脉搏计的设计【文献综述】.doc

1、 毕业设计文献综述 电子信息工程 脉搏计的设计 前言 随着社会的发展，人民生活的不断提高，医疗手段的技术也在不断的提升，而对于人体病态表象最为明显的就是通过脉搏的变化来间接判断一个人的生理状态是否正常，但是传统的脉搏测量是通过手工测量，手工测量脉搏的效率低，而且不能连续的监测，无法实时观察，因此设计一种能够进行实时监测的脉搏计是很有必要的，而本文所提到的脉搏计设计方案能够符合这种要求。 主题 1.发展背景 21 世纪人类将全面进入信息电子化时代，传感器技术作为现代信息技术的主要内容之一必将有较大的发展。 信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术。计算机相当于人的大脑， 通信相当于人的神经，

2、而传感器就相当于人的感官。人类已经进入信息时代，人们的社会活动主要依靠对信息资源的的开发和获取、传输和处理。传感器是研究的事物与测试系统获取知识与信息的主要的器件，也就是说是检测和控制系统中的重要组成部分。从而，传感器成为感知、获取与检测信息的主要工具，一切研究生产过程中要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为相应的电信号。所以，传感器的地位和作用就重要了。 现代人类社会已经进入信息时代，因而信息技术对社会发展，科 学进步将起到决定性作用。现代信息技术的重要基础是信息传输、信息处理、信息采集，就是所谓的传感器技术、通信技术和计算机技术。特别是传感器在信息采集系统起到重要的作用，它的工作状

3、态将会直接影响整个系统的工作。因此，近十年来，人们对于传感器在信息社会中的作用与重要性，又有新的认识和评价。 传感器的重要性还体现在它已经被广泛的应用于各个领域中。例如工业自动化、资源探测、农业现代化、医疗诊断、军事工程、航天技术、资源探测、海洋开发、环境监测、家用电器等领域中，这些领域中的应用都与传感器有着密切的关系 1。本课题所 涉及的数字脉搏计，就是传感器技术在医疗诊断方面的一种应用。 正因为传感器技术的重要作用，传感器技术的发展也受到各国的重视。传感器技术是本世纪高新技术产业中不可缺少的重要技术，无论是发展中国家还是发达国家都把传感器技术作为新技术开发的关键。从 20 世纪 80 年代

4、起，日本就已经把传感器技术作为首先考虑发展的高新技术之首，美国，英国等西方国家也将此项技术作为国家科技发展和国防技术发展的重点。在发展中国家中，尤其是我国在 20 世纪 80 年代中也把传感器技术作为国家高新技术发展的重点 1。本世纪是信息电子化的时代，传感器技 术作为现代信息技术三大支柱之一。它必然会有较好的发展。 2.国内外研究现状 脉搏信号检测系统在国外的研究的比较早 ,比较深入。 20 世纪 80 年代以来 ,通过液体传感器的研制，脉搏信号检测也有一点的发展，其工作原理是通过单位长度内动脉的血容积随时间改变多少从而转换成相应的液体阻值变化 ,通过这样就可以测量出脉搏信号的变化 7。早在

5、1969 年科学家卡发现 PVDF 具有压电性能之后， PVDF 经过几十年的研究和应用 ,不仅在其他领域 ,更是在医疗器械领域中应用的非常好 6。自从 1969 年日本神视株式会社研究发明的光 电传感器得到了广泛的应用的之后，欧洲等国家的研发机构也越来越看重研究利用光电传感器来实现脉搏信息的检测。比如美国曾研制用于临床检测的新型脉波记录仪；日本曾研制“脉搏测定装置”；英国设计了用弹簧为动力的脉搏传感器，并记录了脉搏波；索尼公司生产出脉波记录仪，藤田六郎研制出光电脉诊仪，并用此传感器描述了脉象对应的脉搏图形。 脉搏检测系统的研制和分析处理方法在国内的研究上落后于西方国家，但随着中国科学技术发展

6、以及这几年来中国的生物医学的兴起，我们在这方面的研究也取得了不少的成果，如 1998 年国防科技大学的朱国富、王 博亮等人研制了微小型脉搏测量仪，该测试仪通过光电传感器来采集微弱的脉搏信号 5；北京中医药大学牛欣、杨杰等研制了压力取脉装置，通过该装置可以实时观察桡动脉运动情况 8；东南大学杨序等人的脉搏数据采集系统的研制，通过该脉搏数据采集能够准确分析人体的生理状况 9。而目前在国内市场上得到认可、应用较普遍的主要是上海中医药大学与复旦大学等单位联合研制生产的 ZM I 型单探头中医脉象仪、 ZM 一 c 型智能脉象仪 。 3.研究的目的与意义 我们已经知道传感器技术在信息时代的重要性以及传感

