CN105942992A - 一种基于ccd的实时脉搏波检测装置 - Google Patents

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许金林
李晓风
李皙茹
张梦龙
黄万风
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Abstract

本发明公开了一种基于CCD的实时脉搏波检测装置，包括红外激光、CCD图像传感器、A/D模块、DSP模块、SPI通信模块、MCU处理器单元、RS232串口、上位机以及MCU处理器单元上的复位模块和晶振模块，CCD图像传感器放在红外激光照射手腕桡动脉的正上方，并其设有可与A/D模块输入端相连的输出端，A/D模块的输出端连接DSP模块的输入端，DSP模块的输出端通过SPI通信将处理好的数据发送给MCU处理器单元的输入端，RS232串口接MCU处理器单元的输出端，RS232输出端接上位机的输入端，复位模块和晶振模块分别接入MCU处理单元的输入端。本发明依据CCD图像传感器实时采集脉搏波搏动的图像变化，并将图像的变化由光信号转换为电信号，通过对电信号的处理能准确的实时绘制脉搏波波形。

Description

一种基于CCD的实时脉搏波检测装置
技术领域
本发明涉及一种脉搏波检测装置，特别是一种基于CCD的实时脉搏波检测装置。
背景技术
脉搏是人体活动最重要、最灵敏和最可靠的信息源之一，动脉搏动情况是人体循环系统动态过程一个可检测的生物讯号，将该讯号按时序记录下来的图形，就是脉图。我国的传统中医中，脉诊是重要诊断方法之一，是以切脉诊治疾病，以手指作为拾取脉搏中的循环动力信息的传感器。但是，受科技发展的限制，长期以来，医者一直依靠感觉来体会患者脉搏搏动时的脉象信息，对脉象的描述也都是采用取象比类的方法。这就造成了脉象概念较笼统，具体的判别标准模糊不清，其中还掺杂了医生的个人判别经验及个体感觉差异等很多主观因素，因此无法形成明确的辨证结果。这种情况阻碍了中医脉诊学的发展，要打破这个瓶颈，使古老的中医脉诊能够与现代科学分析方法联系起来，充分利用现有科学知识充实和丰富我国传统医学的内涵。而检测脉搏波装置的设计是首要的，它是脉象信息获取的途径，是临床脉诊客观化的基础，它把过去靠医生手指拾取信号转变为可由现代工具采集、运用现代方法进行分析的信号。
目前应用最广泛是压力传感器，虽然其信号采集方便、分析便捷的优势，但信号采集的手段单一，虽然传感器的设计已经从最初的单点采集，发展到阵列式多点采集，但距离准确贴合实际脉象仍然很遥远，而脉象的形成极为复杂，其本身包含血管结构与特性、管外肌肉与皮肤组织、血液及其循环系统特性等丰富信息，也不可能仅仅用压力脉搏信息来表征。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种CCD的实时脉搏波检测装置，该装置依据CCD图像传感器实时采集脉搏波搏动的图像变化，并将图像的变化由光信号转换为电信号，通过对电信号的处理能准确的实时绘制脉搏波波形。
本发明的技术方案是：一种基于CCD的实时脉搏波检测装置，包括：
红外激光、CCD图像传感器、A/D模块、DSP模块、SPI通信、MCU处理器单元、RS232串口、上位机以及MCU处理器单元上的复位模块和晶振模块，CCD图像传感器放在红外激光照射手腕桡动脉的正上方，并其设有可与A/D模块输入端相连的输出端，A/D模块的输出端连接DSP模块的输入端，DSP模块的输出端通过SPI通信将处理好的数据发送给MCU处理器单元的输入端，RS232串口接MCU处理器单元的输出端，RS232输出端接上位机的输入端，复位模块和晶振模块分别接入MCU处理单元的输入端；CCD图像传感器实时将接收到的反射光束转化为模拟电压信号，通过A/D模块将模拟电压信号转换成数字信号，再由DSP模块处理，将输入的数字信号转化为横向位移的变化值Δx和径向位移的变化值Δy，依据Δx和Δy得到能量值E，再经过SPI通信将实时能量值E发送给MCU处理器单元，MCU处理器单元通过RS232串口将能量值E发送给上位机，最终上位机通过能量值E变化来实时绘制脉搏波波形。
所述的红外激光波长为900nm，照射在手腕桡动脉上，位于正上方的CCD传感器接受红外激光照射在桡动脉的反射光束。
所述的CCD传感器接受到反射光束后得到的图像的特征，心脏反复进行收缩期和舒张期，采集到图像的变化与脉搏波搏动的变化一一对应，称为图像脉搏波。
所述的能量值E＝(Δx)2+(Δy)2，其中Δx为横向位移的变化值，Δy为径向位移的变化值。
