CN108042117B

CN108042117B - 一种脉搏检测系统及其检测方法

Info

Publication number: CN108042117B
Application number: CN201810004092.9A
Authority: CN
Inventors: 潘娜娜; 谭丽娟; 张蕊; 刘素杰
Original assignee: Affiliated Hospital of University of Qingdao
Current assignee: Affiliated Hospital of University of Qingdao
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2038-01-03
Also published as: CN108042117A

Abstract

本发明公开了一种脉搏检测系统，包括脉搏信号采集模块，用于对脉搏信号进行采集；信号处理电路，与脉搏信号采集模块通讯连接，用于对脉搏信号进行放大和滤波处理；处理器模块，分别脉搏信号采集模块和信号处理电路通讯连接，用于对脉搏信号进行分析处理，输出脉搏参数以及脉搏波形。本发明能够改进现有技术的不足，提高了脉搏的检测精度。

Description

一种脉搏检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及智能化医疗器械技术领域，尤其是一种脉搏检测系统及其检测方法。

背景技术

随着人们生活的水平不断提高，高节奏的工作与饮食结构的改变导致高血压、冠心病等心血管类疾病患者与日俱增。有效的早期诊断治疗方法和设备，成为预防这类疾病的重要措施。脉搏是人体活动最重要、最灵敏和最可靠的信息源，是反映人体健康状况的重要窗口。中国发明专利CN 104013390 B公开了一种脉搏检测控制方法，这种检测方法对于脉搏传感器检测过程中存在的干扰信号处理不够彻底，容易导致检测结果的误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种脉搏检测系统及其检测方法，能够解决现有技术的不足，提高了脉搏的检测精度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种脉搏检测系统，包括，

脉搏信号采集模块，用于对脉搏信号进行采集；

信号处理电路，与脉搏信号采集模块通讯连接，用于对脉搏信号进行放大和滤波处理；

处理器模块，分别脉搏信号采集模块和信号处理电路通讯连接，用于对脉搏信号进行分析处理，输出脉搏参数以及脉搏波形。

作为优选，所述信号处理电路的输入端通过第一电阻连接至第一运放的正相输入端，第一运放的反相输入端通过第二电阻接地，第一运放的输出端连接至三极管的基极，三极管的基极通过串联的第三电阻和第一电感连接至三极管的集电极，三极管的发射极通过串联的第一电容和第四电阻接地，第一运放的反相输入端通过第五电阻连接至三极管的发射极，三极管的发射极通过第六电阻连接至第二运放的正相输入端，第六电阻上并联有第二电感，第六电阻的两侧分别通过第二电容和第三电容接地，第二运放的反相输入端通过第七电阻接地，第二运放的反相输入端通过第八电阻连接至第二运放的输出端，三极管的发射极通过第四电容与第二运放的输出端连接，第二运放的输出端通过第九电阻连接至输出端。

一种上述的脉搏检测系统的检测方法，包括以下步骤：

A、脉搏信号采集模块对脉搏信号进行采集，并将采集到的脉搏信号分别发送至信号处理电路和处理器模块；

B、信号处理电路对脉搏信号进行放大和滤波，并将处理后的脉搏信号发送至处理器模块；

C、处理器模块对信号处理电路发送来的脉搏信号进行筛选，对每个脉搏脉冲的中间时刻进行定位，计算脉搏脉冲中间时刻前后的脉搏强度，若脉搏强度的偏差超出设定阈值，则利用脉搏信号采集模块发送来的脉搏信号对信号处理电路发送来的脉搏信号进行修正，若脉搏强度的偏差未超出设定阈值，则采信这一脉搏脉冲，然后对下一个脉搏脉冲进行筛选。

