设计五心音传感器

心音与血压、心电波形之间有着密切的相互关系如下图所示。

图心电、心音波形图

第一心音是当心室收缩时，血液射向主动脉，并因血液相继摆动关闭了房室瓣而产生的，它也源于主动脉根和心室间的血液摆动及血液在主动脉和肺动脉的湍流所引起的振动。第一心音的分裂是由于二尖瓣和三尖瓣不在同时关闭而产生。第一心音基本上处在心电图的QRS综合波期间。第二心音是主动脉和肺动脉内血流减速和反向流动与半月瓣的关闭所伴随产生的一种低频振动，第二心音与心电图中的T波结束同时发生。第三心音被认为是心房向心室迅速灌注期的突然结束和松弛的心室壁肌肉伴生的振动而产生的低幅、低频率波。第四心音是当心房收缩而推动血流进入心室时产生的，故亦称心房音。

心音的测量方法

心脏在周期性搏动过程中挤压血液引起动脉管壁的弹性变形，首先是近心端的大动脉变形而发生搏动，随后引起中心动脉的搏动。由于心脏和血管的周期性搏动从而引起心壁和血管壁的位移，这些位移表现在体表动脉上的有：桡动脉波、肱动脉波、颈动脉波、颞动脉波、股动脉波、肢端动脉波，表观在心尖部位的搏动被称之为心尖搏动波等。这些搏动现象都可以用手的触觉在体表感觉到，搏动波被广泛地用于生理测量研究和临床监护中。

脉搏波传感器

脉搏波传感器的种类很多，就其基本原理来分，大体有三种：液体传导式、接触传导式、光传导式。在本系统中，提供接触传导式传感器。

接触式脉搏波传感器是将动脉波动的位移通过刚性零件机械地传递到传感器地敏感元件上，从而得到与动脉壁位移成正比的输出信号。利用这种原理制成的传感器其特点是零件少、体积小、重量轻，同时能获得足够的灵敏度和频率响应范围。接触式脉搏波传感器的种类比较多，我们采用压电式传感器。

脉搏波测量和心音测量之间有密切的关系，甚至如果传感器频率响应范围在0.1-300Hz，同时又具有足够的灵敏度，只要在结构上做适当调整就能同时测量心音和脉搏。虽然本系统中分别提供了心音和脉搏传感器，但是我们可以通过一个电路来实现心音和脉搏参数的测量。

三、模块设计框图及主要元件

1．心音/脉搏电路框图：

2．设计要求及提示：

（1）心音传感器产生差压信号，脉搏传感器产生电极电压信号；（2）跟随电路：由LF353P构成，起到提高输入阻抗的作用；（3）放大电路：由AD620AN构成差动放大电路，可调放大倍数；（4）驱动电路：由高精度放大器件OP07CP构成。

（5）画出心音/脉搏电路原理图。

3．主要元器件：

心音/脉搏模块采用的芯片有：LF353P、AD620AN、OP07CP。（1）LF353P：用于跟随电路

说明：BI-FET双运算放大器。是高速、高阻抗单片双运算放大器（2）AD620AN：用于差动放大电路

说明：

放大电路采用专用的仪表放大器AD620，AD620可以取代低价格、分立的双运放或三运放结构仪表放大器的设计方案，并且具有优良的共模抑制、线性度、温度稳定性、可靠性。根据AD620AN的电路结构，可以得到增益计算公式：G=(R 1 +R 2 )/RG +1，其中内部增益电阻R 1 和R 2 都调整到绝对值25kΩ，所以只需一只外接电阻R G 便可准确调节增益。

其中管脚1、8是外接可调电阻的输入端，管脚5是基准电位（本处接温度补偿电位）。

（1）OP07CP：用于驱动电路

说明：精密，低噪声运放。其中管脚1,8脚其中接电位器调零，5为空脚

4、传感器输入

说明：管脚1、2输入信号，管脚3、4接地，管脚5接电源。

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