CN103654747B - 心血管动态信息的无创采集装置 - Google Patents

Abstract

一种心血管动态信息的无创采集装置，设置有微处理器，其特征在于：所述微处理器上连接有气带充放气控制单元、参考电压单元以及DC-DC电压变换单元，在微处理器的输入端还分别连接有心电信号采集通道、心音信号采集通道、动脉信号采集通道、容积波/血氧信号采集通道。本发明的有益效果是：控制气带进行多次不同情况的充气和放气，同时检测18道动态信号，分析相关信号之间的动态关系，能更准确地得出更多、具有临床价值的心血管动力学参数，有助于利用无创检测方法对人体心血管疾病进行早期的诊断、检测、指导用药和治疗效果的评估等。

Description

心血管动态信息的无创采集装置

技术领域

本发明涉及心血管疾病、身体状况检查的医疗仪器领域，特别涉及心血管动态信息的无创采集装置。

背景技术

心血管疾病是当今发达国家死亡率占第一的重要疾病，在我国也是死亡率最高的一类疾病，世界卫生组织已将其列为21世纪危害人类健康的头号杀手。而心血管动力学参数与心血管疾病有着极其紧密的联系，且某些心血管疾病(如高血压、动脉硬化)的初期阶段，虽然还没有自觉症状，但实际上如血压、血管阻力、血管壁弹性和血液粘性等一系列心血管动力学参数都已改变。所以，通过检测心血管动力学参数，一方面有助于及早发现心血管疾病，为治疗赢得宝贵时间；另外一方面有助于对心血管疾病的监护、指导用药和治疗效果的评估。

心血管动力学参数主要包括血压、脉搏波传播速度、心率、动脉内射流压、平均动脉压、每搏血量、心输出量、外周血管阻力、动脉顺应性等。对于这些参数的测量,目前主要是通过测量血压、脉搏波、心电、心音等信号，利用弹性腔、心脏血管模拟电路模型等进行计算得到一些相关参数。如,利用超声法、示波法、柯氏音法、脉搏延时法和双袖带法等可测量出平均动脉压、收缩压和舒张压等心血管动力学参数；利用压力传、光电传感器及脉搏的传播时间等获取脉搏波及其传播速度等，并利用弹性腔模型分析等可以得出每搏血量、心输出量、外周血管阻力、动脉顺应性等心血管动力学参数；利用心电电极和心音传感器可获取心电和心音信号,通过频谱等分析等可得出心脏收缩状态、心肌收缩力度、心脏中部分血流情况、瓣膜关闭情况等信息。而目前的研究和仪器中，单独对脉搏波、心电和心音的研究比较多，有少数对心音和心电之间的关系进行研究，有少数对心电和脉搏波之间的关系进行了研究，但在其研究中，也只是利用心电的R波作为参考，来提高脉搏传播速度测量精度。目前，国内外还没有同时利用脉搏波、心电和心音三种信号或更多生理信号进行综合分析的方法和仪器，更未有同步获取多种信号且施加某种刺激等方法及装置等。

脉搏波信号产生的动力来源于心脏，故脉搏波的传播速度、幅值与波形变化情况，除与血液的粘度和血管壁弹性有关以外，必然与心音和心电有着极其紧密的联系。另外，当气带中给予不同恒定或渐变压强时，对血管的挤压程度将会产生变化，同时血液的流动情况也会随之变化，进而引起指尖容积波、血氧饱和度、相关部分的脉搏波等发生变化。因此，联合脉搏波、心电、心音、容积波、血氧饱和度和外部刺激的关系进行研究，必将获得更多有临床价值的心血管动力学参数，有助于利用无创检测方法对人体心血管疾病进行早期的诊断、检测、治疗效果的评价等，同时对健康的监测也是有不可低估的实用价值，尤其是人们生活水平不断提高和健康意识逐渐加强的当今。