作为优选，步骤C中，对信号处理电路发送来的脉搏信号进行修正包括以下步骤，

C1、对脉搏信号采集模块发送来的脉搏信号进行小波分解，然后对其高频部分进行重构，得到高频重构信号；

C2、在脉搏信号采集模块发送来的脉搏信号中减去高频重构信号，得到参考信号；

C3、将参考信号与信号处理电路发送来的脉搏信号进行对比，对信号处理电路发送来的脉搏信号进行修正，使其与参考信号线性相关。

作为优选，所述步骤C3中，在对信号处理电路发送来的脉搏信号进行修正的过程中，保持信号处理电路发送来的脉搏信号的总强度不变。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明利用脉搏信号采集模块和信号处理电路向处理器模块分别发送脉搏信号，然后通过检测脉搏脉冲强度的分布情况，对脉冲强度产生畸变的信号进行修正，可以有效避免由放大滤波电路对信号进行处理过程中对信号造成的失真问题。本发明采用的信号处理电路利用三极管对于相邻脉搏脉冲之间的毛刺干扰进行隔离，然后利用第二运放组成的低通滤波器对脉搏脉冲进行过滤。在低通滤波器之前，通过第一电容、第二电容和第二电感组成的LC滤波器可以对高频干扰进行初步过滤。在对信号处理电路发送来的脉搏信号进行修正的过程中，使用小波分解去除脉搏信号采集模块发送来的脉搏信号的高频信号部分，然后将其与信号处理电路发送来的脉搏信号进行对比，通过不同滤波方式规避相同的滤波缺陷，然后根据对比结果对脉搏信号进行修正，进而弥补滤波过程中造成的信号失真。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中信号处理电路的电路图。

图中：1、脉搏信号采集模块；2、信号处理电路；3、处理器模块； IN、输入端；OUT、输出端；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R11、第十一电阻；R12、第十二电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；L1、第一电感；L2、第二电感；A1、第一运放；A2、第二运放；A3、第三运放；Q、三极管。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-2，本发明一个具体实施方式包括，

脉搏信号采集模块1，用于对脉搏信号进行采集；

信号处理电路2，与脉搏信号采集模块1通讯连接，用于对脉搏信号进行放大和滤波处理；

处理器模块3，分别脉搏信号采集模块1和信号处理电路2通讯连接，用于对脉搏信号进行分析处理，输出脉搏参数以及脉搏波形。

信号处理电路2的输入端IN通过第一电阻R1连接至第一运放A1的正相输入端，第一运放A1的反相输入端通过第二电阻R2接地，第一运放A1的输出端连接至三极管Q的基极，三极管Q的基极通过串联的第三电阻R3和第一电感L1连接至三极管Q的集电极，三极管Q的发射极通过串联的第一电容C1和第四电阻R4接地，第一运放A1的反相输入端通过第五电阻R5连接至三极管Q的发射极，三极管Q的发射极通过第六电阻R6连接至第二运放A2的正相输入端，第六电阻R6上并联有第二电感L2，第六电阻R6的两侧分别通过第二电容C2和第三电容C3接地，第二运放A2的反相输入端通过第七电阻R7接地，第二运放A2的反相输入端通过第八电阻R8连接至第二运放A2的输出端，三极管Q的发射极通过第四电容C4与第二运放A2的输出端连接，第二运放A2的输出端通过第九电阻R9连接至输出端OUT。

第二运放A2的输出端通过第十电阻R10连接至第三运放A3的反相输入端，第三运放A3的正相输入端通过第十一电阻R11接地，第三运放A3的正相输入端通过并联的第十二电阻R12和第五电容C5连接至第三运放A3的输出端。

其中，第一电阻R1为2kΩ，第二电阻R2为1kΩ，第三电阻R3为2.5kΩ，第四电阻R4为5kΩ，第五电阻R5为0.5kΩ，第六电阻R6为1kΩ；第七电阻R7为7.5kΩ，第八电阻R8为3 kΩ，第九电阻R9为3.5kΩ，第十电阻R10为0.5kΩ，第十一电阻R11为10 kΩ，第十二电阻R12为2.5kΩ。第一电容C1为350μF，第二电容C2为450μF，第三电容C3为200μF，第四电容C4为70μF。第一电感L1为0.14mH，第二电感L2为0.1mH。脉搏信号采集模块1采用SC0073动态微压传感器，处理器模块3采用嵌入式Atmega8515处理器。

一种上述的脉搏检测系统的检测方法，包括以下步骤：

A、脉搏信号采集模块1对脉搏信号进行采集，并将采集到的脉搏信号分别发送至信号处理电路2和处理器模块3；

B、信号处理电路2对脉搏信号进行放大和滤波，并将处理后的脉搏信号发送至处理器模块3；

C、处理器模块3对信号处理电路2发送来的脉搏信号进行筛选，对每个脉搏脉冲的中间时刻进行定位，计算脉搏脉冲中间时刻前后的脉搏强度，若脉搏强度的偏差超出设定阈值，则利用脉搏信号采集模块1发送来的脉搏信号对信号处理电路2发送来的脉搏信号进行修正，若脉搏强度的偏差未超出设定阈值，则采信这一脉搏脉冲，然后对下一个脉搏脉冲进行筛选。

