專利名稱：便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式、可連續(xù)記錄人體脈搏信號(hào)的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
脈搏能夠反映人的心臟和血管狀態(tài)的許多重要信息，脈搏測(cè)量可以為血壓、血流等其它生理檢測(cè)提供生理參考信息以及許多有價(jià)值的診斷信息，是進(jìn)行脈搏定量化研究的基礎(chǔ)。幾十年來(lái)，已研制出種類繁多的裝置，用以采集或識(shí)別脈搏信號(hào)，甚至模擬中醫(yī)切脈的手指功能，如采用壓力傳感器的腕帶式PVDF薄膜脈搏測(cè)量傳感裝置、采用壓阻傳感器的脈象儀、采用光電式傳感器的光電容積式脈搏計(jì)、光閘式橈動(dòng)脈脈搏傳感器、采用傳聲器的脈搏拾取裝置和應(yīng)用超聲多普勒檢測(cè)技術(shù)的脈象檢測(cè)裝置等。但現(xiàn)有產(chǎn)品的體積較大，攜帶不方便，連續(xù)工作時(shí)間較短，只適合專業(yè)人士使用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種便攜式、可連續(xù)記錄人體脈搏信號(hào)的檢測(cè)裝置。
本發(fā)明所依據(jù)的科學(xué)原理是光電容積脈搏波描記法，即通過(guò)對(duì)手指末端透光度的測(cè)量，間接檢測(cè)脈搏信號(hào)。利用ATmega64單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間采集和脈搏數(shù)據(jù)記錄。其技術(shù)方案為使用時(shí)將手指伸入透射式光電脈搏傳感器，由傳感器測(cè)得脈搏信號(hào)，經(jīng)前置放大電路將其電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)濾波器模塊濾除信號(hào)中的干擾，再由A/D轉(zhuǎn)換記錄器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到指定磁盤或傳輸?shù)絇C機(jī)中，實(shí)現(xiàn)脈搏波信號(hào)的準(zhǔn)確記錄及分析。
便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置是由光電式脈搏傳感器、前置放大器、濾波模塊、A/D采集記錄器和電源模塊組成；前置放大器分別與光電式脈搏傳感器、濾波模塊相連，濾波模塊分別與光電式脈搏傳感器、A/D采集記錄器相連，電源為光電式脈搏傳感器、前置放大器、濾波模塊、A/D采集記錄器供電。
所述的光電式脈搏傳感器由紅色發(fā)光二極管，光電二極管，遮光指套組成，紅色發(fā)光二極管、光電二極管分別放置于遮光指套的夾層內(nèi)，位置相對(duì)，如圖2所示，光電二極管輸出脈搏信號(hào)，接到前置放大器電路中，對(duì)其進(jìn)行放大。
所述的前置放大器如圖3所示，是一種對(duì)弱電流進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)后級(jí)電路工作的低噪聲前置放大電路，由集成運(yùn)算放大器A1、A2，電阻R1、R2、R3、R4，電容C1、Cp、C2組成，其中電阻R1、電容C1的一個(gè)公共端與集成運(yùn)算放大器A1的同相輸入端、傳感器的一個(gè)輸出端相聯(lián)，另一公共端與電阻R4、集成運(yùn)算放大器A2的輸出端相連；電阻R2、電容Cp的一個(gè)公共端與集成運(yùn)算放大器A1的反相輸入端相連；電阻R2、電容Cp的另一個(gè)公共端與傳感器另一輸出端、集成運(yùn)算放大器A2的同相輸入端相聯(lián)并接地；集成運(yùn)算放大器A1的輸出端經(jīng)電阻R3與集成運(yùn)算放大器A2的反相輸入端、電容C2相連；電容C2的另一端與電阻R4相連。前置放大器的外反饋為工作于短路方式下的基本放大電路，可使檢測(cè)器對(duì)輸入的光功率具有較高的分辨率和較大的測(cè)量范圍，并能減小電路噪聲。其電壓輸出近似為V0＝-R1IL，即被放大的信號(hào)只與光強(qiáng)成正比。前置放大器在基本反饋電路基礎(chǔ)上附加的內(nèi)反饋電路，可用R2、R4、C2控制A2增益響應(yīng)特性。合理地設(shè)置R4/R3的比值可以減小噪聲帶寬。R2用以補(bǔ)償因R1過(guò)大所造成的直流誤差，R2上的并聯(lián)電容Cp用以去除它上面的雜散噪聲。外反饋電阻上并聯(lián)的電容C1為消振電容，以減小噪聲帶寬。
所述的濾波模塊如圖4所示，由集成運(yùn)算放大器A4、A5，電阻R9、R10、R11、R12、R13，電容C5、C6、C7組成的T型陷波器和由集成運(yùn)算放大器A3，電阻R5、R6、R7、R8，電容C3、C4組成的典型的二階壓控型低通濾波器兩部分組成。前置放大器的輸出端通過(guò)電阻R7、R8連接到集成運(yùn)算放大器A3的正向輸入端，電阻R5分別連接于電源地與A3的反向輸入端，C4分別連接于電源地與A3的正向輸入端，R6分別連接于A3的反向輸入端及輸出端，C3分別連接于A3的輸出端及R7、R8之間；A3的輸出端通過(guò)R10、R11與C5、C6的并聯(lián)電路與A4的反向輸入端相連，A4、A5的輸出端與其反向輸入端短接，A5的正向輸入端通過(guò)R13與電源地連接，A5的輸出端通過(guò)C7連接與R7、R8中間，通過(guò)R11連接與C5、C6中間，R12分別與A4的輸出端、A5的正向輸入端相連，A4的輸出端作為濾波模塊的輸出。
所述的電源模塊采用24V直流供電，電源模塊通過(guò)DC24V轉(zhuǎn)DC±12V模塊、DC24V轉(zhuǎn)DC+5V模塊獲得所需要的±12V，+5V三種電壓，整個(gè)裝置功率小于3W。采用兩種外部供電模式，一種方式是采用AC220V轉(zhuǎn)24V變壓整流穩(wěn)壓模塊；另一種是采用三塊9V充電鎳電池，該充電電池組可維持裝置正常工作3小時(shí)以上。采用三端集成穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路以提高電源電壓的穩(wěn)定性，從而提高脈搏記錄裝置的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。
