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基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的脈搏測(cè)量儀

來源:網(wǎng)絡(luò) 2022-02-02 09:00:12

摘要:主要介紹了數(shù)字式脈搏計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)方法,利用光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號(hào),經(jīng)過放大整形后,輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的控制,從而測(cè)量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動(dòng)次數(shù),快捷方便。通過觀測(cè)脈搏信號(hào),可以對(duì)人體的健康進(jìn)行檢查,通常被用于保健中心和醫(yī)院。關(guān)鍵詞:脈搏計(jì);脈沖信號(hào);光電傳感器;單片機(jī)0 引言 脈搏測(cè)試儀是用來測(cè)量一個(gè)人脈搏跳動(dòng)次數(shù)的電子儀器,也是心電圖的主要組成部分,因此,在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上具有重要的作用。目前檢測(cè)脈搏的儀器雖然很多,但是能實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量、精確顯示且計(jì)時(shí)功能準(zhǔn)確等多種功能的便攜式全數(shù)字脈搏測(cè)量裝置很少。隨著人們生活環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件的改善,以及文化素質(zhì)的提高,其生活方式,保健需求以及疾病種類、治療措施等發(fā)生了明顯的變化。但在目前,我國的心腦血管疾病仍呈逐年上升趨勢(shì)。其發(fā)病率和死亡率均居各種疾病之首,是人類死亡的主要原因之一。因此,認(rèn)識(shí)、預(yù)防及早期發(fā)現(xiàn)這些疾病是十分必要的。 從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù),歷來都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。幾乎世界上所有的民族都用過“摸脈”作為診斷疾病的手段。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)(波形)、強(qiáng)度(波幅)、速率(波速)和節(jié)律(周期)等方面的綜合信息,在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征,因此對(duì)脈搏波采集和處理具有很高的醫(yī)學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。但人體的生物信號(hào)多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻弱信號(hào), 脈搏波信號(hào)更是低頻微弱的非電生理信號(hào),必需經(jīng)過放大和后級(jí)濾波以滿足采集的要求。1 基本結(jié)構(gòu)模塊1.1 脈搏波檢測(cè)電路 目前脈搏波檢測(cè)系統(tǒng)有以下幾種檢測(cè)方法:光電容積脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應(yīng)變式脈搏傳感器。近年來光電檢測(cè)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快,這主要是由于光能避開強(qiáng)烈的電磁干擾,具有很高的絕緣性,且可非侵入地檢測(cè)病人各種癥狀信息。用光電法提取指尖脈搏光信息受到了從事生物醫(yī)學(xué)儀器工作的專家和學(xué)者的重視。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了指套式的透射型光電傳感器,實(shí)現(xiàn)了光電隔離,減少了對(duì)后級(jí)模擬電路的干擾。 傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。所用光電式傳感器由發(fā)光二級(jí)管和光敏二極管組成,其工作原理是:發(fā)光二極管發(fā)出的光透射過手指,經(jīng)過手指組織的血液吸收和衰減,由光敏二極管接收。由于手指動(dòng)脈血在血液循環(huán)過程中呈周期性的脈動(dòng)變化,所以它對(duì)光的吸收和衰減也是周期性脈動(dòng)的,于是光敏二極管輸出信號(hào)的變化也就反映了動(dòng)脈血的脈動(dòng)變化。1.2 脈搏信號(hào)拾取電路 紅外接收二極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能,單個(gè)二極管能產(chǎn)生0.4_V電壓,0.5mA電流。BPW83型紅外接收二極管和IR333型紅外發(fā)射二極管工作波長都是940nm,在指夾中,紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管相對(duì)擺放以獲得最佳的指向特性。紅外發(fā)射二極管中的電流越大,發(fā)射角度越小,產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度就越大。在圖1中,R0選100 Ω是基于紅外接收二極管感應(yīng)紅外光靈敏度考慮的。R0過大,通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小,PBW83型紅外接收二極管無法區(qū)別有脈搏和無脈搏時(shí)的信號(hào)。反之,R0過小,通過的電流偏大,紅外接收二極管也不能準(zhǔn)確地辨別有脈搏和無脈搏時(shí)的信號(hào)。當(dāng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光直接照射到紅外接收二極管上時(shí),IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位,Vi為“0”。當(dāng)手指處于測(cè)量位置時(shí),會(huì)出現(xiàn)二種情況:一是無脈期,雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光,但是,由于紅外接收二極管中存在暗電流,仍有1 μA的暗電流會(huì)造成Vi電位略低于2.5V。二是有脈期,當(dāng)有跳動(dòng)的脈搏時(shí),血脈使手指透光性變差,紅外接收二極管中的暗電流減小,Vi電位上升。

關(guān)鍵詞: 測(cè)量儀 脈搏 設(shè)計(jì) 單片機(jī) 基于

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