1、开题报告 红外线脉搏监测报警系统 专业： 电子信息工程 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 随着中国进入老龄化的社会，心血管疾病的研究和治疗成为医学领域的一个重要课题。由于心血管疾病在初期在人体外在表现斌不太明显，后期又会造成各类瘫痪或者猝死，使人防不胜防。所以预防对于这类心血管疾病有着十分重要的意义。另一方面，心血管疾病的主要原因也在于心率的失常。心率即脉搏，它是指单位时间内心脏跳动的次数，它更在血液循环系统的起到重要的动力作用，所以研究它成为研究血液循环机能是否正常有着方向标的指示作用。 下面医疗界对待心血管疾病预防做出的相对成熟的几个方法： 一、脉压测量方法 (Pulse
2、 Pressure， PP)。二、平面脉搏压力波形测量分析方法 (Applanation Tonometry， AT)。三、脉搏波传导速度测定方法 (Pulse Wave Velocity， PWV)。四、超声多普勒方法（ Ultrasonic Doppler Technology， UDT）。五、核磁共振方法（ Magnetic Resonance Imaging， MRI）。六、弹性腔模型方法（ Elastic Antrum Model， EAM）。这些方法在医疗确诊方面运用的十分广泛，由于他们间的精确度的各不同，造价也各不相同，这些仪器是在电子信息技术，计算机分析，数字信号处理等对人身体
3、各项指标的测定和分析，但是它们不适合配备在每户人家中，普及程度低，只适合在大型的医院或者诊疗机构。那么一种轻便的性能优良的检测报警系统就非常适合各家庭或者社区中适用，也能适合在各种环境下的劳动者和亚健康人群，一旦其心率出现异变就能及时通过报警系统得到警告，能及时作出急救工作。这相当符合我们国家的基本国情，能服务于收入水平不怎么高的人群适用。 以下是国内外对于脉 搏测量的各类研究动态： 国外在脉搏测量比我国开展的要早，研究的更为深入。在 1969 年 Kawai发现 PVDF薄膜 (聚偏氟乙烯 )具有明显的压电特性后，进过多年的改进和运用， PVDF 薄膜在医疗设备领域运用的较为广泛。下面是一些
4、国外资料：美国 LAUB 博士曾研制用于针灸临床新型无创脉波记录仪； Sony 公司生产出脉波记录仪，藤田六郎研制出不接触诊脉部位就能测出最大脉波的光电管容积脉诊仪，冈田腾用陶瓷型压力传感器，开发出适合于浮、中、沉各压力等级的元件，并用此传感器描述了脉象对应的脉搏图形；南朝鲜的 PARKYE也曾研制脉 象仪。 国内虽然起步晚，但是近几年随着科技不断的改革更新，对医疗设备的关注的加大加深，我们的所取得的发展也是很大的。 1999 年清华大学的金观昌教授等人将 PVDF薄膜用于多点脉搏波测试系统研制当中；武汉大学袁志勇等人嵌入式脉搏检测与分析系统的研制；东南大学杨序等人的脉搏数据采集器的研制；武汉
5、大学袁志勇等人嵌入式脉搏检测与分析系统的研制；上海中医药大学汤伟昌研制了压力式三探头传感器，以模拟中医寸关尺取脉，并探讨三探头传感器与单探头传感器以及三探头之间信息提取的差别。 由上面的资料我们可以看出，国内外对脉搏测量的 研究是非常深入的，种类也很多，目前国际上也没有什么公认的准确完善的测量分析标准，所以每种方法都各有其理论侧重和不够完备的地方。但是本质都是经过对脉搏信号和脉搏波的分析，来测量和采集数据。以此为据，本次设计也基于同样的基础，由脉搏波信号的测量分析入手。 据我所知，专门测量通过分析脉搏波测量心率值的仪器，或是观察心率变异指标的仪器很少，通过听诊器或者放在人身体上的电极等老式测量
6、方法，不合适室外和公共场。所本次设计，我们选用了红外线传感器来提取人位于手部位置的脉搏信号，红外线传感器包括光学系统，检测元件和转换电路 三个方面，随着红外线传感器的应用越来越广泛，我们基于它的灵敏度高，维护简单方便，低成本等特点，经过采集、放大等电路后由 51单片机控制显示器从而得到脉搏数。 旨在设计出使用方便，能够普及到家庭，准确度高，抗干扰能力强，同时为预防心血管疾病做出一定积极意义的红外线脉搏检测报警器。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 设计难点（主要问题）： （ 1）以电阻、电容、电感等元件为基础，完成红外线脉搏检测报警系统 proteus 软件的设计。 （ 2）完成实的 p