所述的A/D采集記錄器如圖5所示，由ATmega64單片機(jī)、PC機(jī)、FRAM鐵電存儲(chǔ)器、可移動(dòng)磁盤存儲(chǔ)器、顯示模塊、鍵盤控制模塊、時(shí)鐘模塊組成；如圖5(a)所示，ATmega64單片機(jī)的管腳3、2分別與U2的11、12腳相連，U2的腳13、14分別與232插口的3、2孔相連，232插口通過(guò)232數(shù)據(jù)線與PC機(jī)相連；ATmega64的腳26、25分別與U6、U7、U8、U9、的5、6腳、U4的17、22腳相連，如圖5(e)所示；U6、U7、U8、U9的7腳分別與U10的15、14、13、12相連；ATmega64單片機(jī)的腳10、11、12、13、14分別與鍵盤接口的腳1、3、5、7、9相連，D7的輸入端與ATmega64單片機(jī)的腳9相連，鍵盤接口與鍵盤相連，按如圖5(b)所示；ATmega64單片機(jī)的腳34、33分別與74ALS00的腳1、2相連，74ALS00的腳3與液晶顯示屏接口插座J3的8針相連，ATmega64單片機(jī)的腳51、50、49、48、47、46、45、44、35、36、37、38分別與J3的8、9、10、11、12、13、14、15、16、6、7、1、2針相連，J3與液晶顯示屏相連，如圖5(c)所示；ATmega64單片機(jī)的腳27、28、20分別與U5的腳25、26、9相連，U5的腳4、5、7分別與J4的腳2、3、1相連，J4通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與本地磁盤存儲(chǔ)相連，如圖5(d)所示；ATmega64單片機(jī)的腳61、60、59、58、57、56、55、54分別與接口插座ADCON的1、3、5、7、9、11、13、15針相連，濾波模塊的輸出與接口插座ADCON相連，如圖5(f)所示；A/D采集記錄器選用ATmega64單片機(jī)為主控制器，實(shí)現(xiàn)采集、存儲(chǔ)、通訊、顯示功能，采用其內(nèi)部集成的逐次逼近型10位A/D轉(zhuǎn)換器完成脈搏信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。A/D采集記錄器支持三種工作模式，一種為本地記錄存儲(chǔ)脈搏數(shù)據(jù)，即通過(guò)本地鐵電存儲(chǔ)、本地磁盤存儲(chǔ)兩種方式實(shí)現(xiàn)，鐵電存儲(chǔ)器采用標(biāo)準(zhǔn)I2C總線接口的超低功耗鐵電非易失性存儲(chǔ)器FM24C256，能以高達(dá)1MHz的總線速度連續(xù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的脈搏波采集記錄；第二種工作模式為采用可移動(dòng)磁盤實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不間斷測(cè)量脈搏信號(hào)。第三種工作模式是利用單片機(jī)內(nèi)部的串行接收轉(zhuǎn)發(fā)器與PC機(jī)完成實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，與上位機(jī)軟件相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)脈搏信號(hào)顯示。液晶顯示屏用于顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片控制的時(shí)間及脈搏波相關(guān)信息，并配合鍵盤操作實(shí)現(xiàn)對(duì)所述裝置的開(kāi)關(guān)控制。
數(shù)據(jù)采集按以下步驟進(jìn)行，如圖6(a)所示；(1)、開(kāi)始，設(shè)定采樣頻率；(2)、定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)化；(3)、判斷A/D轉(zhuǎn)化是否結(jié)束，如果否，返回步驟(3)；(4)、定時(shí)器定時(shí)是否結(jié)束，如果否，返回步驟(4)；(5)、將數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)并發(fā)送，返回步驟(2)。
串口數(shù)據(jù)傳輸按以下步驟進(jìn)行，如圖6(b)所示。
(1)、關(guān)閉中斷；(2)、判斷上位機(jī)是否響應(yīng)；如果否，執(zhí)行步驟(6)；
(3)、發(fā)送數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)效驗(yàn)，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)是否完成，如果是，執(zhí)行步驟(5)；(4)、重新發(fā)送數(shù)據(jù)，并返回步驟(3)；(5)、開(kāi)中斷，執(zhí)行步驟(7)；(6)、出錯(cuò)處理；(7)、結(jié)束。
液晶顯示及鍵盤控制按以下步驟進(jìn)行，如圖6(c)所示(1)、顯示屏顯示菜單；(2)、判斷是否有鍵按下，如果否，返回步驟(2)；(3)、讀取鍵值，單片機(jī)狀態(tài)判斷，刷新顯示屏，判斷是否按下確認(rèn)鍵，如果否，返回步驟(2)；(4)、系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。
本地存儲(chǔ)是按以下步驟進(jìn)行，如圖6(d)所示(1)、程序開(kāi)始，初始化CH375，設(shè)置USB工作模式；(2)、判斷U盤是否準(zhǔn)備好，如果否，返回步驟(2)；(3)、查詢U盤信息，判斷目標(biāo)文件是否存在，如果否，執(zhí)行步驟(6)；(4)、查詢文件屬性，設(shè)置文件屬性；(5)、判斷以字節(jié)為單位向文件讀寫(xiě)數(shù)據(jù)是否完成，如果否，返回步驟(5)；如果是，執(zhí)行步驟(8)；(6)、新建文件，設(shè)置文件屬性；(7)、判斷以字節(jié)為單位向文件讀寫(xiě)數(shù)據(jù)是否完成，如果否，返回步驟(7)；(8)、關(guān)閉文件；(9)、判斷U盤是否拔出，如果否，返回步驟(9)；(10)、結(jié)束。
PC機(jī)內(nèi)嵌入的LabVIEW為上位PC機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用LabVIEW的開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)串口通訊、脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)、脈搏信號(hào)預(yù)處理、脈搏信號(hào)頻域分析、脈搏信號(hào)特征點(diǎn)提取的功能。