本发明与现有技术相比具有的有益效果在于：本发明基于图像化的脉象采集，利用CCD图像传感器采集脉搏波搏动的横向和径向位移变化，由位移变化值得出能量变化值，通过能量值变化规律来实时绘制脉搏波波形。这是一种全新的创举，有效的将传感器技术、光电技术、图像处理技术和生物信号检测等多方面相结合，与常用的压力传感器检测脉搏波相比，其CCD传感器直接采集桡动脉脉搏图像信息，将中医脉诊的触觉信息图像化，这更能完整和有效的描述脉搏波的特征，对后续进行脉搏波波形分析具有重要的作用，且操作简单，检测脉图信息全面，非常适合CCD图像传感器采集脉搏波的领域。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图；
图2为本发明的结构组成框图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的结构组成示意图，检测脉搏波装置放在手腕1桡动脉上面，检测脉搏波装置内部包括红外激光2、CCD图像传感器3、A/D模数转换模块4、DSP数字信号处理模块5和SPI通信模块6。选择红外激光2的波长为900nm，斜照射在手腕桡动脉上，CCD图像传感器3位于桡动脉的正上方，并且捕获红外激光2照射的桡动脉的反射光束，CCD图像传感器3将光学影像转换为模拟电信号，通过A/D模数转换模块4转换为数字信号，通过DSP模块5处理得到横向位移变化值Δx和径向位移变化值Δy，由横向位移变化值Δx和径向位移变化值Δy得到能量变化值E，将能量变化值E通过SPI通信模块6发送到MCU处理器单元7，MCU处理器单元7将数据进行缓存，再通过缓存以RS232串口10方式发给上位机11进行实时绘制脉搏波波形。
如图2所示为本发明的结构组成框图，本发明装置包括红外激光2、CCD图像传感器/3、A/D模块4、DSP模块5、SPI通信模块6、MCU处理器单元7、RS232串口10和上位机11，MCU处理器单元7上的复位模块8和晶振模块9。
红外激光2照射在手腕桡动脉上，CCD图像传感器3位于桡动脉的正上方，因心脏舒张期和收缩期成规律变化，导致桡动脉的搏动成规律性的变化，CCD图像传感器3实时采集因桡动脉搏动变化的图像，并将图像的变化转换为模拟电信号，通过A/D模块4实时将模拟电信号转换为数字信号，将数字信号输入DSP数字信号处理模块5，输出横向位移变化值Δx和径向位移变化值Δy，由横向位移变化值Δx和径向位移变化值Δy得出能量变化值E＝(Δx)2+(Δy)2，通过SPI通信6将能量变化值E发送到MCU处理器单元7，MCU处理器单元7将实时的能量变化值E缓存起来，以防止在传输过程中数据发生丢包现象，然后再通过MCU处理器单元7将缓存的能量变化值E通过RS232串口10发送到上位机11，上位机11根据接收的能量变化值E来实时的绘制脉搏波波形。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上通过具体的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何领域，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于CCD的实时脉搏波检测装置，其特征在于：包括红外激光、CCD图像传感器、A/D模块、DSP模块、SPI通信、MCU处理器单元、RS232串口、上位机以及MCU处理器单元上的复位模块和晶振模块，CCD图像传感器放在红外激光照射手腕桡动脉的正上方，并其设有可与A/D模块输入端相连的输出端，A/D模块的输出端连接DSP模块的输入端，DSP模块的输出端通过SPI通信将处理好的数据发送给MCU处理器单元的输入端，RS232串口接MCU处理器单元的输出端，RS232输出端接上位机的输入端，复位模块和晶振模块分别接入MCU处理单元的输入端；CCD图像传感器实时将接收到的反射光束转化为模拟电压信号，通过A/D模块将模拟电压信号转换成数字信号，再由DSP模块处理，将输入的数字信号转化为横向位移的变化值Δx和径向位移的变化值Δy，依据Δx和Δy得到能量值E，再经过SPI通信将实时能量值E发送给MCU处理器单元，MCU处理器单元通过RS232串口将能量值E发送给上位机，最终上位机通过能量值E变化来实时绘制脉搏波波形。
2.根据权利要求1所述的基于CCD的实时脉搏波检测装置，其特征在于：所述红外激光的波长为900nm，照射在手腕桡动脉上，位于正上方的CCD传感器接受红外激光照射在桡动脉的反射光束。
3.根据权利要求1所述的基于CCD的实时脉搏波检测装置，其特征在于：所述CCD传感器接受到反射光束后得到的图像的特征，心脏反复进行收缩期和舒张期，采集到图像的变化与脉搏波搏动的变化一一对应，称为图像脉搏波。
4.根据权利要求1所述的基于CCD的实时脉搏波检测装置，其特征在于：所述能量值E＝(Δx)2+(Δy)2，其中Δx为横向位移的变化值，Δy为径向位移的变化值。
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