7、roteus 软件的仿真，要对本报警系统进行调试，增加其抗干扰 能力和加强其信号分析能力，最后可以在 LED 上现实出准确的数字。 （ 3）由于所设计的电路用到很多放大、滤波、积分电路，之后还要进行 100 倍频放大，是的准确的脉冲信号进去单片机进行计算，所以设计的合理很重要，此为一大难点。 （ 4）红外线传感器对脉搏信号的采集到的脉搏波的分析。 三、研究步骤、方法及措施： 基本内容及步骤： 1、红外线传感器的选择，研究红外线传感器对脉搏的采集 2、经过由电阻 ，电容，二极管等组成的电路转化成脉冲信号 3、扩大脉冲信号进入单片机进行计算 4、单片机转化后从 LED 上读出数据，完成报警模块 5
8、、电子系统设计根据要求完成硬件设计，焊制电路板，调试； 6、对相应元器件以及对应部分的电路进行调试，最后经过调试、校检完成设计所要设计的检测仪具有的功能和精度。 四、参考文献： 1 J. N. Cohn. It starts in the wall, University of Minnesota Medical School Cardiovascular Division, 1999. 2 王忆勤 , 李福风 , 燕海霞 . 中医四诊信息数字化研究现状评析 J. 中医药现代化 , 2007. 9 (3): 96- 101. 3 罗志昌 , 张松 , 杨益民 . 脉搏波检测在 HHC 中的应用
9、前景 J. 世界医疗器械 , 1997, 30 (4): 57- 60. AT89C51 单片机对脉冲信号的处理 红外线传感器接收脉搏信号 L E D显示 报警系统 总电路模块（包括滤波，积分，放大，倍频等） 4 Sherebrin M H and Sherebrin RZ. Frequency analysis of the peripheral pulse wave detected in the finger with a photo plethys mo graph. IEEE Trans BME, 1990, 37(3): 313. 5 崔金凤 , 刘广华 . 微循环的调节及临床意义
10、分析 J. 实用医技 , 200l, 8(10): 827- 828. 6 戴君伟 , 王博亮 . 光电脉搏传感器的研制和噪声分析 J. 现代电子技术 , 2006, 30(2) : 78- 80. 7 赖宏 , 陈飒英 , 张岚等 . 近红外光谱仪监测窒息新生儿听觉刺激诱发时的脑氧合代谢及脑血流变化 J. 中国实用儿科杂志 , 2005, 20(9): 540- 542. 8 王 汝琳 , 王永涛 , 红外检测技术 M. 北京 : 化学化工出版社 , 2006. 9 杨庆 . 谭建军 . EWB 与电子技术基础课程设计 M. 北京 : 中央民族大学出版社 , 2002. 10 蔡美琴 , 张
11、为民等 . MSC- 51 系列单片机系统及应用 M. 北京 : 高等教育出版社 , 2004. 11 杨海东 , 陈高平 .ISD4004-16M 语音芯片的循环录放电路设计 J. 单片机与嵌入式系统应用 , 2004. (12) 54- 58. 12 陳明周 , 音訊放大器 LM386 簡介 , http:/designer.mech.yzu.edu.tw/ , 2003. 04. 07. 13 夏维 . 嵌入式脉搏检测与分析系统研究 D. 武汉大学硕士学位论文 , 2004. 14 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. 15 汤伟昌 , 李睿 .
12、三部脉象检测系统的研究 J. 中国医疗器械杂志 , 2005. 11(3): 210- 211. 16 张珣 . 光电脉搏传感器的设计与改进 J. 中国医疗器械杂志 , 2009, 33(5): 344- 346. 17 金观昌 , 于淼 , 鲍乃铿 . PVDF 多点脉搏波计算机辅助测试系统研究 J. 清华大学学报 , 1999, 39(8): 117- 120. 18 张洪润 . 单片机应用设计 200 例（下册） M.北京：北京航空航天大学出版社， 2006. 五、 研究工作进度 : 1)确定设计方案，上交文献综述、开题报告等。（ 11 月 15 日 -12 月 15 日）； 2)了解脉
13、搏信号的特点；了解常用的脉搏信号的采集与检测方法及相应的传感元件优缺点，结合本设计选择合适的传感器和控制元件，确定自己所要设计的监测仪要具有的功能、精度等，制定切实可行的设计方案。（ 12 月 15 日 -1 月 15 日）； 3)熟悉单片机的硬 件结构和指令系统掌握单片机系统设计的方法和步骤，掌握单片机扩展键盘和显示器的方法与步骤。（ 1 月 16 日 -2 月 30 日） 4)用 C 语言和汇编语言编程实现系统功能。（ 3 月 1 日 -4 月 1 日） 5)完成 proteus 软件的仿真功能调试。（ 4 月 2 日 -5 月 8 日） 6)整理和打印论文。（ 5 月 9 日 -31 日）