目前，随着人们生活水平的提高和健康意识的加强，大量便携式、低成本、无创检测医学仪器、设备逐渐由医院开始进入家庭，如电子血压计；微型血糖仪、血氧饱和度测量仪等。另外一方面，据《中国心血管病报告2011》显示，我国总体人群的心血管病(包括心脏病和脑卒中)患病率仍处于持续上升，估计全国心血管病患者2.3亿，即每5个成人中有1人患病；全国每年350万人死于心血管病，约占全因死亡的41％，居各死因首位。据中国冠心病政策模型预测，2010～2030年仅考虑人口老龄化和人口增加的因素，中国35～84岁人群心血管病(心绞痛、心肌梗死、冠心病猝死和脑卒中)事件数增加将大于50％；心血管病事件数增加约2130万，死亡增加约770万。还有调查显示，我国普通人群下肢动脉疾病患病率3.08％，但是知晓率仅为1.38％。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种能获取到比现有方法更多的心血管相关的动力学参数或信息，便于及早发现某些心血管疾病，便于对心血管疾病的监护、指导用药和治疗效果的评估等的心血管动态信息的无创采集装置。

为达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种心血管动态信息的无创采集装置，设置有微处理器，其特征在于：所述微处理器上连接有气带充放气控制单元、参考电压单元以及DC-DC电压变换单元，在微处理器的输入端还分别连接有心电信号采集通道、心音信号采集通道、动脉信号采集通道、容积波/血氧信号采集通道；其中所述动脉信号采集通道设有肱动脉信号采集单元、桡动脉信号采集单元以及踝动脉信号采集单元，所述容积波/血氧信号采集通道设有手容积波信号采集单元和血氧饱和度信号采集单元。

使用上述结构气气带充放气控制单元主要实现在微处理器的控制下对气带压强进行控制；高精度参考电压单元主要为微处理器提供A/D转换所需的高精度参考电压，其主要由ADR363B构成；DC-DC电压变换单元主要通过USB获取电能，并利用直流-直流隔离电压变换模块为其他单元提供所需电压。各个通道用于采集各自对应部位的实时信号。同时利用动脉脉搏波、心电、心音、容积波/血氧几种信号，再通过气带调解血液流动速度，施加外在压力，使之能获取到比现有方法更多的心血管相关的参数和信息，为医学诊断提供更为全面的信息。

更进一步的技术方案是心电信号采集通道依次由心电前置采集器、第一带通滤波器、第一陷波器和第一增益放大器组成，通过所述第一增益放大器连接在微处理器的心电信号采集管脚上；

所述心音信号采集通道依次由心音前置采集器、第二带通滤波器、第二增益放大器组成，通过所述第二增益放大器连接在微处理器的心音前置采集管脚上；

所述肱动脉信号采集单元依次由肱动脉前置采集器，第三带通滤波器和第三低通滤波器组成；所述桡动脉信号采集单元依次由桡动脉前置采集器、第四带通滤波器和第四低通滤波器组成；所述踝动脉信号采集单元依次由踝动脉前置采集器、第五带通滤波器和第五低通滤波器组成，所述第三低通滤波器、第四带通滤波器和第五低通滤波器的输出端连接在第三模拟开关上，所述第三模拟开关和第三增益放大器连接，所述第三增益放大器连接在微处理器的动脉信号采集管脚上；

微处理器控制模拟开关选择具体采集哪一个采集单元的信号，因为肱动脉信号采集单元、桡动脉信号采集单元和踝动脉信号采集单元电路结构类似所以采用共用同一个第三增益放大器。

所述手容积波信号采集单元依次由手容积波前置采集器和第六带通滤波器组成；所述血氧饱和度信号采集单元依次由血氧饱和度前置采集器和第七带通滤波器组成；所述第六带通滤波器和第七带通滤波器的输出端连接第六模拟开关，所述第六模拟开关和第六增益放大器连接，所述第六增益放大器连接在微处理器的容积波/血氧信号采集管脚上；

