基于單片機設計的脈搏測量儀

摘要：主要介紹了數字式脈搏計的具體實現方法，利用光電傳感器產生脈沖信號，經過放大整形后，輸入單片機內進行相應的控制，從而測量出一分鐘內的脈搏跳動次數，快捷方便。通過觀測脈搏信號，可以對人體的健康進行檢查，通常被用于保健中心和醫(yī)院。關鍵詞：脈搏計；脈沖信號；光電傳感器；單片機0 引言 脈搏測試儀是用來測量一個人脈搏跳動次數的電子儀器，也是心電圖的主要組成部分，因此，在現代醫(yī)學上具有重要的作用。目前檢測脈搏的儀器雖然很多，但是能實現精確測量、精確顯示且計時功能準確等多種功能的便攜式全數字脈搏測量裝置很少。隨著人們生活環(huán)境和經濟條件的改善，以及文化素質的提高，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。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，認識、預防及早期發(fā)現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，歷來都受到中外醫(yī)學界的重視。幾乎世界上所有的民族都用過“摸脈”作為診斷疾病的手段。脈搏波所呈現出的形態(tài)(波形)、強度(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中許多生理病理的血流特征，因此對脈搏波采集和處理具有很高的醫(yī)學價值和應用前景。但人體的生物信號多屬于強噪聲背景下的低頻弱信號， 脈搏波信號更是低頻微弱的非電生理信號，必需經過放大和后級濾波以滿足采集的要求。1 基本結構模塊1．1 脈搏波檢測電路 目前脈搏波檢測系統有以下幾種檢測方法：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變式脈搏傳感器。近年來光電檢測技術在臨床醫(yī)學應用中發(fā)展很快，這主要是由于光能避開強烈的電磁干擾，具有很高的絕緣性，且可非侵入地檢測病人各種癥狀信息。用光電法提取指尖脈搏光信息受到了從事生物醫(yī)學儀器工作的專家和學者的重視。本系統設計了指套式的透射型光電傳感器，實現了光電隔離，減少了對后級模擬電路的干擾。 傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。所用光電式傳感器由發(fā)光二級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。由于手指動脈血在血液循環(huán)過程中呈周期性的脈動變化，所以它對光的吸收和衰減也是周期性脈動的，于是光敏二極管輸出信號的變化也就反映了動脈血的脈動變化。1．2 脈搏信號拾取電路 紅外接收二極管在紅外光的照射下能產生電能，單個二極管能產生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，產生的發(fā)射強度就越大。在圖1中，R0選100 Ω是基于紅外接收二極管感應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的信號。反之，R0過小，通過的電流偏大，紅外接收二極管也不能準確地辨別有脈搏和無脈搏時的信號。當紅外發(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，IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位，Vi為“0”。當手指處于測量位置時，會出現二種情況：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的暗電流會造成Vi電位略低于2．5V。二是有脈期，當有跳動的脈搏時，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。

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