指端容积脉搏波检测
光电传感器在脉搏测量中的应用
光电传感器在脉搏测量中的应用姓名:时劭科专业:核工程与核技术班级:080211 学号:080211172011年12月5日摘要:脉搏是人类对自身生理特征认识非常早的一项指标，人类对脉搏的采集也是和社会技术发展同步的，从机械到电子发展到近代的光学。
目前医疗产品中临床上的脉搏采集基本以光电传感器采集脉搏方法为主。
光电传感器种类也比较多，大多都可用于对脉搏采集。
各种光电传感器各有自己的特点，可用于不同情况下的脉搏采集。
引言一、中医脉象诊断技术是脉搏测量技术在中医诊断上的卓有成效的应用。
古代就有“切之以九脏之动，微妙在脉，不可不察”之说。
脉诊是医生运用手指的触觉切按病人动脉脉搏以探查脉象、了解病情的诊断方法，通过诊脉可以了解气血的变化、阴阳的盛衰，对分析病理、推断疾病的变化、识别病情的真假、判断疾病的预后，都具有重要的临床意义。
然而由于受到人为等多方面因素的干扰，使得传统的中医诊脉缺乏客观性，医家往往是“心中易了，指下难明”，因此，近代的许多学者便致力于脉诊的客观化研究，希望借助现代科学技术及成果实现脉诊的客观化。
目前我们常见的脉搏采集方法有:压力传感器法、超声脉图法、光电容积法、电容传感器法、电声传感器法等。
以上这些方法中，超声脉图法和光电传感器法在目前临床应用中比较普遍。
而电容、电声和压力传感器法多用于无创血压测量中的脉搏测量，其中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、可重复好等优点。
目前医疗产品中临床上的脉搏采集发展到光电传感器采集脉搏方法为主。
光电传感器种类也比较多，大多都可用于对脉搏采集。
它们有光敏电阻、光敏电池、光敏二极管等。
以上几种光电传感器各有自己的特点，可用于不同情况下的脉搏采集。
(1)光敏电阻，它的特点是价格低廉，输出电流大、受温度的影响小、抗干扰能力比较强、可靠性好、器件本身不容易发生故障，它的缺点是响应时间慢。
基于VB的指端脉搏波检测系统的研制
由于受到指 端皮肤 肌 肉和血液 的吸 收衰减作 用 ， 测器检测 到 的光强度 将减 弱 ， 中皮肤 、 肉、 检 其 肌 组织等 对光 的吸 收在整个 血液循 环 中是保持恒 定不 变的 ， 而皮肤 内的血 液容积 在心 脏作用 下呈搏 动性变化 ， 光 接收 器接 收到 的光强度 随之呈 脉动性 变化 。将 此光 强度 变化 信 号转换 成 电信 号 ， 可 获得 容 积脉搏 血 便 流 的变化 ， 到达光 电接收 器上 的光信 号被转换 成 电信号 ， 与探头 下皮肤 血 流容积 变化相关 。 它 本 文研 制的指 端脉搏 波检测 系统 采用基 于指端容 积脉 搏 波测 量法 的指 套式 红 外传 感器 ， 用时 将 使
理及 特征 提取 。
２ 用硬 度 指 数诊 断动 脉硬 化 的原 理
动脉 老化是 缺血性 心脏疾 病 的一个 主要危险 因素 ， 管 老化 同样 也 被认 为对 末 梢压 和上 肢 脉搏 血
基金项 目： 河南 省 教 育 厅 自然科 学 研 究 项 目（ ０ ７ １０ ３ ２０ ３０ ０ ）
１ 指 端 脉 搏 波 检 测 基 本 原 理
光 电容 积脉搏 波测量 法是借 光 电手 段在 活体组织 中检 测血 液 容积 变 化 的一 种无 创检 测 方法 ， 当
一
定 波长 的光束 照射到指 端皮肤 表面 时 ，光 电接 收器 。在 此过程 中 光
脉压 的大小 也是反 映动脉 硬化 的指标 ， 脉 压 指数 评 价 动脉 硬 化 的 可行 性 也 在研 究 当中 。 目前 ， 用 市
场上常 见脉 象仪所用 的主要 是接 触式力 敏传感 器 ， 它具 有制作 方便 、 电转换 效率较 高 以及使用形式 上 力 与脉诊 相似 等优点 ， 也有 易受 接触 部位 的力 学 状态 、 测 位 置 的 漂移 和 环 境 条件 变化 的影 响等 缺 但 探 陷 ， 国 内动 脉硬化诊 断 仪主要采 用超声 多普勒 效应测定 动 脉的脉 搏波 传导 速度 ， 而 以诊断人 体深浅 动脉
指端光电容积脉搏波测量实验
低压电源
光电转换器
心电图机
