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第25卷第2期北京生物医学工程Vol125No12
2006年4月BeijingBiomedicalEngineeringApr.2006

基于虚拟仪器技术的脉象采集系统

周鹏秦树人

摘要基于虚拟仪器技术的脉象采集系统由上、下位机构成,下位机通过电容传声器采集脉搏信号,由
串口RS-232将信号送入上位机;上位机利用虚拟仪器技术对信号进行软件处理、分析和波形显示。
关键词虚拟仪器技术脉象数据采集
中图分类号R318104文献标识码A文章编号1002-3208(2006)02-0196-04

PulseSignalProcessingBasedonVirtualInstrumentTechnologyZHOUPeng,QINShurenCollegeofMechanical
Engineering,ChongqingUniversity,Chongqing400030
=Abstract>Inthispaper,thestudyofpulsesignalprocessingisbasedonvirtualinstrumenttechnology.Itincludessinglechipcomputer
systemandpcsystem,whichaccomplishpulsesignaldatacollecting,processing,analyzingandgraphshowingetc.Inthesystemthecombinationof
virtualinstrumenttechnologywithtraditionalChinesephysicisvaluabletoresearch.
=Keywords>virtualinstrumenttechnologypulsesignaldatacollecting

脉象是脉搏的频率、节律、形状、深浅与强弱(脉位深浅、脉力强弱、脉率快慢、脉道宽窄、脉
等变化的综合形象。脉象与病症之间有密切的关动均匀等),并在浅表动脉(桡动脉、颈动脉)处
系,它对于辨证论治有着十分重要的意义,有时甚以表现出来,从而能被人感知和被仪器测出。脉搏
至是绝对的意义[1]。脉象采集系统是脉象研究必不图是脉搏波搏动的轨迹,是研究脉搏波的有力工
可缺的工具。它将脉象信息客观、准确、实时地描具。通过对脉搏图的分析,准确地反映人体体征信
绘出来,为脉诊的客观化、定量化和标准化研究提息是脉象研究的重点。典型的脉搏波形见图1[3]。
供了科学依据。目前,将虚拟仪器技术应用于脉象
采集系统是其发展的一个重要研究方向。
虚拟仪器技术是仪器技术、测量技术和计算机
等技术深层次结合的产物。它将测试仪器硬件通用
或软件化,通过修改软件来改动测试仪器的功能,
测试仪器的性能、成本、开发周期、难度等都取决
于或主要取决于软件,使得测试仪器的研发趋于实
用化、简单化。有鉴于此,本文深入研究了基于虚
拟仪器技术的脉象采集系统。
图1典型的脉搏时域波形
1脉搏波传输系统的物理模型
Fig1Typicalwaveofpulsefortime_frequency

研究表明,脉搏波的传播特性与人体内的许多尽管脉搏信号会随各种生理、病理及环境条件
生理参数(如心输出、血液粘度、动脉系统血管力等因素变化而出现随机变化,但它是接近于周期性
[2]
学性质等)变化密切相关。人体内五脏六腑的任的确定性信号。脉搏波携带的幅度、频率、相位和
何病理变化都会引起动脉血压力、流量及流速等生能量等信息较客观的反映了人体生理变化和特征,
理状态的变化,这些变化会影响脉搏波的传播特性并以次声波的形式在血液和动脉管壁中传播。图2
是脉搏波传播过程的简单物理模型[4]。
作者单位:重庆大学机械工程学院测试中心(重庆400030)在模型中,脉搏传播系统被看成是一时变、不
作者简介:周鹏(1972)),男,博士研究生。
均匀的/声道0,并认为沿轴向传播的是平面波,
第2期基于虚拟仪器技术的脉象采集系统#197#

号。选用外套耦合腔的电容传声器B&K-4193型
(主要指标为:灵敏度1215mVPPa,极化电压200V,
频率范围0101Hz~20kHz,频响特性:声压场15~
146dB,具有瞬态响应快、低频响应好等特点[5])。
212下位机系统
主要由选通滤波、程控放大、APD转换、单片
机等几部分组成(图4)。信号调理(放大与滤波)
是下位机的主要功能。滤波处理包括抑制共模干扰
(如工频干扰、人体静电干扰)、消除基线漂移等。
图2脉搏波舆系统的物理模型
整个系统由(89C51)单片机控制,经过处理后的
Fig2Modeloftransformofpulsesignal
信号由串口RS-232送入上位机。
传播介质无损耗,其波动方程如下[4]: