基于虚拟仪器的无线脉搏检测仪设计

　　0　引　　言

　　诊脉是中医诊断疾病的1种重要方法，在其两千余年的发展过程中，积累了丰富的临床经验，根据脉象信息诊断心血管疾病是人类医学防治学的1条有效途径[1]。而传统的中医诊脉依靠医生的经验和阅历，难以对脉搏波进行客观化分析。对脉搏波信号的客观化、定量化一直是研究的热点。脉搏波是一种非平稳近似周期的微弱信号，其变化极其复杂，与血管结构、血液特性等多种生理病理参数有关，是1个综合的结果[2]。在广泛使用的信号分析处理方法中：傅里叶变换是1种最常用的分析方法，非常适合确定性的平稳信号，对非平稳非周期信号的处理不理想[3]。小波变换本质上是一种窗口可调的傅里叶变换，小波窗内的信号必须是平稳的，而且在整个信号处理过程中，小波变换是非适应性的。另外，具有无线通信的医疗监护设备给患者较大的活动自由，用户可以不受时间、地点限制，将患者与医疗服务端建立连接，实时的将患者的身体状况无线传输给医生，患者能及时得到有效的诊断治疗，在家庭保健工程与医学中具有重要意义[4]。

　　本文采用CC1110的无线收发模块采集脉搏信号，利用 Welch法提取脉搏信号功率谱，计算脉搏信号功率谱峰值、峰值频率、功率谱重心、重心频率，最后采用基于支持向量机(SVM)的方法对特征值进行分类，应用到对高血压病症的诊断。实验表明，该方法具有较高的客观性和准确性，为诊脉客观化提供1个新的思路。

　　1　无线脉搏检测仪设计

　　无线脉搏检测仪主要由脉搏传感器、信号调理电路、无线通信接口单元和计算机软件处理系统组成，如图1所示。其中硬件部分包括脉搏传感器、信号调理电路、无线收发模块CC1110;软件部分包括无线收发程序、LabVIEW可视化图形编程软件组成。该检测仪利用 PVDF(聚偏氟乙烯)压电膜传感器获取人体手腕处动脉的脉搏信号，通过信号调理电路和 A/D采样获取数字脉搏信号，由无线通信接口单元与计算机建立通信，利用 LabVIEW 可视化图形编程软件来实现脉搏波数据的处理、分析和计算。

　　2　硬件电路设计

　　2.1　脉搏传感器

　　采用PVDF(聚偏氟乙烯)压电膜的 HK-2000B型脉搏传感器，它是1种软接触式的无创伤脉搏传感器，输出电压范围为0～20mV，具有灵敏度高、抗干扰能力强、过载能力大、一致性好、性能稳定和使用寿命长等特点。

　　2.2　信号调理电路

　　正常人脉搏信号频率范围0～20Hz，且0～10Hz之间集中了大约99%能量[5]。在脉搏信号采集过程中不可避免地会混有各种干扰，比如：由于人的呼吸运动和身体移位产生的基线漂移;检测仪器引入的白噪声和工频干扰[6]。因此消除或减少基线漂移和工频干扰是识别脉搏信号特征参数的前提。