串口模塊PC機(jī)內(nèi)嵌入的LabVIEW為上位PC機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用VISA實(shí)現(xiàn)與下位單片機(jī)的串口通訊。串口通訊的流程框圖如圖7(a)所示。LabVIEW的串口通訊VI位于InstrumentI/OPlatte的Serial中，LabVIEW提供了一組(共5個(gè))串行口通信子VI控件來(lái)承擔(dān)對(duì)編程的支持，它們依次是VISA Configure Serial Port；VISA Write；VISA Read；VISA Close。通過(guò)對(duì)這幾個(gè)功能模塊的配置和連接，就能開(kāi)發(fā)出符合要求的LabVIEW串行口通信軟件。首先需要調(diào)用VISA Configure Serial Port完成串口參數(shù)的設(shè)置，包括串口資源分配、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位和流控等。如果初始化沒(méi)有問(wèn)題，就可以使用這個(gè)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。發(fā)送數(shù)據(jù)使用VISA Write，接收數(shù)據(jù)使用VISA Read。在某些特殊情況下，需要設(shè)置串口接收/發(fā)送緩沖區(qū)的大小，此時(shí)可以使用VISA Set I/O Buffer Size，而使用VISA Flush I/O Buffer則可以清空接收與發(fā)送緩沖區(qū)。在串口使用結(jié)束后，使用VISA Close結(jié)束與VISA resource name指定的串口之間的會(huì)話。
串口通訊模塊的工作步驟如圖7(b)所示(1)、調(diào)用VISA Configure Serial Port完成串口通訊的配置，初始化串口，使用VISA Bytesat Serial Port設(shè)置串口接收緩沖區(qū)大?。?2)、判斷采集數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是否寫(xiě)滿，如果否，返回步驟(2)；(3)、讀取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)；判斷通信是否停止，如果否，返回步驟(2)；(4)、結(jié)束會(huì)話，停止線程，并結(jié)束。
脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊采用了LabVIEW的數(shù)字示波器模塊進(jìn)行顯示，對(duì)于顯示的波形可以獨(dú)立進(jìn)行的放大、平移、顯示、隱藏、更改顏色和名字等操作，使得任意通道波形間的比較尤其方便快捷。脈搏信號(hào)的數(shù)據(jù)保存程序流程圖如圖8(a)所示，最前面為Open/Create/Replace File模塊，file path參數(shù)用于設(shè)置保存或打開(kāi)文件的路徑，該模塊可以打開(kāi)、創(chuàng)建、替換文件，這里選擇的是create or replace參數(shù)，即不存在文件就創(chuàng)建，存在文件就替換該文件；中間的為Write File模塊和Format Into String模塊，用于將實(shí)際壓力值轉(zhuǎn)換為字符串寫(xiě)入文件，Num參數(shù)是寫(xiě)入數(shù)據(jù)的序號(hào)，process value即為實(shí)際壓力值；最后為Close File模塊，用于關(guān)閉文件。
脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊的工作步驟如圖8(b)所示(1)、應(yīng)用Open/Create/Replace File模塊設(shè)置保存或打開(kāi)文件的屬性，(2)、將實(shí)際電壓的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成字符串?dāng)?shù)據(jù)流，(3)、通過(guò)Write File模塊將字符串?dāng)?shù)據(jù)流寫(xiě)入到一打開(kāi)的文件中，(4)、關(guān)閉文件，結(jié)束。
脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊本系統(tǒng)的脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊的LabVIEW程序流程圖如圖9(a)所示。圖形化虛擬儀器編程軟件LabVIEW自身功能強(qiáng)大，環(huán)境友善，但是，對(duì)于一些需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的復(fù)雜應(yīng)用，如小波分析等，LabVIEW顯得有些力不從心。而MATLAB具有很強(qiáng)的工程計(jì)算功能。因此，研究LabVIEW與MATLAB之間的混合編程，使它們?cè)诠δ苌匣パa(bǔ)，減少編程的工作量，提高編程效率，具有實(shí)用價(jià)值。LabVIEW提供了一種相對(duì)容易的方式，即MATLAB Script節(jié)點(diǎn)方式，通過(guò)這種方式，可以在LabVIEW中使用MATLAB強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能。脈搏信號(hào)具有非線性、非平穩(wěn)并且微弱的特點(diǎn)，所以在實(shí)測(cè)中易受干擾，本系統(tǒng)基于小波變換的消除基線漂移、工頻噪聲和肌電噪聲的方法，應(yīng)用LabVIEW和MATLAB對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行消除基線漂移、工頻噪聲和肌電噪聲的預(yù)處理。
脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊的工作步驟如圖9(b)所示(1)、讀取脈搏數(shù)據(jù)，(2)、通過(guò)MATLAB Script節(jié)點(diǎn)方式進(jìn)入MATLAb環(huán)境，(3)、基于小波變換的脈搏信號(hào)去除高頻噪聲，具體方法為將小波分解下的尺度1至尺度3的細(xì)節(jié)分量進(jìn)行統(tǒng)一的軟閾值去噪處理，可去除工頻干擾與肌電干擾等高頻噪聲。最后將經(jīng)過(guò)閾值量化處理后的尺度1至尺度3的細(xì)節(jié)分量與未作處理的尺度4至尺度8的細(xì)節(jié)分量進(jìn)行小波的重構(gòu)，便可得到去除基線漂移、工頻干擾與肌電干擾噪聲后的光滑信號(hào)；(4)、處理后的數(shù)據(jù)在LabVIEW中的Chart子VI顯示；(5)、結(jié)束。
脈搏信號(hào)頻域分析模塊脈搏信號(hào)頻域分析模塊的流程圖如圖10(a)所示。脈搏信號(hào)頻域分析模塊是采用數(shù)字信號(hào)處理頻域分析方法分析人體的脈搏波，將時(shí)域的脈搏波曲線變換到頻域，將一個(gè)復(fù)雜的、周期性變化的脈波分解成不同頻率的諧波，從脈搏波譜中提取與人體生理病理相應(yīng)的信息。該模塊的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)LabVIEW自帶的數(shù)字信號(hào)處理模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(1)、讀取脈搏數(shù)據(jù)后，分別執(zhí)行步驟(2)、步驟(5)；(2)、FFT變換，形成數(shù)組子集；(3)、Z變換，組成以起始位、采樣分辨率、幅值為元素的簇；(4)、生成幅值譜，執(zhí)行步驟(7)；(5)、自功率譜變換，組成以起始位、采樣分辨率、功率為元素的簇；(6)、生成功率譜；(7)、結(jié)束。