微处理器控制第六模拟开关选择具体采集哪一个采集单元的信号。

更进一步的技术方案是微处理器的型号为STM32F417，所述第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器、第四带通滤波器、第五带通滤波器、第六带通滤波器、第七带通滤波器及第一陷波器均采用有源滤波器，有源滤波器使用的运放型号为OP2177，所述增益放大器的型号为PGA112或PGA116，所述参考电压单元使用的芯片的型号为ADR363B。

更进一步的技术方案是动脉信号采集通道有两个，分别是左动脉信号采集通道和右动脉信号采集通道；容积波/血氧信号采集通道也有两个，分别是左容积波/血氧信号采集通道和右容积波/血氧信号采集通道。

左右两侧的数据都需要测量，能使结果更准确、完善。

更进一步的技术方案是肱动脉前置采集器、桡动脉前置采集器和踝动脉前置采集器结构相同，三种前置采集器均包括稳压二极管U2、压力传感器、双运放芯片U1和集成运放U3；

直流电压经稳压二极管U2稳压生成参考电压Vref，该参考电压Vref经电阻R4和R7分压接入双运放芯片U1的运放A正相输入端，运放A输出端连三极管Q1基极，三极管Q1发射极接压力传感器的V+输入端，压力传感器的接地端和运放A反相输入端相连，运放A反相输入端还经电阻R10接模拟地AGND；

所述参考电压Vref还经电阻R9和R30分压接入双运放芯片U1的运放B正相输入端，运放B反相输入端和运放B输出端相连，运放B输出端还经电阻R15连接在集成运放U3的参考电压端上；

压力传感器的正、负极输出端分别和集成运放U3的正、反相输入端相连，集成运放U3的输出端经过电阻R13和电容C12低通滤波后生成电压信号Pre1输出至下一级。

更进一步的技术方案是稳压二极管U2的型号为TL431IPK，双运放芯片U1的型号为LMC6082，和集成运放U3的型号为AD620，压力传感器的型号为CM53004AS。

更进一步的技术方案是手容积波信号前置采集器和血氧饱和度前置采集器结构相同，二种前置采集器均包括光电传感器、双运放芯片U60和集成运放U61；

双运放芯片U60的运放B正相输入端接1.5V直流电压Blood1.5V，输入一脉宽调制信号经电阻R605、R606和电容C602、C604低通滤波后，在经过电阻R603、R604和双运放芯片U60的运放B，电压求和后接入双运放芯片U60的运放A的正相输入端；

双运放芯片U60的运放A的输出端经过电阻R602后分别进入PNP型三极管Q600和NPN型三极管Q601的基极，PNP型三极管Q600和NPN型三极管Q601的发射极连光电传感器的电源接口LED+IR-，光电传感器的电源接口LED-IR+和运放A的反相输入端相连并经电阻R607后接地；光电传感器光敏信号输出端PD+输出的电流信号经过集成运放U61放大后转化为电压输出，经电阻R609和电容C610组成的低通滤波后生成电压信号Bloodout输出至下一级。

更进一步的技术方案是双运放芯片U60的型号为LMC6082，集成运放U61的型号为AD795，光电传感器是血氧探头。

一种心血管动态信息的无创采集装置的使用方法，具体步骤如下：

A、固定采集装置和气带：气带分别绑在左右手臂的肱动脉和手腕上，以及左右脚的踝关节上；

B、第一信号采集：对气带充气至260-280mmHg范围内任一值，充满后以2-6mmHg/s的速度慢速放气同时采集所有通道的实时信号，根据舒张压和收缩压的均值算出每个部位的平均血压；

C、第二信号采集：将气带重新充气至各个点的平均血压，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第一对比数据，检测完后对气带放气。

采用上述结构，利用气带作为控制血液流动的外在压力，令气带处于在不同恒定压强和放气速度的条件下，同时检测肱动脉脉搏信号、桡动脉脉搏信号、容积波信号、踝动脉脉搏波信号及血氧饱和度等18道动态信号

