脉搏波分析与人体动脉血压关系研究--《重庆工学院》2008年硕士论文
脉搏波分析与人体动脉血压关系研究
【摘要】：
人类进入老龄化的时代已经来临,高血压作为在心脑血管疾病方面死亡率最高的因素而成为国际研究焦点之一。配合传统纯粹药物的治疗,精确的进行血压以及相关心血管生理学参数测量,对人体心血管系统的预诊以及健康人群疾病的预防有更加重要的意义。无创血压检测方法可以避免有创血压检测产生的感染,其装置又可以具有便携特性和高精度,而且特别适合于随时观察被试者血压的变化。基于此,近年来无创血压检测方法成为国际研究热点之一。
脉诊已经有很久的发展历史了,即中医四诊(望、闻、问、切)中的切脉,为中医辨证理论中最重要一环。当今,将脉诊中的人体脉搏波形拾取出来,以现代医学视角,作为评价人体心脑血管生理特性依据的方法被广泛采用。脉搏波传导速度(Pulse Wave Velocity-PWV)与动脉血压关系的研究可以追溯到二十世纪二十年代,并且与PWV呈线性反比关系的脉搏波传导时间(Pulse Transit Time-PTT)在测量人体每搏动脉血压方面又具有较好的简便性;始于二十世纪七十年代的对单一脉搏波波形进行分析与研究,属于该领域比较新的方向定位,具有一定的可行性;而八十年代以来的对脉搏波进行在频域范围内的分析多数集中在功率谱研究上,也取得了一定的成果。此类研究脉搏波特性与人体动脉血压的关系,为实现无创连续每搏血压检测奠定了坚实的基础。
本课题中,我们提出了一种基于单一脉搏波形傅立叶分析(FFT)的频率幅值与人体血压关系的研究方案。一系列相关实验结果表明,此方法不仅具有较高的精度,而且在进一步改进无创血压测试系统简便性方面具有明显优势。经典数学方法──快速傅立叶变换──引用至此方案中,它可以将脉搏信号由时域变换到频域。虽然该方案是无创血压检测领域新研究方向的初步探索,但为无创血压测试实验定量化研究打下良好基础。相信它很可能会扩展无创血压测试的应用领域,如移动血压测试装置和心血管预诊。
【关键词】：
【学位授予单位】：重庆工学院【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：R443.5【目录】：
Abstract5-10
第一章 课题总体介绍10-27
1.1 血压检测概述10-19
1.1.1 血管生理10-12
1.1.2 直接血压测量法12-13
1.1.3 间接血压测量法13-19
1.2 脉搏信息研究19-21
1.2.1 脉搏波产生机理及波形释义19-20
1.2.2 血管硬化与脉搏波形的关系20-21
1.3 脉搏波波形频域分析21-25
1.3.1 快速傅立叶变换（FFT）22
1.3.2 血管老化与脉搏波形FFT22-25
1.4 主要研究工作及课题创新点25-27
第二章 回归分析与误差分析原理27-36
2.1 一元线性回归分析基本原理27-31
2.1.1 数据的回归分析27-28
2.1.2 一元线性回归方程的建立28-29
2.1.3 一元线性回归效果的检验29-31
2.2 误差分析基本原理31-33
2.2.1 误差的基本概念31-32
2.2.2 误差的来源及分类32-33
2.3 EXCEL在回归分析中的应用33-36
第三章 硬件测试平台设计36-46
3.1 压电传感器36-37
3.1.1 PVDF 薄膜特性36
3.1.2 HK-2000B 集成化脉搏传感器36-37
3.2 滤波与放大电路37-39
3.3 MCU 与模数转换电路39-41
3.3.1 AT89C52 单片机39-41
3.3.2 模数转换电路41
3.4 MCU 与数据发送电路41-43
3.4.1 USB130 通用串行总线模块41-42
3.4.2 数据发送电路42-43
3.5 测试平台结构及工作原理43-44
3.6 硬件抗干扰设计44-46
第四章软件设计及流程46-61
4.1 下位机的软件设计46-53
4.1.1 C52 主要特殊功能寄存器46-49
4.1.2 下位机软件程序49-53
4.2 上位机的软件设计53-61
4.2.1 Matlab 串口通讯函数54-56
4.2.1.1 创建串口设备对象并设置其属性54
4.2.1.2 打开和关闭并清除串口设备对象54
4.2.1.3 串口读写操作54-55
4.2.1.4 instrcallback 回调函数55-56
4.2.2 上位机程序56-61
第五章 实验方法与结果分析61-71
5.1 课题方法学原理61-63
5.1.1 血流动力学61-63
5.1.2 脉搏波频域分析与动脉血压63
5.2 实验结果与数据分析63-71
5.2.1 实验环境与步骤63
5.2.2 试验结果63-69
5.2.3 试验结果处理69-71
参考文献73-75
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果76
