一种人体多路脉搏波信号采集系统技术方案

一种人体多路脉搏波信号采集系统，包括：压电式脉搏传感器、辅助固定装置，顺序连接的多路选择模块、前置放大器和基线校正模块、高通滤波和低通滤波模块、50赫兹陷波模块、后置放大模块、AD转换控制模块和上位机，以及电源模块；压电式脉搏传感器的输出连接多路选择模块，AD转换和控制模块的输出接多路选择模块；本发明专利技术系统解决了脉搏传感器的位置相关性的问题，测量数据可重复性好；可以准确定时定量地采集并且记录多个位置的人体脉搏信号，性能稳定，使用方便，对人体没有创伤，可以连续记录，为脉搏波进一步研究提供有利条件，也为中医脉象的研究提供了有效的工具和方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物信号采集
，尤其是一种人体多路脉搏波信号采集系统。
技术介绍
在医院临床监护以及日常的中老年保健中，脉搏是一项基本的生命指标，因而脉搏测量是最常见的生命特征的提取。现有技术已知的脉搏测量可分为侵入式测量脉搏和非侵入式测量脉搏方法，侵入式测量脉搏比较准确，可靠，但其技术要求高，具有一定的创伤性，非侵入式测量脉搏的主要是采用压力传感器提取人体显著动脉部位的脉搏，经过信号预处理，模拟数字转换后，直接利用脉搏波进行分析处理与提取特征，计算相关参数，操作简单，无痛苦，在临床上广泛使用。脉搏信号具有以下的具体特点(1)强干扰下的微弱信号，由于脉搏信号幅度很小，大约是毫伏的数量级范围。因此，很容易引入干扰，这些干扰有来自50HZ的工频干扰， 有来自肌体抖动、精神紧张带来的假象信号等。( 频率低但是能量相对集中的信号，大部分频率范围分布在20HZ以下的低频段。(3)复杂且易变的随机信号。目前的各种脉象检测装置，要求被测试者保持绝对安静和静止状态，稍有干扰，即对脉图产生严重的影响，进而影响检测的准确性，故难以推广。一般的PVdf材质的压电传感器外壳为金属铜质，如果直接固定在人体的桡动脉处，要求传感器精确定位在有脉搏波存在的体表动脉处，才能有脉搏信号输出，具有位置的相关性。
技术实现思路
本专利技术旨在解决的根本技术问题在于提供一种准确提取脉搏信号并加以处理的人体多路脉搏波信号采集系统，并由此分析、推演出所需的信息供医生准确诊断。针对以上根本技术问题，本专利技术相应的解决技术方案是 一种人体多路脉搏波信号采集系统，其特征在于包括压电式脉搏传感器、辅助固定装置、多路选择模块、前置放大器和基线校正模块、高通滤波和低通滤波模块、50赫兹陷波模块、后置放大模块、AD转换控制模块、上位机和电源模块；压电式脉搏传感器的输出连接多路选择模块，多路选择模块、前置放大器和基线校正模块、高通滤波和低通滤波模块、50赫兹陷波模块、后置放大模块、AD转换控制模块与上位机顺序连接，AD转换和控制模块的输出接多路选择模块； 所述压电式脉搏传感器，用以检测脉搏波输出信号；桡动脉脉搏波检测传感器固定装置，包括用于夹持手腕的腕带和腕带上的环形卡置槽，安装压电式脉搏传感器安装在环形卡置槽内，腕带两端具有卡环，所述腕带为一个全封闭液体橡胶囊袋，该胶囊外形为扁平带状，橡胶壁厚为0. 2 1. 2mm，囊袋中的空腔高度为2 3mm，桡动脉脉搏波检测传感器的感应面贴于胶囊上壁；前置放大器和基线校正模块，用以对脉搏信号进行一次放大，并通过基线校正电路对脉搏波进行基线校正，包括差分放大器AD620，差分放大器AD620的第1、第8管脚与第一电阻Rl相接，第7管脚连接+5V的电源，第7管脚与电源之间接第一去耦电容Cl，第4管脚连接-5V的电源，第4管脚与电源之间接第二去耦电容C2，第2和第3管脚为差分信号输入端，差分信号输入端接入第六电阻R6和第七电阻R7，脉传感器的输出信号通过第六电阻 R6、第七电阻R7接第2和第3管脚，从第6管脚输出放大后的电压值；高通滤波和低通滤波模块、50赫兹陷波模块和后置放大模块，用以滤除脉搏信号中的干扰和对脉搏信号进行二次放大处理；所述高通滤波和低通滤波模块由集成运算放大器TL084的第一路放大器以及第八电阻R8、第九电阻R9、第四电容C4、第五电容C5所构成，经过前置放大以及基线校正后的脉搏信号通第四电容C4、第五电容C5跟TL084的第3管脚相接，TL084的第1管脚和第2管脚相接，作为高通滤波模块的输出GT_0UT ；低通滤波模块由第十电阻R10、第十一电阻R11、第六电容C6、第七电容C7以及TL084的第二路放大器所构成，低通滤波模块的输入跟高通滤波模块的输出GT_0UT相接，GT_0UT经过第i^一电阻Rl 1、第十电阻RlO与TL084的第5管脚相接，经过第i^一电阻R11、第七电容C7与TL084的第6管脚相接，TL084的第7管脚为低通滤波模块的输出DT_0UT ；50Hz陷波器为集成运算放大器TL084的第3路放大器以及第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第八电容C8构成的双T型带阻陷波器，其中陷波器的输入跟低通滤波模块的输出DT_0UT相接，DT_0UT经过由第十二电阻 R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第八电容C8所构成的电路后，跟TL084的第10管脚相接，TL084的第8和第9管脚相接为陷波器的输出YB_ OUT ；后置放大模块由集成运算放大器TL084的第4路放大器以及第十七电阻R17、第十八电阻R18、第九电容C9所构成，后置放大模块的输入是陷波器电路的输出YB_0UT，YB_0UT跟集成运算放大器TL084的第13管脚相接，第九电容C9和第十七电阻R17并接在TL084的第12和第14管脚，然后跟第十八电阻R18串接，后置放大模块的输出为TL084的第14管脚，标记为RESULT，该信号跟AD转换装置器相接；AD转换控制模块，用以通过模拟数字转换电路将模拟脉搏信号转换成数字脉搏信号，由数据采集卡USB-6008以及多路转换器MAX306所构成，USB-6008的数字量输出第17’ 18，19，20管脚分别与多路选择开关MAX306的地址线第17’ 16，15，14管脚相接， USB-6008的第21管脚接MAX306的第18号管脚。USB-6008的第31，32号管脚跟MAX306 的第1，12号管脚相接；上位机用于通过USB2. 0串行通信获得数字脉搏信号。 本专利技术使用时，将脉搏传感器辅助固定装置佩带在手腕处的桡动脉处，由压电式脉搏传感器测得脉搏信号，经过前置放大器对脉搏信号进行一次放大，经过基线校正电路对脉搏波进行基线校正，通过高通滤波和低通滤波模块和后置放大模块滤除脉搏信号中的干扰和对脉搏信号进行二次放大处理，再由AD转换控制模块将模拟脉搏信号转换成数字脉搏信号，然后经过高速USB2.0串行通信将数字脉搏信号传输到上位机当中，实现脉搏波信号的准确记录和分析。所述上位机还包括一脉搏信号分析处理模块，脉搏信号分析处理模块包括脉搏信号定时定量采集和在线显示存储模块。脉搏信号分析处理模块工作步骤如下(1).设置参数，包括通讯设备选择，采样频率，文件保存路径等。(2).启动程序，开启定时程序，判断所设定的开始采集的时间是否到达，如果否， 则等待，继续查询。(3).启动采集卡，采集脉搏波信号，并同时将脉搏波信号进行显示，以及存储。(4).判断当前的批次采集是否结束，如果否，返回步骤(3)。(5).判断所有的批次是否完成，如果否返回步骤(2)。(6).结束会话，停止线程，关闭文件，并结束。本专利技术有益效果在于通过脉搏传感器辅助固定装置解决了脉搏传感器的位置相关性的问题，可重复性好；测得的信号经过前置放大器和基线校正模块、高通滤波和低通滤波模块、50赫兹陷波模块、后置放大模块处理，可以准确、定时、定量地采集并且记录多个位置的人体脉搏信号，性能稳定，使用方便，对人体没有创伤，可以连续记录，为脉搏波的进一步研究提供了有利的条件，也为中医脉象的研究提供了有效的工具和方法。