更进一步的技术方案是在步骤C之后还包括第三信号采集，该第三信号采集的具体步骤如下：

首先将所有气带同时充至55-65mmHg范围内任一值，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第二对比数据，放气休息10-120秒后；将所有气带同时充至80-90mmHg范围内任一值，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第三对比数据，放气休息10-120秒后，将所有气带同时充至95-105mmHg范围内任一值，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第四对比数据，然后放完气带中的气体。

第三信号采集是为了获得更多的数据结果，为诊断提供更完善，详尽的信息。

本发明的有益效果是：控制气带进行多次不同情况的充气和放气，同时检测肱动脉脉搏信号、桡动脉脉搏信号、容积波信号、踝动脉脉搏波信号及血氧饱和度等18道动态信号，分析相关信号之间的动态关系，能更准确地得出更多、具有临床价值的心血管动力学参数，可用于临床和家庭中心血管疾病的早期发现、监护、指导用药和治疗效果的评估等，所以具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明心血管动态信息的无创采集装置的结构示意图；

图2是肱动脉前置采集器；

图3是手容积波信号前置采集器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，图1是心血管动态信息的无创采集装置的结构示意图，本装置主要包括微处理器8，微处理器8还连接有气带充放气控制单元9、参考电压单元10、DC/DC电压变换单元11直流-直流以及各路采集通道。本心血管动态信息的无创采集装置可以单独使用也可以连接计算机12。采集通道连接在微处理器8的输入端上，采集通道包括心电信号采集通道、心音信号采集通道、动脉信号采集通道、容积波/血氧信号采集通道；其中所述动脉信号采集通道设有肱动脉信号采集单元、桡动脉信号采集单元以及踝动脉信号采集单元，所述容积波/血氧信号采集通道设有手容积波信号采集单元和血氧饱和度信号采集单元。肱动脉信号采集单元、桡动脉信号采集单元以及踝动脉信号采集单元电路结构是一样的，只是在使用过程中绑定和测量的位置不一样。

心电信号采集通道依次由心电前置采集器11、第一带通滤波器12、第一陷波器13和第一增益放大器14组成，通过所述第一增益放大器14连接在微处理器8的心电信号采集管脚上；

所述心音信号采集通道依次由心音前置采集器21、第二带通滤波器22、第二增益放大器24组成，通过所述第二增益放大器24连接在微处理器8的心音前置采集管脚上；

所述肱动脉信号采集单元依次由肱动脉前置采集器31，第三带通滤波器32和第三低通滤波器33组成；所述桡动脉信号采集单元依次由桡动脉前置采集器41、第四带通滤波器42和第四低通滤波器43组成；所述踝动脉信号采集通道依次由踝动脉前置采集器51、第五带通滤波器52和第五低通滤波器53组成，所述第三低通滤波器33、第四带通滤波器42和第五低通滤波器53的输出端连接在第三模拟开关35上，所述第三模拟开关35和第三增益放大器34连接，所述第三增益放大器34连接在微处理器8的动脉信号采集管脚上；

所述手容积波信号采集单元依次由手容积波前置采集器61和第六带通滤波器62组成；所述血氧饱和度信号采集通道依次由血氧饱和度前置采集器71和第七带通滤波器72组成；所述第六带通滤波器62和第七带通滤波器72的输出端连接第六模拟开关63，所述第六模拟开关63和第六增益放大器64连接，所述第六增益放大器64连接在微处理器8的容积波/血氧信号采集管脚上。