脈搏信號(hào)特征點(diǎn)提取模塊脈搏信號(hào)的特征點(diǎn)提取的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是在對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行小波變換的基礎(chǔ)上，根據(jù)脈搏信號(hào)的頻率分布特點(diǎn)，首先重構(gòu)指定的細(xì)節(jié)分量信號(hào)，采用閾值法在重構(gòu)信號(hào)上確定主波P波波峰點(diǎn)的位置。然后根據(jù)P波波峰與其它特征點(diǎn)的位置關(guān)系，分別提取切跡V波波谷點(diǎn)、重搏前波T波波峰點(diǎn)、重搏波D波波峰點(diǎn)和脈搏初始點(diǎn)A。由于特性點(diǎn)提取也采用小波變換算法，所以模塊的實(shí)現(xiàn)也采用脈搏預(yù)處理模塊的實(shí)現(xiàn)方式，即采用LabVIEW和MATLAB混合編程的方式實(shí)現(xiàn)。工作步驟如圖11所示(1)、重構(gòu)指定的細(xì)節(jié)分量信號(hào)，采用閾值法在重構(gòu)信號(hào)上確定主波P波波峰點(diǎn)的位置；(2)、根據(jù)P波波峰與其它特征點(diǎn)的位置關(guān)系，分別提取切跡V波波谷點(diǎn)、重搏前波T波波峰點(diǎn)、重搏波D波波峰點(diǎn)和脈搏初始點(diǎn)A；(3)、結(jié)束。
本發(fā)明的有益效果是，可以準(zhǔn)確地采集記錄人體脈搏波，性能穩(wěn)定，使用方便，無(wú)創(chuàng)無(wú)約束，可連續(xù)記錄，重復(fù)使用性好，為脈搏信息的進(jìn)一步提取提供有利的前提，也為中醫(yī)脈象的研究提供有效的檢測(cè)工具。


圖1是脈搏檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖2是透射式光電脈搏傳感器，圖3是前置放大電路，圖4是濾波模塊，圖5(a)是A/D采集記錄器的電路原理圖，(b)是鍵盤接口的電路原理圖，(c)是液晶顯示器接口的電路原理圖，(e)是實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口的電路原理圖，(f)是A/D轉(zhuǎn)換接口的電路原理圖，圖6(a)是數(shù)據(jù)采集流程圖，(b)是串口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊流程圖，(c)是液晶顯示及鍵盤控制模塊流程圖，(d)是本地存儲(chǔ)模塊流程圖；圖7(a)是用LabVIEW表示的數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的程序的串口操作數(shù)據(jù)流圖，(b)、是串口操作數(shù)據(jù)流圖，圖8(a)、是用LabVIEW表示的脈搏信號(hào)數(shù)據(jù)保存程序框圖，(b)、是脈搏信號(hào)的數(shù)據(jù)保存程序框圖，圖9(a)、是用LabVIEW表示的脈搏信號(hào)預(yù)處理程序框圖，(b)是脈搏信號(hào)預(yù)處理程序框圖，圖10(a)、是用LabVIEW表示的脈搏信號(hào)頻域分析程序框圖，(b)是脈搏信號(hào)頻域分析程序框圖；圖11是脈搏信號(hào)特征點(diǎn)提取流程圖；
其中1——PIN光電二極管，2——紅色發(fā)光二極管，3——遮光指套。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)便攜式連續(xù)記錄脈搏裝置作進(jìn)一步詳細(xì)描述1、光電式脈搏傳感器，如圖2所示光電式脈搏傳感器采用指套透射式結(jié)構(gòu)，遮光指套選3用黑色遮光塑料或橡膠材料制成，選用紅色發(fā)光二極管2作為發(fā)光源，選用低噪聲PIN光電二極管3作為接收元件，接到前置放大器電路中，對(duì)其進(jìn)行放大。
2、前置放大器，如圖3所示前置放大器是一種對(duì)弱電流進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)后級(jí)電路工作的低噪聲前置放大電路，由集成運(yùn)算放大器A1、A2，電阻R1、R2、R3、R4，電容C1、Cp、C2組成，其中電阻R1、電容C1的一個(gè)公共端與集成運(yùn)算放大器A1的同相輸入端、傳感器的一個(gè)輸出端相聯(lián)，另一公共端與電阻R4、集成運(yùn)算放大器A2的輸出端相連；電阻R2、電容Cp的一個(gè)公共端與集成運(yùn)算放大器A1的反相輸入端相連；電阻R2、電容Cp的另一個(gè)公共端與傳感器另一輸出端、集成運(yùn)算放大器A2的同相輸入端相聯(lián)并接地；集成運(yùn)算放大器A1的輸出端經(jīng)電阻R3與集成運(yùn)算放大器A2的反相輸入端、電容C2相連；電容C2的另一端與電阻R4相連。
3、濾波模塊，如圖4所示濾波模塊由集成運(yùn)算放大器A4、A5，電阻R9、R10、R11、R12、R13，電容C5、C6、C7組成的T型陷波器和由集成運(yùn)算放大器A3，電阻R5、R6、R7、R8，電容C3、C4組成的典型的二階壓控型低通濾波器兩部分組成。前置放大器的輸出端通過(guò)電阻R7、R8連接到集成運(yùn)算放大器A3的正向輸入端，電阻R5分別連接于電源地與A3的反向輸入端，C4分別連接于電源地與A3的正向輸入端，R6分別連接于A3的反向輸入端及輸出端，C3分別連接于A3的輸出端及R7、R8之間；A3的輸出端通過(guò)R10、R11與C5、C6的并聯(lián)電路與A4的反向輸入端相連，A4、A5的輸出端與其反向輸入端短接，A5的正向輸入端通過(guò)R13與電源地連接，A5的輸出端通過(guò)C7連接與R7、R8中間，通過(guò)R11連接與C5、C6中間，R12分別與A4的輸出端、A5的正向輸入端相連，A4的輸出端作為濾波模塊的輸出。