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最新解读脉搏测量的工作原理
[导读] 脉搏测量属于检测有无脉博的测量，有脉搏时遮挡光线，无脉搏时透光强，所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。
属于检测有无脉博的测量，有脉搏时遮挡光线，无脉搏时透光强，所采用的是红外接收和红外发射。用于体育测量用的大致有指脉和耳脉二种方式。这二种测量方式各有优缺点，指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降;耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。
2脉搏信号的拾取
脉搏信号拾取电路如图1所示，IClA接为单位增益缓冲器以产生2.5V的基准电压。
红外接收在红外光的照射下能产生电能，单个能产生O.4 V电压，0.5 mA电流。BPW83型红外接收和IR333型红外发射工作波长都是940 nm，在指夹中，红外接收和红外发射相对摆放以获得最佳的指向特性。红外发射中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大。在图l中，RO选100&O是基于红外接收感应红外光灵敏度考虑的。R0过大，通过红外发射的电流偏小，BPW83型红外接收无法区别有脉搏和无脉搏时的信号。反之，R0过小，通过的电流偏大，红外接收也不能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号。当红外发射发射的红外光直接照射到红外接收上时，IC1B的反相输入端电位大于同相输入端电位，Vi为&O&。当手指处于测量位置时，会出现二种情况：一是无脉期。虽然手指遮挡了红外发射发射的红外光，但是，由于红外接收中存在暗电流，仍有l&A的暗电流会造成Vi电位略低于2.5 V.二是有脉期。当有跳动的脉搏时，血脉使手指透光性变差，红外接收中的暗电流减小，Vi电位上升。
由此看来，所谓脉搏信号的拾取实际上是通过红外接收，在有脉和无脉时暗电流的微弱变化，再经过IClB的放大而得到的。所拾取的信号为2&V左右的电压信号。
3信号的放大
按人体脉搏在运动后最高跳动次数达240次/分计算来设计低通，它由IC2A和C04等组成，如图2所示。转折频率由R07、C04、R08和C05决定，放大倍数由R08和R06的比值决定。
根据二阶低通的传递函数，可得
按人的脉搏最高为4 Hz考虑，低频特性是令人满意的。
需要说明的是，以上分析是在忽略C03的条件下做出的，如果考虑C03的话，那么：
由此可见，C03没有影响频率特性的分析，它的作用只是隔直。
二级放大器兼比较器如图3所示。Rpll用以调整系统的放大倍数，C06用以防止放大器自激。采用二级放大，零点漂移不很明显，在0.1 V左右。所以将比较器的阈值电压设计成O.25 V，以确保滤除干扰信号。采用比较器的好处是能有效地克服零点漂移所造成的影响，提高测量的准确性。
二级放大器和比较器
波形整形电路如图4所示，IC3A是CD4528型单稳态多谐振荡器，有效脉宽为0.05 s.其宽度由R22和C20决定。IC3B也组成一个单稳态多谐振荡器，脉宽为240ms.D2、Dl和T3等组成一个或非门，只有C，E两点均为低电平时，信号放大器整机输出才是高电平。设计这个电路的目的是为了在输出端输出一个窄脉冲，并且要在由R13和C07决定的时间内任何信号都不会干扰输出。R23和C21充电时间的长短决定了计数脉冲的宽度，一般不希望它太宽。波形整形时序如图5所示。
波形整形线路图
当该放大器用于集群仪时，一定要注意不同信号通道之间的相互影响，建议把各个放大器的电源分开。此外，测量通道需要一个开关电路，当指夹悬空时，这个开关电路关闭单稳态电路，切断信号通路，防止乱计。
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今天同事给我测量了下，我血压105/55,脉搏96，不知道这正常吗？请详细给我分析下！谢谢了！
，165个高？呜呜！哈哈？偏高是吗！ 收缩压55我女 22岁。
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高压正常（90-140） 低压偏低（60-90） 建议多测几次 脉搏正常 应该没有大问题
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具体有没有问题要看你的年龄性别了,35%的基础代谢率有点儿高，。需要结合临床，可能你平时缺乏锻炼。脉搏正常范围偏高值。基础代谢率50+96-111=35，原因不明，单一这些指标不能说明说明什么。脉压50血压正常，一般来说老年人血管硬化会出现脉压高，稍微偏高
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