，张良钰a 东北大学 a.中荷生物医学与信息工程学院；b.计算机科学与工程学院，辽宁沈阳 110169 [摘 要] 探究脉搏波传导速度（Pulse Wave Velocity，PWV），桡动脉反射波增强指数（Radial Augmentation Index，AIr）及桡动脉舒张期增强指数（Diastolic Augmentation Index，AId）之间的相关性及其影响因素，分析对AIr和AId有相同影响的因素。本文采集133名健康人的数据，使用澳大利亚AtCor公司的SphygmoCor Px脉搏波形分析系统采集颈、股动脉的压力波形；使用中国泰盟科技有限公司的BL-420S生物机能实验系统，采集桡动脉压力波形；然后对波形进行去噪、特征提取，并计算PWV、AIr和AId。通过统计分析，发现cf-PWV与AIr之间显著相关（R=0.5，P<0.001），cf-PWV与AId之间的相关性不显著（R=-0.15，P=0.0908）；心率是AIr和AId的共同影响因素。 [关键词]脉搏波传导速度；桡动脉反射波增强指数；桡动脉舒张期增强指数；心率 Correlation Analysis of Pulse Wave Velocity and Augmentation Index LIU Wenyan a, WANG Lu b, YAO Yang a, XU Lisheng a, ZHOU Shuran a,ZHANG Liangyu a a.Sino-Dutch Biomedical and Information Engineering School; b.School of Computer Science and Engineering, Northeastern University, Shenyang Liaoning 110169, China Abstract: To investigate the correlation among pulse wave velocity (PWV), radial augmentation index (AIr) and diastolic augmentation index (AId) and their influencing factors, we selected 133 health subjects to measure the pressure waveforms of the carotid and femoral artery by using the SphygmoCor Px pulse waveform analysis system (AtCor, Australia). The radial artery waveforms were collected by BL-420S Data Acquisition & Analysis System (China Pacific Technology Co., Ltd.). Then the waveform was denoised and some feature parameters such as PWV, AIr and AId were calculated. There was significant correlation between cf-PWV and AIr (R=0.5195, P<0.001), and cf-PWV was not significantly correlated with AId (R=-0.1472, P=0.0908). Heart rate is the common in?uence factor of AIr and AId. Key words: pulse wave velocity; radial augmentation index; diastolic augmentation index; heart rate [中图分类号]N945.14 [文献标识码] A doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2018.08.004 [文章编号] 1674-1633(2018)08-0021-04 收稿日期：2018-02-04 修回日期：2018-03-08 基金项目：国家自然科学基金项目（61773110，61374015）；中 央高校基本科研业务费项目（N161904002）资助。 通讯作者：王璐，副教授，主要研究方向为图像与信号处理。 通讯作者邮箱：wanglu@https://www.360docs.net/doc/941777509.html, 中国医疗设备 2018年第33卷 08期 V OL.33 No.0821

基于容积脉搏波的血压参数测量与标定的方法研究_丁有得

基于容积脉搏波的血压参数测量与标定的方法研究文章编号：1671-7104(2010)01-0004-05 【作者】【摘要】 【关键词】【中图分类号】【文献标识码】 【Writers 】【 Abstract 】 【Key words 】丁有得，邓亲恺*，梁妃学，郭劲松 南方医科大学基础医学院生物信息学研究室，广东，广州， 510515 提出通过人体指端一点位置测量脉搏波传播时间，进而标定收缩压、舒张压。具体方法是通过交替点亮红光和红外光获取容积脉搏波，经放大滤波及信号处理后得到加速脉搏波，通过测量其中推进波和反射波之间的脉搏波传播时间来建立与血压的关系。根据数据回归分析建立收缩压测量方程式，根据容积脉搏波中交直流成分之间存在的线性关系及数据回归分析，建立相应的舒张压测量方程式。通过临床33例人体实验，其中18人作为训练组，15人作为对照组，并与基于传统充气袖带测量的OMRON电子血压仪测量结果作对照验证，结果表明有较好的一致性。此方法简单易行，可望作为一种无创、连续血压参数测量的标定方法。 容积脉搏波；传播时间；收缩压；舒张压；标定 R443.8 A Ding Youde, Deng Qinkai, Liang Feixue, Guo Jinseng Institute of Bioinformatics, School of Basic Medical Sciences, Southern Medical University, Guangzhou, 510515 Physiology parameters measurement based on volume pulse wave is suitable for the monitoring blood pressure continuously. This paper described that the systolic blood pressure（SBP） and diastolic blood pressure （DBP）can be calibrated by measuring the pulse propagation time, just on one point of ? nger tip. The volume pulse wave was acquired by lighting the red and infrared LED alternately, and after signal processing, an accelerated pulse wave was obtained. Then by measuring the pulse wave propagation time between the progressive wave and re? ected wave, we can ? nd the relationship of the time and the blood pressure, and establish the related systolic blood pressure measurement equation. At the same time, based on the relationship between alternating current and direct current components in the volume pulse waveforms and through regression analysising, the relevant diastolic blood pressure measurement equation can be established. 33 clinical experimentation cases have been worked by dividing them into two groups: training group (18 cases) and control group (15 cases), by comparing with the measuring results of the OMRON electronic sphygmomanometer. The results indicated that the two methods had good coherence. The measurement described is simple and reliable, and may be served as a new method for noninvasively and continuously measurement of blood pressure. volume pulse wave, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, Pulse Propagation time, blood pressure, calibrate 心血管血流参数的实时监护对心血管疾病诊断、治疗、手术麻醉期的临床监护、危重病人的抢救等有重要的作用。脉搏波能反映许多重要的心血管血流动力学信息，通过光电容积脉搏波无创测量心血管血流参数，由于其稳定性、适应性、重复性比较理想，特别适合于临床长时间的监护。随着科学技术的不断进步和国内外学者对容积脉搏血流信号的机理与信息特征的深入研究[1]，基于容积脉搏波的监护模块研究不再仅仅停留在血氧和脉率这两个指标上，获取血压参数信息也成为近年来研究的重点与热点[2~4]。此问题难点在于如何对容积脉搏血流进行标定，特别是如何建立起与血压的关系。目前的研究主要包括两种方法：一种是根据容积脉搏波和压力脉搏波之间的转换关系得到血压参量[1][5]；另一种是利用脉搏波传导时间测量出血压[6-7]。前者一般无法摆脱充气袖带的束缚和压力不断变化对人体的影响，长时间测量会给测试者带来不适感；后一种方法是近年来出现的一种新思路，无需充气袖带, 只要检测脉搏波传导时间, 即可间接推算出每搏血压值。已有的研究一般是测量不同位置两点心电信号与脉搏波信号，脉搏波信号与脉搏波信号，要求操作人员有一定的医学知识，对检测部位要求十分严格，操作不便。 为了克服上述两种测量方法的不足，本文提出只用指端一点检测脉搏波传导时间的方法，减少了测量过程中传感器对受试部位的影响因素，舒适性和方便性都获 A Calibrated Method for Blood Pressure Measurement Based on Volume Pulse Wave 收稿日期：2009-11-11 通讯作者：邓亲恺，教授， E-mail: dqk001@? https://www.360docs.net/doc/941777509.html,