4、A/D采集記錄器，如圖5所示所述的A/D采集記錄器如圖5所示，由ATmega64單片機(jī)、PC機(jī)、FRAM鐵電存儲(chǔ)器、可移動(dòng)磁盤存儲(chǔ)器、顯示模塊、鍵盤控制模塊、時(shí)鐘模塊組成；如圖5(a)所示，ATmega64單片機(jī)的管腳3、2分別與U2的11、12腳相連，U2的腳13、14分別與232插口的3、2孔相連，232插口通過(guò)232數(shù)據(jù)線與PC機(jī)相連；ATmega64的腳26、25分別與U6、U7、U8、U9、的5、6腳、U4的17、22腳相連，如圖5(e)所示；U6、U7、U8、U9的7腳分別與U10的15、14、13、12相連；ATmega64單片機(jī)的腳10、11、12、13、14分別與鍵盤接口的腳1、3、5、7、9相連，D7的輸入端與ATmega64單片機(jī)的腳9相連，鍵盤接口與鍵盤相連，如圖5(b)所示；ATmega64單片機(jī)的腳34、33分別與74ALS00的腳1、2相連，74ALS00的腳3與液晶顯示屏接口插座J3的8針相連，ATmega64單片機(jī)的腳51、50、49、48、47、46、45、44、35、36、37、38分別與J3的8、9、10、11、12、13、14、15、16、6、7、1、2針相連，J3與液晶顯示屏相連，如圖5(c)所示；ATmega64單片機(jī)的腳27、28、20分別與U5的腳25、26、9相連，U5的腳4、5、7分別與J4的腳2、3、1相連，J4通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與本地磁盤存儲(chǔ)相連，如圖5(d)所示；ATmega64單片機(jī)的腳61、60、59、58、57、56、55、54分別與接口插座ADCON的1、3、5、7、9、11、13、15針相連，濾波模塊的輸出與接口插座ADCON相連，如圖5(f)所示。
數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集主要完成模擬信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入存儲(chǔ)寄存器。該模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的采集通道和采樣頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)采集的結(jié)果保存到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，等待傳輸、存儲(chǔ)或者數(shù)據(jù)處理。考慮實(shí)際應(yīng)用，脈搏信號(hào)頻帶寬度為0～40Hz，故采樣頻率設(shè)定為250Hz，數(shù)據(jù)采集任務(wù)按以下步驟進(jìn)行，如圖6(a)所示；(1)、開(kāi)始，設(shè)定采樣頻率；(2)、定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)化；(3)、判斷A/D轉(zhuǎn)化是否結(jié)束，如果否，返回步驟(3)；(4)、定時(shí)器定時(shí)是否結(jié)束，如果否，返回步驟(4)；(5)、將數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)并發(fā)送，返回步驟(2)。
串口數(shù)據(jù)傳輸串口數(shù)據(jù)傳輸與上述工作過(guò)程類似，啟動(dòng)任務(wù)后等待緩沖區(qū)滿的消息(消息由數(shù)據(jù)采集中斷程序發(fā)出)，然后進(jìn)行發(fā)送。由流程圖可見(jiàn)，單片機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊是采用這種相互“握手”應(yīng)答的通訊方式基本可以保證數(shù)據(jù)的可靠性與正確性。單片機(jī)與上位機(jī)之間采用的是異步串行通訊方式，波特率設(shè)定為9600bit/s，在數(shù)據(jù)通訊這個(gè)環(huán)節(jié)基本還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，由此可以證明這種上位機(jī)與下位機(jī)交互“握手”的通訊方式的可靠性是很高的。串口數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)按以下步驟進(jìn)行，如圖6(b)所示。
(1)、關(guān)閉中斷；(2)、判斷上位機(jī)是否響應(yīng)；如果否，執(zhí)行步驟(6)；(3)、發(fā)送數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)效驗(yàn)，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)是否完成，如果是，執(zhí)行步驟(5)；(4)、重新發(fā)送數(shù)據(jù)，并返回步驟(3)；(5)、開(kāi)中斷，執(zhí)行步驟(7)；(6)、出錯(cuò)處理；
(7)、結(jié)束。
液晶顯示及鍵盤控制液晶顯示及鍵盤控制用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模式選擇。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后顯示菜單，通過(guò)按鍵選擇工作模式。液晶顯示及鍵盤控制按以下步驟進(jìn)行，如圖6(c)所示。
(1)、顯示屏顯示菜單；(2)、判斷是否有鍵按下，如果否，返回步驟(2)；(3)、讀取鍵值，單片機(jī)狀態(tài)判斷，刷新顯示屏，判斷是否按下確認(rèn)鍵，如果否，返回步驟(2)；(4)、系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。
本地存儲(chǔ)本地存儲(chǔ)是按以下步驟進(jìn)行，如圖6(d)所示(1)、程序開(kāi)始，初始化CH375，設(shè)置USB工作模式；(2)、判斷U盤是否準(zhǔn)備好，如果否，返回步驟(2)；(3)、查詢U盤信息，判斷目標(biāo)文件是否存在，如果否，執(zhí)行步驟(6)；(4)、查詢文件屬性，設(shè)置文件屬性；(5)、判斷以字節(jié)為單位向文件讀寫(xiě)數(shù)據(jù)是否完成，如果否，返回步驟(5)；如果是，執(zhí)行步驟(8)；(6)、新建文件，設(shè)置文件屬性；(7)、判斷以字節(jié)為單位向文件讀寫(xiě)數(shù)據(jù)是否完成，如果否，返回步驟(7)；(8)、關(guān)閉文件；(9)、判斷U盤是否拔出，如果否，返回步驟(9)；(10)、結(jié)束。
5、電源模塊便攜式連續(xù)記錄脈搏裝置采用24V直流供電。
6、PC機(jī)內(nèi)嵌入的LabVIEW為上位PC機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用LabVIEW的開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)串口通訊、脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)、脈搏信號(hào)預(yù)處理、脈搏信號(hào)頻域分析的功能。