心电信号采集通道的第一带通滤波器12的带通频率可以是0.05Hz-120Hz、第一陷波器13为50Hz陷波均采用有源滤波器，心音信号采集通道的第二带通滤波器22的带通频率可以是4Hz-1000Hz,容积波/血氧信号采集通道的第六带通滤波器62和第七带通滤波器72的带通频率可以是0.1Hz-40Hz。上述所有带通滤波器和陷波器均可以使用型号为OP2177的运放来实现。第一增益放大器14、第二增益放大器24、第三增益放大器34及第六增益放大器64为可编程增益放大器。可编程增益放大器可以采用具有数控放大倍数功能的芯片PGA112实现，PGA112的放大倍数可通过软件设置，其可设置的倍数有1,2,4,8,16,32,64,128，可适合不同的人群；还可以采用PGA116，PGA116除具有PGA112的功能外，内部还集成了一个10道的模拟开关，用于采集多道低频信号。因为PGA116带有模拟开关，动脉信号采集通道和容积波/血氧信号采集通道中需要模拟开关的地方，所以动脉信号采集通道和容积波/血氧信号采集通道中的模拟开关和增益放大器采用芯片PGA116来实现。心电信号采集通道和心音信号采集通道的增益放大器采用芯片PGA112来实现。32位微处理器采用STM32F417，其内部集成有3个、2.4MHz转换速率、拥有DMA的独立ADC转换器件，加上内部集成模拟开关可最多实现24道ADC转换，用于实现相应的AD模数转换；其内部还集成了全速USB引擎，用于与计算机通信；其CPU速率可达168MHz，并还集成了一个专用于浮点运算的处理器FPU，大大提高运算速度；气带充放气控制单元主要实现在微处理器的控制下对气带压强进行控制；高精度参考电压单元主要为32位微处理器提供A/D转换所需的高精度参考电压，其主要由ADR363B构成；DC-DC电压变换单元主要通过USB获取电能，并利用直流-直流隔离电压变换模块为其他单元提供所需电压。

如图2所示，图2是肱动脉前置采集器。肱动脉前置采集器、桡动脉前置采集器和踝动脉前置采集器结构相同，因此只对其中的一个肱动脉前置采集器进行说明。

肱动脉前置采集器包括稳压二极管U2、压力传感器Press1、双运放芯片U1和集成运放U3；

DC-DC变换单元中输出+5V直流电压经稳压二极管U2稳压生成参考电压Vref，该参考电压Vref经电阻R4和R7分压接入双运放芯片U1的运放A正相输入端，双运放芯片U1的运放A正相输入端的前端还经滤波电容C7接模拟地，运放A输出端连三极管Q1基极，运放A输出端和三极管Q1基极之间可以接入电阻R2，三极管Q1发射极接压力传感器Press1的V+输入端，三极管Q1集电极经限流电阻R1接+5V直流电压，运放A反相输入端还经采样电阻R10接模拟地AGND，压力传感器Press1的接地端和运放A反相输入端相连。这样设计是为了构成一个电压电流转换电路，从而实现以恒流的方式从压力传感器Press1上获得高精度的压力信号。

所述参考电压Vref还经电阻R9和R30分压接入双运放芯片U1的运放B正相输入端，双运放芯片U1的运放B正相输入端前端还经滤波电容C11模拟地，运放B反相输入端和运放B输出端相连形成电压跟随，运放B输出端还经电阻R15连接在集成运放U3的参考电压端上；从而为集成运放U3形成一个更稳定的基准电压，以保证在气带的气压为一个大气压时，输出为一个大于0的值。

压力传感器Press1的正、负极输出端分别和集成运放U3的正、反相输入端相连，压力传感器Press1的两个Vout-相连后接入集成运放U3的反相输入端，集成运放U3的放大倍数通过集成运放U3的两个RG端串联的电阻R8调节，集成运放U3的输出端经过电阻R13和电容C12构成的简单低通滤波器后生成电压信号Pre1输出至下一级。

为了提高结果的精度，采用了高精度仪用放大器U3作为压力传感器Press1的前置放大器，并通过R8调节压力信号的放大倍数。

直流+5V电压经过电容C1接模拟地，模拟地再经过电容C2接直流-5V电压，这样的结构可以获得更稳定的电源。图中的其中直流+5V、直流-5V、模拟地分别与DC-DC变换单元中对应的模拟+5V、模拟-5V、模拟地相连。