图 1 仪 器联结图
图 2 指端 光电脉波图 完成记录波形图( 见图 3) 后, 于 波形图上取如下参数:
h1指从主波的顶点到基线的距离, 单位以毫米 计, 它反
映 微血管 床的最 大血量, 还可 以反映 出末梢 循环血液 充盈 程 度。
( h1- h2) / h1 以百分数 表示, 标 示降中峡 离主波顶的 相 对 距离, 说明切 迹高度, 反映 外周阻 力和血 管顺 应性的 大小。 当 外周阻力增加和动脉 管壁弹性降低时, 舒降压升 高, 使主 动 脉瓣提前关 闭, 因而切迹位置高, 反之则低。
实 验者端坐, 把左手放入实验台上, 并将右手无名指伸 入传感器的 暗盒中, 打开电源, 观察其脉动情况。
按 下 “ST A RT ”( 走 纸) 键 则 可 描 记 波 形 图。按 下 “CH ECK ”键, 停止走纸。
分 别在衰减为“1”与“2”时观察 并走纸到出现 8 个完整 的波形后复 位, 关机。
1 实验器材
ECG-ห้องสมุดไป่ตู้511 型 心 电图 机 一 台, 暗 盒 式 光 电 换 能 器 一 个, JI201-2 低压 电源仪一台( 或 1. 5V 电池四节) , 导联线 , 导线若 干。
2 原理与说明
由于每 次心跳都有少量血液 流入手指, 使小动脉网 扩张, 然后 经过毛 细血管 前括约 肌进入 毛细血管 床, 流入静 脉后返 回心脏。毛 细血管前括约肌的阻 力和毛细血管床的 容量较大 使小动脉的搏动减弱。正 常生理情况下, 毛细血管和静脉不搏 动, 只有小动脉搏 动。用 一束光透照手指可 检测这种搏 动, 心 脏 收缩时 手指血 容量最多, 因 而光吸收 量也 最大。心 脏舒张 期, 手指血流量最少, 光吸收量也最小。所以, 光吸收量的变化 反应了 这种变化。容积脉搏波测 量仪是根据光在组 织中的透 过率 比在血 液中的 透过率 大得多 的现象这 一特性 而设计 的, 实验 选用 SRS-355B( 日本产) 硅光电池作 为光电传感器, 接受 透过 指端微 血管床 的脉动 变化的 光并转换 为电信 号, 与心电 图 机连接 ( 连 接方式 见图 1) , 走纸速 度为 25mm/ s, 得 到光电 脉搏图。指 端光电容积脉搏图的 幅值依赖透过指端 微血管床 照射 到硅光 电池上 光的强 弱, 也 可以认 为依赖 透过指 端微血 管床的血红素含量, 含量愈高, 透射光愈弱。为分析方便, 将波 形反过来记录( 见图 2) 。
必读揭秘手指脉搏血氧仪
必读揭秘手指脉搏血氧仪小编按：各位童鞋，大家有没有思考过，我们每天所测的“指氧”怎样得出来的？我们所测得的数据准不准呢？如何更好地利用指氧仪来监测患者的血氧？脉搏血氧仪用来测定动脉血氧饱和度（SpO2）。
我们通常用的指氧就是脉搏血氧仪的一种。
SpO2=动脉实际含氧量/全氧饱和度×100%SpO2=HbO2/（HbO2 Hb）×100%除了HbO2和Hb之外，其实体内还有许多其他可以与氧结合的蛋白，但在正常人中的比例相对较小，而且与组织供氧的关系不密切，所以大多数血氧仪是将SpO2的计算简化为只计算这两个参数。
血氧仪有发光源，发出2种波长的光，HbO2和Hb对这两种波长的光吸收度不同。
动脉搏动的时候，测量部位的血液容积会发生变化，形成一定的波形，指氧仪根据波形和吸收率计算出SpO2。
除了动脉，静脉和周围软组织也会吸收发光器发出的光波，这对动脉血氧而言属于“背景噪音”。
但静脉的搏动性很弱，可将静脉和周围软组织对光强的吸收视为恒定值。
动脉有明显的搏动性，对面接收器接收到的光强就会随动脉的搏动出现光强的周期性变化，血氧仪即可判断出哪些光强是由动脉中的Hb和HbO2吸收的，从而通过公式计算出SpO2。
测量的时候，要尽量选择软组织较薄，动脉血流较丰富的部位，比如手、脚趾、耳垂。
血流灌注指数根据上图中的搏动波形计算得出，反映了被监测者测量点血流灌注情况。
测量点测得的PI越高，所测得的SpO2越准确。
影响准确性的因素前面介绍原理的时候就会发现，其实血氧仪是假设动脉血液中只有Hb和HbO2随着血管容积变化，而静脉血管则是静止不动的。
但是模型是理想的，现实是骨感的。