串口模塊PC機(jī)內(nèi)嵌入的LabVIEW為上位PC機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用VISA實(shí)現(xiàn)與下位單片機(jī)的串口通訊。串口通訊的用LabVIEW表示的數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的程序流程框圖如圖7(a)所示。LabVIEW的串口通訊VI位于Instrument I/O Platte的Serial中，LabVIEW提供了一組(共5個(gè))串行口通信子VI控件來(lái)承擔(dān)對(duì)編程的支持，它們依次是VISA Configure Serial Port；VISA Write；VISA Read；VISA Close。通過(guò)對(duì)這幾個(gè)功能模塊的配置和連接，就能開(kāi)發(fā)出符合要求的LabVIEW串行口通信軟件。首先需要調(diào)用VISA Configure Serial Port完成串口參數(shù)的設(shè)置，包括串口資源分配、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位和流控等。如果初始化沒(méi)有問(wèn)題，就可以使用這個(gè)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。發(fā)送數(shù)據(jù)使用VISA Write，接收數(shù)據(jù)使用VISA Read。在某些特殊情況下，需要設(shè)置串口接收/發(fā)送緩沖區(qū)的大小，此時(shí)可以使用VISA Set I/O BufferSize，而使用VISA Flush I/O Buffer則可以清空接收與發(fā)送緩沖區(qū)。在串口使用結(jié)束后，使用VISA Close結(jié)束與VISA resource name指定的串口之間的會(huì)話。
串口通訊模塊的工作步驟如圖7(b)所示(1)、調(diào)用VISA Configure Serial Port完成串口通訊的配置，初始化串口，使用VISA Bytesat Serial Port設(shè)置串口接收緩沖區(qū)大??；(2)、判斷采集數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是否寫(xiě)滿，如果否，返回步驟(2)；(3)、讀取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)；判斷通信是否停止，如果否，返回步驟(2)；(4)、結(jié)束會(huì)話，停止線程，并結(jié)束。
脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊采用了LabVIEW的數(shù)字示波器模塊進(jìn)行顯示，對(duì)于顯示的波形可以獨(dú)立進(jìn)行的放大、平移、顯示、隱藏、更改顏色和名字等操作，使得任意通道波形間的比較尤其方便快捷。脈搏信號(hào)的數(shù)據(jù)保存程序流程圖如圖8(a)所示，最前面為Open/Create/Replace File模塊，file path參數(shù)用于設(shè)置保存或打開(kāi)文件的路徑，該模塊可以打開(kāi)、創(chuàng)建、替換文件，這里選擇的是create or replace參數(shù)，即不存在文件就創(chuàng)建，存在文件就替換該文件；中間的為Write File模塊和Format Into String模塊，用于將實(shí)際壓力值轉(zhuǎn)換為字符串寫(xiě)入文件，Num參數(shù)是寫(xiě)入數(shù)據(jù)的序號(hào)，process value即為實(shí)際壓力值；最后為Close File模塊，用于關(guān)閉文件。
脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊的工作步驟如圖8(b)所示(1)、應(yīng)用Open/Create/Replace File模塊設(shè)置保存或打開(kāi)文件的屬性，(2)、將實(shí)際電壓的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成字符串?dāng)?shù)據(jù)流，(3)、通過(guò)Write File模塊將字符串?dāng)?shù)據(jù)流寫(xiě)入到一打開(kāi)的文件中，(4)、關(guān)閉文件，結(jié)束。
脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊本系統(tǒng)的脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊的LabVIEW程序流程圖如圖9(a)所示。圖形化虛擬儀器編程軟件LabVIEW自身功能強(qiáng)大，環(huán)境友善，但是，對(duì)于一些需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的復(fù)雜應(yīng)用，如小波分析等，LabVIEW顯得有些力不從心。而MATLAB具有很強(qiáng)的工程計(jì)算功能。因此，研究LabVIEW與MATLAB之間的混合編程，使它們?cè)诠δ苌匣パa(bǔ)，減少編程的工作量，提高編程效率，具有實(shí)用價(jià)值。LabVIEW提供了一種相對(duì)容易的方式，即MATLAB Script節(jié)點(diǎn)方式，通過(guò)這種方式，可以在LabVIEW中使用MATLAB強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能。脈搏信號(hào)具有非線性、非平穩(wěn)并且微弱的特點(diǎn)，所以在實(shí)測(cè)中易受干擾，本系統(tǒng)基于小波變換的消除基線漂移、工頻噪聲和肌電噪聲的方法，應(yīng)用LabVIEW和MATLAB對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行消除基線漂移、工頻噪聲和肌電噪聲的預(yù)處理。
脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊的工作步驟如圖9(b)所示(1)、讀取脈搏數(shù)據(jù)，(2)、通過(guò)MATLAB Script節(jié)點(diǎn)方式進(jìn)入MATLAb環(huán)境，(3)、基于小波變換的脈搏信號(hào)去除高頻噪聲，具體方法為將小波分解下的尺度1至尺度3的細(xì)節(jié)分量進(jìn)行統(tǒng)一的軟閾值去噪處理，可去除工頻干擾與肌電干擾等高頻噪聲。最后將經(jīng)過(guò)閾值量化處理后的尺度1至尺度3的細(xì)節(jié)分量與未作處理的尺度4至尺度8的細(xì)節(jié)分量進(jìn)行小波的重構(gòu)，便可得到去除基線漂移、工頻干擾與肌電干擾噪聲后的光滑信號(hào)；(4)、處理后的數(shù)據(jù)在LabVIEW中的Chart子VI顯示；(5)、結(jié)束。