稳压二极管U2的型号为TL431IPK，双运放芯片U1的型号为LMC6082，和集成运放U3的型号为AD620，压力传感器的型号为CM53004AS。

如图3所示，图3是手容积波信号前置采集器，容积波/血氧信号采集通道的手容积波信号前置采集器和血氧饱和度前置采集器结构相同，因此只对其中的一个手容积波信号前置采集器进行说明。手容积波信号前置采集器包括光电传感器Blood1、双运放芯片U60和集成运放U61；

双运放芯片U60的运放B正相输入端接1.5V直流电压Blood1.5V；输入一脉宽调制信号经电阻R605、R606和电容C602、C604低通滤波后，此时得到一个稳定的矩形波电压，在经过电阻R603、R604和双运放芯片U60的运放B，电压求和后得到一个有正负电压的矩形波电压，再接入双运放芯片U60的运放A的正相输入端；

双运放芯片U60的运放A的输出端经过电阻R602后分别进入PNP型三极管Q600和NPN型三极管Q601的基极，PNP型三极管Q600和NPN型三极管Q601的发射极连光电传感器Blood1的电源接口LED+IR-，PNP型三极管Q600和NPN型三极管Q601的集电极分别经限流电阻R600和R601接直流+5V电压。这样可以实现以恒流的方式控制光电传感器Blood1中两个不同波长的LED灯，达到提高检测精度的目的。

光电传感器Blood1的Rex输出端接微处理器8的输入端，并连有电阻R617，电阻R617另一端接3.3V直流电压。用于检测光电传感器是否连接。

光电传感器Blood1的电源接口LED-IR+和双运放芯片U60的运放A的反相输入端相连并经电阻R607后接地；光电传感器Blood1光敏信号输出端PD+输出的电流信号经过电阻R612、电容C607和集成运放U61放大后，将光电传感器中的光敏元件获取的电流信号转化为电压输出，经电阻R609和电容C610组成的低通滤波后生成电压信号Bloodout输出至下一级。光电传感器Blood1光敏信号输出PD-和集成运放U61的正相输入端相连，并接一个1.5V的参考电压Blood1.5V。

直流+5V电压经过电容C608接模拟地，模拟地再经过电容C609接直流-5V电压，这样的结构可以为双运放芯片U60和集成运放U61的电源提供滤波，获得更稳定的电源。图中的其中直流+5V、直流-5V、模拟地分别与DC-DC变换单元中对应的模拟+5V、模拟-5V、模拟地相连。

所述双运放芯片U60的型号为LMC6082，集成运放U61的型号为AD795，光电传感器是血氧探头，血氧探头的型号可以是：Nonin燕牌血氧探头、安科血氧探头、德尔格血氧探头、阿提玛血氧探头、海力格血氧探头，西门子血氧探头、席勒血氧探头、科曼血氧探头、秦皇岛燕大血氧探头、北京超思血氧探头、强生血氧探头等各种血氧探头。血氧探头既可以用与检测手容积波信号又可以用于检测血氧饱和度信号。

本发明心血管动态信息的无创采集装置的使用方法，具体步骤如下：

固定采集装置和气带：气带分别绑在左右手臂的肱动脉和手腕上，以及左右脚的踝关节上；

第一信号采集：对气带充气至260-280mmHg范围内任一值，充满后以2-6mmHg/s的速度慢速放气同时采集所有通道的实时信号，根据舒张压和收缩压的均值算出每个部位的平均血压；充气至260-280mmHg范围内任一值时，血流完全阻断，缓慢放气时，血流逐渐恢复流动，测得左右手臂的肱动脉和手腕上，以及左右脚的踝关节舒张压和收缩压，舒张压和收缩压的平均值即为平均血压，放气速度可以是2mmHg/s、3mmHg/s、5mmHg/s、6mmHg/s。