指氧仪的准确性受到很多因素的影响：内在因素静脉搏动：感染性休克患者末梢血管扩张，形成一定程度的动静脉分流，静脉搏动性增强，对SpO2造成干扰。
低灌注：低灌注状态下动脉搏动信号非常弱，信噪比很低，误差很大，导致读数偏低。
当收缩压<80mmHg时，SpO2的准确性明显降低，读数可能远低于患者实际的氧和情况。
脉搏的测量方法技术操作规范
脉搏的测量方法技术操作规范
脉搏的测量方法技术操作规范
【目的】
计数每分钟的脉搏数，评价脉搏节律及强弱，以了解心脏负荷、心脏功能及周围血管的情况。
【用物准备】
带秒针的表、记录本、笔。
【操作方法及程序】
以示指、中指、环指的指端，用适中的压力按于桡动脉处或其他浅表大动脉处诊脉，计数30s，所得数字乘2，做记录。
【注意事项】
1．诊脉前应使病人安静，如有剧烈活动，应先休息20min 后再测量。
2．不可用拇指诊脉，因拇指小动脉易与病人的脉搏相混淆。
3．对心脏病病人应测脉搏1min，对有脉搏短绌的病人，应由两人同时分别测量脉搏与心率1min，以分数方式记录，
即心率／脉率。
4．除桡动脉以外，可测颞动脉、肱动脉、颈动脉、股动脉、胭动脉、足背动脉等。
5．为偏瘫病人测量脉搏．应选择健侧肢体。
指端光电容积脉搏波监测全麻诱导期伤害性应激反应的评价
容积脉搏波 （ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｐ ｌ ｅ ｔ ｈ ｙ ｓ ｍ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｗ ａ ｖ ｅ ， Ｐ Ｐ Ｇ Ｐ Ｗ） 并 测量各项 参数 ： 振 幅（ Ｐ Ｐ Ｇ Ａ） 、 前倾 角（ ｄ。 ） 、 后倾角 （ Ｏ Ｌ ） 、 上 升 时间（ ｔ 。 ） 、 下降时间（ ｔ ） 和脉 动周 期 （ Ｐ Ｂ Ｉ ） 。 结果显示 ， 与Ｔ 。 时刻相 比， Ｂ 时刻 Ｅ 和 Ｎ Ｅ 明显 增 高 ， Ｐ Ｐ Ｇ Ａ和 Ｐ １ 明显 减 小 ， ｄ ２ 明显 增 大 （ Ｐ ＜ Ｏ ． ０ ５ ） ； Ｔ ２ 和Ｔ ５ 时刻 Ｈ Ｒ、 ２ 、 Ｅ和 Ｎ Ｅ 明显 降 低 ， Ｐ Ｐ Ｇ Ａ、 Ｐ Ｉ 、 ｔ ｌ 、 ｔ ２ 和Ｐ Ｂ Ｉ 明显升 高 （ Ｐ ＜ ０ ． ０ ５ ） ； Ｐ Ｐ Ｇ Ａ 分 别
与 Ｅ、 Ｎ Ｅ呈 负 相 关 ， Ｐ １ 分别与 Ｈ Ｒ、 Ｓ Ｂ Ｐ、 Ｄ Ｂ Ｐ、 Ｅ、 Ｎ Ｅ呈 负 相 关 ， 电容积脉搏 波参数 Ｐ Ｐ Ｇ Ａ、 Ｐ Ｉ 及 中图分 类号 ： Ｒ ６ １ ４ ． ２ 分别与 Ｈ Ｒ、 Ｓ Ｂ Ｐ、 Ｄ Ｂ Ｐ、 Ｎ Ｅ呈 正 相 关 。 由此可知 ， 光 可 以无 创 、 实时 、 有 效 的 监 测 全 凭 静 脉 麻 醉 诱 导 期 的 伤 害性 应 激 反 应 。
冀佳佳 ， 朱迎梅 ， 郭安梅 ２
（ １石 河子 大学 医学 院 ， 石河 子 ８ ３ ２ ０ ０ ０ ； ２ 石 河子 大学 医 学院第 一 附属 医 院麻 醉科 ， 石 河子 ８ ３ ２ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 为评价 指端光 电容积脉 搏波 的变化用 于监测 患者 全麻 诱导 期伤 害性应 激反 应 的可行 性和 准确性 ， 采 用 择 期 行耳鼻 喉或颅 脑外科 手术 ， Ａ Ｓ Ａ分级 Ｉ ～ Ｉ Ｉ 级， １ ８ ～ ６ ０岁 的 患 者 ７ ５人 ， 分别 于入 室 时（ ｒ ｒ ］ ） 、 诱 导后 ２ ｍ ｉ ｎ （ Ｔ ） 、 插 管 即 刻（ 气 管插入 声 门 １ ０ ｓ 后） （ ） 、 插 管后 １ ｍ ｉ ｎ （ Ｌ） 及插 管后 ５ ｍ ｉ ｎ （ Ｌ） 连 续监 测并 记录 患者 Ｈ Ｒ、 Ｓ Ｂ Ｐ、 Ｄ Ｂ Ｐ、 Ｓ ｐ Ｏ 、 手 指
基于手指视频的光电容积脉搏波信号获取
基于手指视频的光电容积脉搏波信号获取雷恒波;莫镜清;郭友达;邢晓曼;徐雅洁;孙明山【摘要】光电容积脉搏波（Photoplethysmography，PPG）中包含着人体重要的生理信息，为了方便、准确地获得人体的PPG信号，本文利用手机摄像头采集手指视频，以每帧图片像素灰度值大于一定阈值的像素数目反映血液容积的变化，得到PPG曲线时序图；然后，利用经验模态分解法将脉搏波信号分解为一系列本征模函数（Intrinsic Mode Function，IMF）；最后通过频域分析，将处于脉搏波频率范围的IMF进行信号重构，就得到了消除低频基线漂移和高频噪声的PPG 信号。
利用Bland-Altman法计算该结果与现有医疗仪器同步测得的PPG数据一致性在0.95以上。
这种方法适用范围广，特别是对远程医疗中基于PPG的人体生理信息的获得具有重要意义。
%Photoplethysmography (PPG) contains some important human physiological information. In order to easily and accurately obtain the PPG of the body, the video of the finger was obtained by using the cell phone camera. And the number of each frame image pixel gray values greater than a certain threshold could reflect the blood volume variation, and the timing curve of PPG was obtained. Then, with the empirical mode decomposition method, the timing curve was broken down into a series of intrinsic mode function (IMF). Finally, through the frequency domain analysis, the IMF in the pulse frequency range was reconstructed, achieving the PPG signal without the low-frequency and high-frequency noise baseline drift. The results calculated by using the Bland-Altman method achieved above 0.95 consistency with the PPG data synchronously measured by using the existing medical equipment. Thiswidely applied method was of great importance for obtaining the physiological information based on PPG in telemedicine.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2016(031)011【总页数】4页(P42-45)【关键词】摄像头;光电容积脉搏波;经验模态分解法;本征模函数;远程医疗【作者】雷恒波;莫镜清;郭友达;邢晓曼;徐雅洁;孙明山【作者单位】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州 215163;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州 215163;南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京 210094;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州 215163;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州 215163;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州 215163【正文语种】中文【中图分类】R318光电容积脉搏波描记法（Photoplethysmography，PPG），是一种用来检测组织微血管中的血容量变化的光学测量技术[1]。