脈搏信號(hào)頻域分析模塊脈搏信號(hào)頻域分析模塊的流程圖如圖10(a)所示。脈搏信號(hào)頻域分析模塊是采用數(shù)字信號(hào)處理頻域分析方法分析人體的脈搏波，將時(shí)域的脈搏波曲線變換到頻域，將一個(gè)復(fù)雜的、周期性變化的脈波分解成不同頻率的諧波，從脈搏波譜中提取與人體生理病理相應(yīng)的信息。該模塊的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)LabVIEW自帶的數(shù)字信號(hào)處理模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
脈搏信號(hào)頻域分析模塊的工作步驟如圖10(b)所示(1)、讀取脈搏數(shù)據(jù)后，分別執(zhí)行步驟(2)、步驟(5)；(2)、FFT變換，形成數(shù)組子集；(3)、Z變換，組成以起始位、采樣分辨率、幅值為元素的簇；(4)、生成幅值譜，執(zhí)行步驟(7)；(5)、自功率譜變換，組成以起始位、采樣分辨率、功率為元素的簇；(6)、生成功率譜；(7)、結(jié)束。
脈搏信號(hào)特征點(diǎn)提取模塊脈搏信號(hào)的特征點(diǎn)提取的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是在對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行小波變換的基礎(chǔ)上，根據(jù)脈搏信號(hào)的頻率分布特點(diǎn)，首先重構(gòu)指定的細(xì)節(jié)分量信號(hào)，采用閾值法在重構(gòu)信號(hào)上確定主波P波波峰點(diǎn)的位置。然后根據(jù)P波波峰與其它特征點(diǎn)的位置關(guān)系，分別提取切跡V波波谷點(diǎn)、重搏前波T波波峰點(diǎn)、重搏波D波波峰點(diǎn)和脈搏初始點(diǎn)A。由于特性點(diǎn)提取也采用小波變換算法，所以模塊的實(shí)現(xiàn)也采用脈搏預(yù)處理模塊的實(shí)現(xiàn)方式，即采用LabVIEW和MATLAB混合編程的方式實(shí)現(xiàn)；工作步驟如圖11所示(1)、重構(gòu)指定的細(xì)節(jié)分量信號(hào)，采用閾值法在重構(gòu)信號(hào)上確定主波P波波峰點(diǎn)的位置；(2)、根據(jù)P波波峰與其它特征點(diǎn)的位置關(guān)系，分別提取切跡V波波谷點(diǎn)、重搏前波T波波峰點(diǎn)、重搏波D波波峰點(diǎn)和脈搏初始點(diǎn)A；(3)、結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種便攜式連續(xù)記錄人體脈搏信號(hào)的檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置是由光電式脈搏傳感器、前置放大器、濾波模塊、A/D采集記錄器和電源模塊組成；前置放大器分別與光電式脈搏傳感器、濾波模塊相連，濾波模塊分別與光電式脈搏傳感器、A/D采集記錄器相連，電源為光電式脈搏傳感器、前置放大器、濾波模塊、A/D采集記錄器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的光電式脈搏傳感器由紅色發(fā)光二極管，光電二極管，遮光指套組成，紅色發(fā)光二極管、光電二極管分別放置于遮光指套的夾層內(nèi)，位置相對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的A/D采集記錄器工作包括ATmega64單片機(jī)、PC機(jī)、FRAM鐵電存儲(chǔ)器、可移動(dòng)磁盤存儲(chǔ)器、顯示模塊、鍵盤控制模塊、時(shí)鐘模塊；ATmega64單片機(jī)的管腳3、2分別與U2的11、12腳相連，U2的腳13、14分別與232插口的3、2孔相連，232插口通過(guò)232數(shù)據(jù)線與PC機(jī)相連；ATmega64的腳26、25分別與U6、U7、U8、U9、的5、6腳、U4的17、22腳相連；U6、U7、U8、U9的7腳分別與U10的15、14、13、12相連；ATmega64單片機(jī)的腳10、11、12、13、14分別與鍵盤接口的腳1、3、5、7、9相連，D7的輸入端與ATmega64單片機(jī)的腳9相連，鍵盤接口與鍵盤相連；ATmega64單片機(jī)的腳34、33分別與74ALS00的腳1、2相連，74ALS00的腳3與液晶顯示屏接口插座J3的8針相連，ATmega64單片機(jī)的腳51、50、49、48、47、46、45、44、35、36、37、38分別與J3的8、9、10、11、12、13、14、15、16、6、7、1、2針相連，J3與液晶顯示屏相連；ATmega64單片機(jī)的腳27、28、20分別與U5的腳25、26、9相連，U5的腳4、5、7分別與J4的腳2、3、1相連，J4通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與本地磁盤存儲(chǔ)相連；ATmega64單片機(jī)的腳61、60、59、58、57、56、55、54分別與接口插座ADCON的1、3、5、7、9、11、13、15針相連，濾波模塊的輸出與接口插座ADCON相連；A/D采集記錄器選用ATmega64單片機(jī)為主控制器，實(shí)現(xiàn)采集、存儲(chǔ)、通訊等功能，采用其內(nèi)部集成的逐次逼近型10位A/D轉(zhuǎn)換器完成脈搏信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、串口數(shù)據(jù)傳輸、液晶顯示及鍵盤控制、本地存儲(chǔ)的功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集按以下步驟進(jìn)行(1)、開(kāi)始，設(shè)定采樣頻率；(2)、定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)化；(3)、判斷A/D轉(zhuǎn)化是否結(jié)束，如果否，返回步驟(3)；(4)、定時(shí)器定時(shí)是否結(jié)束，如果否，返回步驟(4)；(5)、將數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)并發(fā)送，返回步驟(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的本地存儲(chǔ)是按以下步驟進(jìn)行(1)、程序開(kāi)始，初始化CH375，設(shè)置USB工作模式；(2)、判斷U盤是否準(zhǔn)備好，如果否，返回步驟(2)；(3)、查詢U盤信息，判斷目標(biāo)文件是否存在，如果否，執(zhí)行步驟(6)；(4)、查詢文件屬性，設(shè)置文件屬性；(5)、判斷以字節(jié)為單位向文件讀寫(xiě)數(shù)據(jù)是否完成，如果否，返回步驟(5)；如果是，執(zhí)行步驟(8)；(6)、新建文件，設(shè)置文件屬性；(7)、判斷以字節(jié)為單位向文件讀寫(xiě)數(shù)據(jù)是否完成，如果否，返回步驟(7)；(8)、關(guān)閉文件；(9)、判斷U盤是否拔出，如果否，返回步驟(9)；(10)、結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的PC機(jī)內(nèi)嵌入的LabVIEW為上位PC機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用LabVIEW的開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)串口通訊、脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)、脈搏信號(hào)預(yù)處理、脈搏信號(hào)頻域分析、脈搏信號(hào)特征點(diǎn)提取的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊工作過(guò)程是最前面為Open/Create/Replace