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

性能要求：

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）

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. . 文章.