急危重症患者脉搏容积心输出量监测技术规范
急危重症患者脉搏容积心输出量监测技术规范【名词定义】脉波指示剂连续心排血量监测（pulseindicatorcontinuouscardiacoutput，PICCO），是经肺热稀释技术和脉搏波型轮廓分析技术的综合，通过置入中心静脉导管和带温度感知器的特制动脉导管，实现床边连续监测心排血量、外周阻力、心搏量变化，并用单次温度稀释法测量心排血量、胸内血容量和血管外肺水等容量指标，从而反映机体容量状态，指导临床容量管理。
【适应证】1.各种血流动力学不稳定，需要监测心功能和循环容量的患者。
2.各种原因引起血管外肺水增加，如ARDS、心衰、水中毒、严重感染等。
3.高风险外科手术患者的围手术期监护。
【禁忌证】PICCO没有绝对的禁忌证。
由于测量方式是有创的，因此只要是有出血风险及中心静脉、动脉置管部位不合适的患者均属于相对禁忌，如：1.出血性疾病者。
2.肢体有栓塞史者。
3.接受主动脉内球囊反搏治疗（IABP）的患者不能使用脉搏轮廓分析方式进行监测。
4.热稀释参数在以下患者身上可能不准确瓣膜反流，室间隔缺损、主动脉瘤、肺切除患者、巨大肺栓塞、心腔肿瘤、心内分流者、体外循环期间、严重心率紊乱、严重气胸。
【目的】1.对心血管状况、前负荷、后负荷、心肌收缩力进行检测，利用决策树对血液动力学和容量进行监护管理。
2.对心、肺、肝功能进行评价。
3.指导临床治疗，判断治疗效果。
【制度与依据】1.本规范理论部分主要依据：中国老年医学学会烧创伤分会2018年发布的《脉搏轮廓心排血量监测技术在严重烧伤治疗中应用的全国专家共识（2018版）》。
该专家共识37篇临床试验、综述报告和系统评价，对PICCO的原理、适用症与使用方法、禁忌证及注意事项等做了详细描述。
2.本规范操作部分主要依据：中华医学会2009年3月发布的《临床技术操作规范》，该标准由来自全国30余家医院的权威专家，参照国内外相关指南、共识及重要文献，经过多次讨论和修改后形成的较全面的临床操作实践标准。
光电式指脉搏波心率检测仪实验报告
光电式指脉搏波心率检测仪实验报告一．实验目的①掌握光电法脉搏信号检测、心律检测显示原理，电路设计、制作、调试方法；②初步掌握电子电路读图、分析方法；③初步掌握电子电路设计、计算方法；④掌握电子电路连接、焊接、制作、调试技术；⑤掌握常用电子元器件的辨识、参数、使用注意事项；⑥初步了解电路的实验板电路制作和PCB板设计制作；⑦掌握电路制作常用工具及其使用。
二．实验器材电路板，各种电子元器件，电焊笔，焊锡丝，焊铁架，尖嘴钳，剥线钳，铜丝，镊子，十字螺丝刀，一字螺丝刀等三．实验原理人体手指末端微血管随动脉搏动发生容积变化，若用一束光透过指端的血管其输出光强也将随之变化；利用光敏元件可将光信号转换成电信号输出,即可获得指端容积脉搏波信号。
光电传感器根据其接收光的方向又分为反射式和透射式，透射式的光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置，从光源发出的光穿过皮肤进入深层组织，除被皮肤、色素、指甲、血液等吸收外，一部分被血液漫反射，其余则透射出来，这种方法可较好地指示心律的时间关系，并可用于脉搏测量，但不利于精确度量容积；反射式的测量原理与透射式的基本相同，所不同的是探测头中的发射光源和光敏器件位于同一侧，接收的是漫反射回来的光，此信号可精确地测得血管内容积变化。
四．实验电路图1.信号检测电路包括光电转换电路、滤波放大电路、以及滞回比较器电路。
如图1。
图1 信号检测电路1.1光电转换电路光电转换电路由光电传感器、1R 、2R 、4R 组成，1R 的作用是限流，提供光电转换器中发光二极管稳定的正向电流，使发光二极管发出稳定的光，光电三极管受到发光二极管的光照后，产生光电流，2R 的作用是分压，4R 的作用是将光电转化后的电流变化转化为电压的变化，便于进行进一步处理。
1.2前级放大由R 3、R 5、R 6以及N 1构成同相比例运算放大电路，此时测量N 1的输入电压及4R 的端电压约为0.1V （该电压因传感器的灵敏度不同稍有变化）。
指端容积脉搏波检测
北京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
研究生姓名：王东明
指导教师姓名：张松、杨益民
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
北京工业大学研究生部制表
一、基本情况
二、报告正文
图1 系统硬件结构图
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。
图2 软件功能整体框图
基于嵌入式的心血管功能无创检测系统的关键技术是自动判波和单波提取波形参数的算法，
采集、自动分析决定着系统自动化程度的高低。
自动判波技术需要在采集数据的同时对波形数据进行单波的提取、波形分析和波形特征参数的计算。
要想从波形数据中分离出单波，关键是找到脉搏波的起点和终点，即找到原始信号的极小值点，同时找到最高点来验证波形的有效性。
由于噪声及基线漂移将影响到波形特征点提取的准确性，为了有效分析波形数据，在硬件上需将波形数据最大不失真的采集进来。
三、开题报告评价（本项分别由指导教师及专家组填写）。
指甲式脉搏血氧仪的测试方法
指甲式脉搏血氧仪的测试方法
指甲式脉搏血氧仪是一种便携式医疗设备，用于测量人体的血氧饱和度和脉率。
这种仪器通常用于医院、急救车和家庭保健等场所，可以帮助人们快速了解自己的身体状态，及时发现健康问题。
测试方法：
1.准备好仪器。
将指甲式脉搏血氧仪拿出来，确保电池充足，打开仪器，将传感器插入仪器。
2.准备测试。
将手指插入传感器，确保手指上没有指甲油或其他物质。
3.开始测试。
等待仪器显示出血氧饱和度和脉率的数字结果。
一般来说，测试需要几秒钟到几十秒钟的时间。
4.记录结果。
将测试结果记录下来，以便日后参考。
如果测试结果异常，应及时就医。
需要注意的是，指甲式脉搏血氧仪的测试结果可能受到多种因素的影响，如运动、外界环境、手指温度等。
因此，在测试时应尽量保持安静，避免受到干扰。
如果测试结果异常，应及时进行复测或就医。
指甲式脉搏血氧仪的使用范围广泛，不仅可以用于日常健康监测，也可以用于医疗领域，如监测病人的血氧饱和度和脉率。
此外，该仪器还可以用于高原旅游、潜水等特殊环境下的身体监测。
指甲式脉搏血氧仪是一种非常方便、实用的医疗设备，可以帮助人们及时了解自己的身体状态，及时发现健康问题。
在使用时，需按照正确的测试方法进行操作，以获得准确的测试结果。
脉搏波的检测
最后，我还要向三年来,学校内帮助过我,教授给我知识,做人的道理,做事的态度的老师们表示最真诚的感谢和祝福，是他们的辛勤和汗水培育了我，是他们的精神鼓舞了我，使我能够不懈努力和拼搏。
人体脉搏波动频率一般为60～80次/min，其频率成分主要分布在0～20Hz之间，属于次声，最高频率不超过40Hz，一般情况下为1Hz左右，属于低频信号。在此本设计采用了有源二阶低通滤波器，用来去除噪声信号。二阶低通滤波电路如图3-4所示，其截至频率我们设为10HZ，则
W0=2*3.14f=2*3.14*10=62.8rad
第一章 绪论
脉搏波中蕴藏着极丰富的心血管系统生理病理信息。大量的临床实测结果证实，脉搏波的波形特征与心血管生理状态有着密切的关系。脉搏波所表现出的形态（波的形状）、强度（波的幅值）、速率（波的速度）与节律（波的周期）等方面的综合信息的确在相当程度上反映出人体心血管系统的许多生理和病理特征。而在脉搏波检测过程中，传感器是检测的第一步，因此传感器的检测方式是检测的重要环节。有良好的传感检测方式，对于采集的信号的准确度，以及对于信号的进一步处理都有重要意义。
7.2
8.17
9.0
10.8
13.7
20
30
幅值(V)
4
4
4
3.9
3.8
3.4
3.2
2.78
2
1
0.5
3、得出的脉搏信号如图4-2所示：
图4-2 测量的脉搏波信号
由图4-2可见，在测量到的脉搏波信号中叠加了一些噪声信号，产生原因：