File模塊，file path參數(shù)用于設(shè)置保存或打開(kāi)文件的路徑，該模塊可以打開(kāi)、創(chuàng)建、替換文件，這里選擇的是create orreplace參數(shù)，即不存在文件就創(chuàng)建，存在文件就替換該文件；中間的為Write File模塊和Format Into String模塊，用于將實(shí)際壓力值轉(zhuǎn)換為字符串寫(xiě)入文件，Num參數(shù)是寫(xiě)入數(shù)據(jù)的序號(hào)，process value即為實(shí)際壓力值；最后為Close File模塊，用于關(guān)閉文件；脈搏信號(hào)實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)模塊的工作步驟如下所示(1)、應(yīng)用Open/Create/Replace File模塊設(shè)置保存或打開(kāi)文件的屬性，(2)、將實(shí)際電壓的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成字符串?dāng)?shù)據(jù)流，(3)、通過(guò)Write File模塊將字符串?dāng)?shù)據(jù)流寫(xiě)入到一打開(kāi)的文件中，(4)、關(guān)閉文件，結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊工作過(guò)程是LabVIEW與MATLAB之間的混合編程，LabVIEW提供了一種相對(duì)容易的方式，即MATLAB Script節(jié)點(diǎn)方式，通過(guò)這種方式，可以在LabVIEW中使用MATLAB強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能；脈搏信號(hào)預(yù)處理模塊的工作步驟如下所示(1)、讀取脈搏數(shù)據(jù)；(2)、通過(guò)MATLAB Script節(jié)點(diǎn)方式進(jìn)入MATLAb環(huán)境；(3)、基于小波變換的脈搏信號(hào)去除高頻噪聲，具體方法為將小波分解下的尺度1至尺度3的細(xì)節(jié)分量進(jìn)行統(tǒng)一的軟閾值去噪處理，可去除工頻干擾與肌電干擾等高頻噪聲；最后將經(jīng)過(guò)閾值量化處理后的尺度1至尺度3的細(xì)節(jié)分量與未作處理的尺度4至尺度8的細(xì)節(jié)分量進(jìn)行小波的重構(gòu)，便可得到去除基線漂移、工頻干擾與肌電干擾噪聲后的光滑信號(hào)；(4)、處理后的數(shù)據(jù)在LabVIEW中的Chart子VI顯示；(5)、結(jié)束。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的脈搏信號(hào)頻域分析模塊的工作過(guò)程是脈搏信號(hào)頻域分析模塊是采用數(shù)字信號(hào)處理頻域分析方法分析人體的脈搏波，將時(shí)域的脈搏波曲線變換到頻域，將一個(gè)復(fù)雜的、周期性變化的脈波分解成不同頻率的諧波，從脈搏波譜中提取與人體生理病理相應(yīng)的信息；該模塊的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)LabVIEW自帶的數(shù)字信號(hào)處理模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)；脈搏信號(hào)頻域分析模塊的工作步驟如下所示(1)、讀取脈搏數(shù)據(jù)后，分別執(zhí)行步驟(2)、步驟(5)；(2)、FFT變換，形成數(shù)組子集；(3)、Z變換，組成以起始位、采樣分辨率、幅值為元素的簇；(4)、生成幅值譜，執(zhí)行步驟(7)；(5)、自功率譜變換，組成以起始位、采樣分辨率、功率為元素的簇；(6)、生成功率譜；(7)、結(jié)束。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，其特征在于所述的脈搏信號(hào)特征點(diǎn)提取模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，首先重構(gòu)指定的細(xì)節(jié)分量信號(hào)，采用閾值法在重構(gòu)信號(hào)上確定主波P波波峰點(diǎn)的位置；然后根據(jù)P波波峰與其它特征點(diǎn)的位置關(guān)系，分別提取切跡V波波谷點(diǎn)、重搏前波T波波峰點(diǎn)、重搏波D波波峰點(diǎn)和脈搏初始點(diǎn)A；模塊的實(shí)現(xiàn)也采用脈搏預(yù)處理模塊的實(shí)現(xiàn)方式，即采用LabVIEW和MATLAB混合編程的方式實(shí)現(xiàn)；工作步驟如圖11所示(1)、重構(gòu)指定的細(xì)節(jié)分量信號(hào)，采用閾值法在重構(gòu)信號(hào)上確定主波P波波峰點(diǎn)的位置；(2)、根據(jù)P波波峰與其它特征點(diǎn)的位置關(guān)系，分別提取切跡V波波谷點(diǎn)、重搏前波T波波峰點(diǎn)、重搏波D波波峰點(diǎn)和脈搏初始點(diǎn)A；(3)、結(jié)束。
全文摘要
一種便攜式連續(xù)記錄脈搏檢測(cè)裝置，包括光電式脈搏傳感器、前置放大器、濾波模塊、A/D采集記錄器和電源模塊，前置放大器分別與光電式脈搏傳感器、濾波模塊相連，濾波模塊分別與光電式脈搏傳感器、A/D采集記錄器相連，電源為光電式脈搏傳感器、前置放大器、濾波模塊、A/D采集記錄器供電；該裝置及其分析方法可以準(zhǔn)確地采集記錄人體脈搏波，性能穩(wěn)定，使用方便，無(wú)創(chuàng)無(wú)約束，可連續(xù)記錄，重復(fù)使用性好。
文檔編號(hào)A61B5/02GK101036576SQ200710011169
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月29日
發(fā)明者韓清凱, 王黎, 沙娜, 侯碩 申請(qǐng)人:東北大學(xué)