附图说明图1是本专利技术人体多路本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种人体多路脉搏波信号采集系统，其特征在于包括：压电式脉搏传感器、辅助固定装置、多路选择模块、前置放大器和基线校正模块、高通滤波和低通滤波模块、５０赫兹陷波模块、后置放大模块、ＡＤ转换控制模块、上位机和电源模块；压电式脉搏传感器的输出连接多路选择模块，多路选择模块、前置放大器和基线校正模块、高通滤波和低通滤波模块、５０赫兹陷波模块、后置放大模块、ＡＤ转换控制模块与上位机顺序连接，ＡＤ转换和控制模块的输出接多路选择模块；所述压电式脉搏传感器，用以检测脉搏波输出信号；桡动脉脉搏波检测传感器固定装置，包括用于夹持手腕的腕带和腕带上的环形卡置槽，压电式脉搏传感器安装在环形卡置槽内，腕带两端具有卡环，所述腕带为一个全封闭液体橡胶囊袋，该胶囊外形为扁平带状，橡胶壁厚为０．２～１．２ｍｍ，囊袋中的空腔高度为２～３ｍｍ，桡动脉脉搏波检测传感器的感应面贴于胶囊上壁；前置放大器和基线校正模块，用以对脉搏信号进行一次放大，并通过基线校正电路对脉搏波进行基线校正，包括差分放大器ＡＤ６２０，差分放大器ＡＤ６２０的第１、第８管脚与第一电阻Ｒ１相接，第７管脚连接＋５Ｖ的电源，第７管脚与电源之间接第一去耦电容Ｃ１，第４管脚连接－５Ｖ的电源，第４管脚与电源之间接第二去耦电容Ｃ２，第２和第３管脚为差分信号输入端，差分信号输入端接入第六电阻Ｒ６和第七电阻Ｒ７，脉博传感器的输出信号通过第六电阻Ｒ６、第七电阻Ｒ７接第２和第３管脚，从第６管脚输出放大后的电压值；高通滤波和低通滤波模块、５０赫兹陷波模块和后置放大模块，用以滤除脉搏信号中的干扰和对脉搏信号进行二次放大处理；所述高通滤波和低通滤波模块由集成运算放大器ＴＬ０８４的第一路放大器以及第八电阻Ｒ８、第九电阻Ｒ９、第四电容Ｃ４、第五电容Ｃ５所构成，经过前置放大以及基线校正后的脉搏信号通过第四电容Ｃ４、第五电容Ｃ５跟ＴＬ０８４的第３管脚相接，ＴＬ０８４的第１管脚和第２管脚相接，作为高通滤波模块的输出ＧＴ＿ＯＵＴ；低通滤波模块由第十电阻Ｒ１０、第十一电阻Ｒ１１、第六电容Ｃ６、第七电容Ｃ７以及ＴＬ０８４的第二路放大器所构成，低通滤波模块的输入跟高通滤波模块的输出ＧＴ＿ＯＵＴ相接，ＧＴ＿ＯＵＴ经过第十一电阻Ｒ１１、第十电阻Ｒ１０与ＴＬ０８４的第５管脚相接，经过第十一电阻Ｒ１１、第七电容Ｃ７与ＴＬ０８４的第６管脚相接，ＴＬ０８４的第７管脚为低通滤波模块的输出ＤＴ＿ＯＵＴ；５０Ｈｚ陷波器为集成运算放大器ＴＬ０８４的第３路放大器以及第十二电阻Ｒ１２、第十三电阻Ｒ１３、第十四电阻Ｒ１４、第十五电阻Ｒ１５、第十六电阻Ｒ１６和第八电容Ｃ８构成的双Ｔ型带阻陷波器，其中陷波器的输入跟低通滤波模块的输出ＤＴ＿ＯＵＴ相接，ＤＴ＿ＯＵＴ经过由第十二电阻Ｒ１２、第十三电阻Ｒ１３、第十四电阻Ｒ１４、第十五电阻Ｒ１５、第十六电阻Ｒ１６和第八电容Ｃ８所构成的电路后，跟ＴＬ０８４的第１０管脚相接，ＴＬ０８４的第８和第９管脚相接为陷波器的输出ＹＢ＿ＯＵＴ；后置放大模块由集成运算放大器ＴＬ０８４的第４路放大器以及第十七电阻Ｒ１７、第十八电阻Ｒ１８、第九电容Ｃ９所构成，后置放大模块的输入是陷波器电路的输出ＹＢ＿ＯＵＴ，ＹＢ＿ＯＵＴ跟集成运算放大器ＴＬ０８４的第１３管脚相接，第九电容Ｃ９和第十七电阻Ｒ１７并接在ＴＬ０８４的第１２和第１４管脚，然后跟第十八电阻Ｒ１８串接，后置放大模块的输出为ＴＬ０８４的第１４管脚，标记为ＲＥＳＵＬＴ，该信号跟ＡＤ转换装置器相接；ＡＤ转换控制模块，用以通过模拟数字转换电路将模拟脉搏信号转换成数字脉搏信号，由数据采集卡ＵＳＢ－６００８以及多路转换器ＭＡＸ３０６所构成，ＵＳＢ－６００８的数字量输出第１７，１８，１９，２０管脚分别与多路选择开关ＭＡＸ３０６的地址线第１７，１６，１５，１４管脚相接，ＵＳＢ－６００８的第２１管脚接ＭＡＸ３０６的第１８号管脚；ＵＳＢ－６００８的第３１，３２号管脚跟ＭＡＸ３０６的第１，１２号管脚相接；上位机：用于通过ＵＳＢ２．０串行通信获得数字脉搏信号。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，马镇钧，刘政，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
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