（1）脉搏测量传感器的影响
脉搏容积波
脉搏容积波
脉搏容积波是一种由来自体表面上多个典型位置的表面体温提
取而成的信号。
它主要通过判断体表面温度的变化来推断机体血液的循环情况。
容积波研究可以帮助医生诊断和监测多种疾病，包括体温失调、心血管疾病、呼吸系统疾病以及炎症等。
在医学成像领域，容积波技术已经被用来估计体温和血流状况，并用于诊断和治疗许多病症。
它不仅可以有效地检测体温波动，而且还可以测量收缩压、舒张压和血液流动速率等生理指标，使得医生更方便准确地诊断和判断病情。
容积波技术的优缺点主要体现在噪声水平方面。
它的优点是它的精度非常高，但是缺点是它的噪声水平也比较高。
为了减少容积波技术中的噪声水平，可以采取一系列措施，包括：使用高质量传感器和校准设备，使用更复杂的数据算法，进行针对性的传感器测试和校准，开发更加高效的传感器，并采用更有效的信号处理算法。
此外，还可以通过更复杂的数据处理方法来提高容积波技术的准确性和稳定性。
例如，可以使用机器学习的方法，建立更加有效的模型来识别容积波，也可以使用数据挖掘方法来量化容积波的特征以更好地分析它们。
因此，脉搏容积波技术可以为医生提供很好的支持，帮助它们正确、准确地判断病情，从而为患者提供最佳服务。
它不仅可以有效检测体温分布，而且还可以测量血压和血流速率，从而更准确地分析病情早期变化趋势，早日发现和治疗疾病。
此外，通过改进数据处理方
法和模型，还可以进一步提高容积波诊断的准确性和稳定性，为患者提供更好的治疗和医疗服务。
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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]。
计算机软件设计包括三部分：
（1）软件界面部分
软件界面部分的开发主要包括以下几部分：主界面、原始信息输入、档案管理、检测界面、结果参数显示界面、检测结果趋势图界面、测评结果界面等。
尽量设计的合理化、人性化、简单化。
（2）脉搏波波形的显示、数据传输和存储。
通过进一步改善已有的或研究新的算法，实现波形的显示、计算心血管血流动力学功能参数、存储多次检测结果并画出参数变化趋势图、给出相应评价意见，整个系统实现自动化，降低操作的复杂程度。
脉搏波波形信号的处理、分析和计算主要包括以下几个部分：
1)对脉搏波信号进行噪声分析，确定数字滤波方案[25]~[27]；
2)结合以往的研究成果，研究计算血流动力学参数的模型，通过计算机程序计算检测结果，利
用大量临床数据验证和改进计算方法，最终实现脉搏波信号的检测和检测结果的计算、分析，
确定课题的算法和程序。
3)在原有的Ｋ值分类标准的基础上探求一种新的脉搏波波形分类方法，将脉搏波波形重新分类
或在原有的基础上进一步细分。
4)在实验室原有的K值基础上进一步探究K与临床血流动力学参数：如血液粘度等相关参数的
关系，通过K值与黏度模型的关系计算血液粘度等血流动力学参数值。
（3）建立检测结果测评支持数据库
建立被测者基本信息、生理参数数据库，该数据库能够对检测数据进行管理、跟踪和趋势分析。
通过参数变化趋势图给出被检测者的心血管功能状态的动态变化，使被测者及时掌握心血管的健康走向并向被测者给出科学的评价意见。
软件功能整体框图如图2所示：
图2软件功能整体框图
3．理论研究
基于嵌入式的心血管功能无创检测系统的关键技术是自动判波和单波提取波形参数的算法，自动采集、自动分析决定着系统自动化程度的高低。
自动判波技术需要在采集数据的同时对波形数据进行单波的提取、波形分析和波形特征参数的计算。
要想从波形数据中分离出单波，关键是找到脉搏波的起点和终点，即找到原始信号的极小值点，同时找到最高点来验证波形的有效性。
由于噪声及基线漂移将影响到波形特征点提取的准确性，为了有效分析波形数据，在硬件上需将波形数据最大不失真的采集进来。
但由于光电传感器在检测时易受环境光、暗电流、工频电磁干扰以及手指的移动所造成的运动伪差的干扰，需要在DSP中进一步滤除干扰得到质量较好的脉搏波信号，同时自动对脉搏波波形做归一化处理，
三、开题报告评价（本项分别由指导教师及专家组填写）。