7、器技术在各个领域的广泛应用。本 课题所研究的数字脉搏计就是传感器技术在医疗诊断领域中的一种典型应用，这是现代数字信息技术和医疗技术完美的现代化结合下的产物。 脉搏是人体重要的动力学信号之一，它能反映人体相应的生理变化，从脉搏中能够提取各种疾病有关的生理、病理信息，在临床健康观察和疾病诊断中十分重要，古代就有“问病以知其外，察脉以知其内”的说法。察脉即脉诊，也是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，它历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论治 “基本精神的体现和应用，也是中医理论体系不可缺少的组成部分 8。历代医学家对于脉象的计量分 析、脉象的分类、诊脉方法等方面进行了深研究 。目前脉搏

8、检测被应用在很多方面，如高血压、心肌梗塞等、心里状态评价中，如测谎、心里素质测定等、肌体状态诊断与治疗，如机车驾驶员疲劳测定等领域中 3。 而传统的脉搏测量是用手去感触测量，通常将指尖轻压动脉的坚实的一面，以使脉搏的感觉传到指尖，如果将动脉压在柔软的组织上，则脉博跳动会被吸收或抵消，使指尖不易察觉到脉博的跳动；指尖压在动脉上的力量要适中，用力太重将阻断血流，反而无脉搏产生 2。这种手工方法虽然简单易行，但容易产生误差，特别是临床住院病人常规的监测上， 这种手工测脉搏的方法不仅影响工作效率，并且不能连续监测，无法实时观察。不能更好检测病人的生理状况。因此设计一种能够直观检测人体脉搏的仪器是非常有

9、必要。而本次设计的数字脉搏计就是一种能够自动测量人体脉搏的仪器，能直观地显示人体每分钟脉搏数，可连续、动态监量，价格便宜，适于普及推广。 为了适应人们生活中的需要，本文设计了一款基于红外线传感器的数字脉搏计，能够实现在 15s 内测量 1 分钟的脉搏数，并将测量结果显示在数码管上。该脉搏测量电路的工作原理是通过红外传感器接受人体微弱的生理信号，将这信号转化为电信号，并利用放 大电路，整形电路以及滤波电路等对信号进行处理之后准确的测量人体的脉搏信号，从而将测量结果显示出来。 总结 脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。人体内各器官的健康状态、病变等信息

10、将以某种方式显现在脉搏中。人体脉象中富含着心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。通过对脉搏波检测得到的脉波图含有许多有诊断价值的信息，可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势。 因此，测量脉搏对病人来讲是一个不可缺少的检查项目 ，通过对脉搏的检测，能直接或间接发现人体病变的原 因，从而给医学鉴定起到不可磨灭的作用 4，因此，本设计脉搏计的设计无论对现在还是将来都是有重要意义的。而且此脉搏计适合家用，对家人起到了保驾的作用。 参考文献 ： 1郁有文 ,程继红编著 .传感器原理及工程应用 M.西安电子科技大学出版社， 2003. 2陈亚明主编 .数字脉搏计 医学物理学报 J， 1990 年第

11、3.4 期 . 3代煜动态心电信号存储和处理方法研究 D.哈尔滨工业大学硕士学位论文， 2004 4王忆勤 .李福风 .燕海霞 .中医四诊信息数字化研究现状评析中医药现代化， 2007 5朱国富 .廖明涛 .王博亮 .袖珍式脉搏波测量仪 J.电子技术应用， 1998， 1:30 31 6金观昌 .于淼 .鲍乃铿 .PVDF 多点脉搏计算机辅助测试系统研究 J，清华大学学报， 1999，39(8)： 117 120 7汤伟昌 .李睿 .三部脉象检测系统的研究忉 J.中国医疗器械杂志， 2005 8杨杰 .牛欣压力与 B 超整合的中医取脉装置的研究与应用 J.世界科学技术 ,中医药现代化， 200

12、5 9赵毅红 .脉搏数据采集器的研制 D.东南大学硕士学位论文， 2001 10Hallock P. Arterial elasticity in man in relation to age as evaluated by the pulse wave velocity method.J Arch Inter Med. 1934, (54):770-798. 11Yung-Kang Chen, Hsien-Tsai Wu, Chih-Kai Chi, Wei-Chuan Tsai, Ju-Yi Chen and Ming-Chun Wang. A New Dual Channel Pulse Wave Velocity Measurement SystemJ.Computer Society, 2004, 8(4).