第二信号采集：将气带重新充气至各个点的平均血压，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第一对比数据，检测完后对气带放气；因为每个部位检测出来的平均血压不一定相同，所以，每个气带的充气压强也不一样。本次采集需要保证各个部位对应各自的平均血压，采集时间可以为1分钟、3分钟、5分钟或10分钟等。

第三信号采集：首先将所有气带同时充至55-65mmHg范围内任一值，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第二对比数据，放气休息10-120秒后；将所有气带同时充至80-90mmHg范围内任一值，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第三对比数据，放气休息10-120秒后，将所有气带同时充至95-105mmHg范围内任一值，采集1-10分钟所有通道的实时信号，生成第四对比数据。本次采集在于检测3个统一固定压强下的实时信号。第一次可以采集55mmHg、60mmHg、65mmHg等，第二次可以采集80mmHg、85mmHg、90mmHg等，第三次可以采集95mmHg、100mmHg、105mmHg等。采集时间也可以为1分钟、3分钟、5分钟或10分钟等。放气休息在于给血流恢复正常水平的一个休息时间。由此可以获得第二对比数据、第三对比数据和第四对比数据。

结束采集步骤，对采集装置和气带进行收纳。

采集的信号共有18道，分别是左肱动脉脉搏直流信号、左肱动脉脉搏交流信号，右肱动脉脉搏直流信号、右肱动脉脉搏交流信号；左桡动脉脉搏直流信号、左桡动脉脉搏交流信号，右桡动脉脉搏直流信号、右桡动脉脉搏交流信号；左踝动脉脉搏直流信号、左踝动脉脉搏交流信号，右踝动脉脉搏直流信号、右踝动脉脉搏交流信号；左手指容积波信号、右手指容积波信号；左手指血氧饱和度信号、右手指血氧饱和度信号，心电信号、心音信号。脉搏交流信号是通过带通滤波器获得，脉搏直流信号是通过低通滤波器获得。

根据检测所得的第一对比数据、第二对比数据、第三对比数据和第四对比数据可以获得齐全的人体生理信号参数。根据分析可以应用于及早发现心血管疾病，对心血管疾病的监护、指导用药和治疗效果的评估，甚至是健康状况的评价。

以上实施例仅以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员应当理解，其依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种心血管动态信息的无创采集装置，设置有微处理器(8)，其特征在于：所述微处理器(8)上连接有气带充放气控制单元(9)、参考电压单元(10)以及DC-DC电压变换单元(11)，在微处理器(8)的输入端还分别连接有心电信号采集通道、心音信号采集通道、动脉信号采集通道、容积波/血氧信号采集通道；其中所述动脉信号采集通道设有肱动脉信号采集单元、桡动脉信号采集单元以及踝动脉信号采集单元，所述容积波/血氧信号采集通道设有手容积波信号采集单元和血氧饱和度信号采集单元；

所述心电信号采集通道依次由心电前置采集器(11)、第一带通滤波器(12)、第一陷波器(13)和第一增益放大器(14)组成，通过所述第一增益放大器(14)连接在微处理器(8)的心电信号采集管脚上；

所述心音信号采集通道依次由心音前置采集器(21)、第二带通滤波器(22)、第二增益放大器(24)组成，通过所述第二增益放大器(24)连接在微处理器(8)的心音前置采集管脚上；

所述肱动脉信号采集单元依次由肱动脉前置采集器(31)、第三带通滤波器(32)和第三低通滤波器(33)组成；所述桡动脉信号采集单元依次由桡动脉前置采集器(41)、第四带通滤波器(42)和第四低通滤波器(43)组成；所述踝动脉信号采集通道依次由踝动脉前置采集器(51)、第五带通滤波器(52)和第五低通滤波器(53)组成，所述第三低通滤波器(33)、第四带通滤波器(42)和第五低通滤波器(53)的输出端连接在第三模拟开关(35)上，所述第三模拟开关(35)和第三增益放大器(34)连接，所述第三增益放大器(34)连接在微处理器(8)的动脉信号采集管脚上；