设定阈值为10%。

步骤C中，对信号处理电路2发送来的脉搏信号进行修正包括以下步骤，

C1、对脉搏信号采集模块1发送来的脉搏信号进行小波分解，然后对其高频部分进行重构，得到高频重构信号；

C2、在脉搏信号采集模块1发送来的脉搏信号中减去高频重构信号，得到参考信号；

C3、将参考信号与信号处理电路2发送来的脉搏信号进行对比，对信号处理电路2发送来的脉搏信号进行修正，使其与参考信号线性相关。

步骤C3中，在对信号处理电路2发送来的脉搏信号进行修正的过程中，保持信号处理电路2发送来的脉搏信号的总强度不变。

第三运放A3对信号处理电路2的输出信号进行检测，每当出现一个脉搏信号时，第三运放A3的输出便出现对应的变化。通过监测第三运放A3的输出变化量，当第三运放A3的输出变化量出现大幅度变化时，通过与脉搏信号采集模块1发送来的脉搏信号进行对比，若脉搏信号采集模块1发送来的脉搏信号存在同步的变化，则视为正常，若脉搏信号采集模块1发送来的脉搏信号不存在同步的变化，则使用步骤C的方式对信号处理电路2发送来的脉搏信号进行修正。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种脉搏检测方法，该方法基于的脉搏检测系统包括，

脉搏信号采集模块（1），用于对脉搏信号进行采集；

信号处理电路（2），与脉搏信号采集模块（1）通讯连接，用于对脉搏信号进行放大和滤波处理；

处理器模块（3），分别脉搏信号采集模块（1）和信号处理电路（2）通讯连接，用于对脉搏信号进行分析处理，输出脉搏参数以及脉搏波形；

所述信号处理电路（2）的输入端（IN）通过第一电阻（R1）连接至第一运放（A1）的正相输入端，第一运放（A1）的反相输入端通过第二电阻（R2）接地，第一运放（A1）的输出端连接至三极管（Q）的基极，三极管（Q）的基极通过串联的第三电阻（R3）和第一电感（L1）连接至三极管（Q）的集电极，三极管（Q）的发射极通过串联的第一电容（C1）和第四电阻（R4）接地，第一运放（A1）的反相输入端通过第五电阻（R5）连接至三极管（Q）的发射极，三极管（Q）的发射极通过第六电阻（R6）连接至第二运放（A2）的正相输入端，第六电阻（R6）上并联有第二电感（L2），第六电阻（R6）的两侧分别通过第二电容（C2）和第三电容（C3）接地，第二运放（A2）的反相输入端通过第七电阻（R7）接地，第二运放（A2）的反相输入端通过第八电阻（R8）连接至第二运放（A2）的输出端，三极管（Q）的发射极通过第四电容（C4）与第二运放（A2）的输出端连接，第二运放（A2）的输出端通过第九电阻（R9）连接至输出端（OUT）；

第二运放（A2）的输出端通过第十电阻（R10）连接至第三运放（A3）的反相输入端，第三运放（A3）的正相输入端通过第十一电阻（R11）接地，第三运放（A3）的正相输入端通过并联的第十二电阻（R12）和第五电容（C5）连接至第三运放（A3）的输出端；

其特征在于包括以下步骤：

A、脉搏信号采集模块（1）对脉搏信号进行采集，并将采集到的脉搏信号分别发送至信号处理电路（2）和处理器模块（3）；

B、信号处理电路（2）对脉搏信号进行放大和滤波，并将处理后的脉搏信号发送至处理器模块（3）；

C、处理器模块（3）对信号处理电路（2）发送来的脉搏信号进行筛选，对每个脉搏脉冲的中间时刻进行定位，计算脉搏脉冲中间时刻前后的脉搏强度，若脉搏强度的偏差超出设定阈值，则利用脉搏信号采集模块（1）发送来的脉搏信号对信号处理电路（2）发送来的脉搏信号进行修正，若脉搏强度的偏差未超出设定阈值，则采信这一脉搏脉冲，然后对下一个脉搏脉冲进行筛选；

步骤C中，对信号处理电路（2）发送来的脉搏信号进行修正包括以下步骤，

C1、对脉搏信号采集模块（1）发送来的脉搏信号进行小波分解，然后对其高频部分进行重构，得到高频重构信号；

C2、在脉搏信号采集模块（1）发送来的脉搏信号中减去高频重构信号，得到参考信号；

C3、将参考信号与信号处理电路（2）发送来的脉搏信号进行对比，对信号处理电路（2）发送来的脉搏信号进行修正，使其与参考信号线性相关。

2.根据权利要求1所述的脉搏检测方法，其特征在于：步骤C3中，在对信号处理电路（2）发送来的脉搏信号进行修正的过程中，保持信号处理电路（2）发送来的脉搏信号的总强度不变。