所述手容积波信号采集单元依次由手容积波前置采集器(61)和第六带通滤波器(62)组成；所述血氧饱和度信号采集通道依次由血氧饱和度前置采集器(71)和第七带通滤波器(72)组成；所述第六带通滤波器(62)和第七带通滤波器(72)的输出端连接第六模拟开关(63)，所述第六模拟开关(63)和第六增益放大器(64)连接，所述第六增益放大器(64)连接在微处理器(8)的容积波/血氧信号采集管脚上。

2.根据权利要求1所述心血管动态信息的无创采集装置，其特征在于：所述微处理器(8)的型号为STM32F417，所述第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器、第四带通滤波器、第五带通滤波器、第六带通滤波器、第七带通滤波器及第一陷波器均采用有源滤波器，有源滤波器使用的运放型号为OP2177，所述增益放大器的型号为PGA112或PGA116，所述参考电压单元(10)使用的芯片的型号为ADR363B。

3.根据权利要求1或2所述心血管动态信息的无创采集装置，其特征在于：动脉信号采集通道有两个，分别是左动脉信号采集通道和右动脉信号采集通道；容积波/血氧信号采集通道也有两个，分别是左容积波/血氧信号采集通道和右容积波/血氧信号采集通道。

4.根据权利要求1或2所述心血管动态信息的无创采集装置，其特征在于：所述肱动脉前置采集器、桡动脉前置采集器和踝动脉前置采集器结构相同，三种前置采集器均包括稳压二极管U2、压力传感器(Press1)、双运放芯片U1和集成运放U3；

直流电压经稳压二极管U2稳压生成参考电压Vref，该参考电压Vref经电阻R4和R7分压接入双运放芯片U1的运放A正相输入端，运放A输出端连三极管Q1基极，三极管Q1发射极接压力传感器(Press1)的V+输入端，压力传感器(Press1)的接地端和运放A反相输入端相连，运放A反相输入端还经电阻R10接模拟地AGND；

所述参考电压Vref还经电阻R9和R30分压接入双运放芯片U1的运放B正相输入端，运放B反相输入端和运放B输出端相连，运放B输出端还经电阻R15连接在集成运放U3的参考电压端上；

压力传感器(Press1)的正、负极输出端分别和集成运放U3的正、反相输入端相连，集成运放U3的输出端经过电阻R13和电容C12低通滤波后生成电压信号Pre1输出至下一级。

5.根据权利要求4所述心血管动态信息的无创采集装置，其特征在于：所述稳压二极管U2的型号为TL431IPK，双运放芯片U1的型号为LMC6082，和集成运放U3的型号为AD620，压力传感器的型号为CM53004AS。

6.根据权利要求1或2所述心血管动态信息的无创采集装置，其特征在于：所述手容积波信号前置采集器和血氧饱和度前置采集器结构相同，二种前置采集器均包括光电传感器(Blood1)、双运放芯片U60和集成运放U61；

所述双运放芯片U60的运放B正相输入端接1.5V直流电压Blood 1.5V；输入一脉宽调制信号经电阻R605、R606和电容C602、C604低通滤波后，在经过电阻R603、R604和双运放芯片U60的运放B，电压求和后接入双运放芯片U60的运放A的正相输入端；

所述双运放芯片U60的运放A的输出端经过电阻R602后分别进入PNP型三极管Q600和NPN型三极管Q601的基极，PNP型三极管Q600和NPN型三极管Q601的发射极连光电传感器(Blood1)的电源接口LED+IR-，该光电传感器(Blood1)的电源接口LED-IR+和双运放芯片U60的运放A的反相输入端相连并经电阻R607后接地；光电传感器(Blood1)光敏信号输出端PD+的输出电流信号经过集成运放U61放大后转化为电压信号Bloodout输出至下一级。

7.根据权利要求6所述心血管动态信息的无创采集装置，其特征在于：所述双运放芯片U60的型号为LMC6082，集成运放U61的型号为AD795，光电传感器(Blood1)为血氧探头。