脉搏波信号采集与分析方法的研究

人体生命体征信息是指人体生理和病理信息,是判断病人的病情轻重缓急以及病情诊断的依据。脉搏信号是人体众多信号中较具代表性的一种,携带有丰富的人体健康状况信息。文章从目前使用较为广泛的两种脉搏信号采集方法出发,着重分析了压力脉搏波信号分析方法的临床适用性及应用现状,提出了应对脉搏波进行更为深入的研究,从而为人体脉搏波信号采集与分析系统的设计提供科学的依据。     

脉搏波信号预处理方法研究

为克服脉搏波信号采集时受到的高频噪声干扰和低频噪声干扰,脉搏波信号的预处理成为心脉信号处理中的关键环节。使用零相位滤波法处理脉搏波信号,改善传统数字滤波器直接滤波的输出失真问题;通过建立评价参数,对去除高频噪声的数字滤波器和小波阈值滤波器的滤波效果进行评价,获得最佳滤波方法;对比常用去基线漂移方法在处理脉搏波信号时的特点,获得最佳去基线漂移算法。使用新研发的脉搏波采集手环采集多名受试者的脉搏波原始信息,将采集到的信号按上述方法去噪和去基线漂移后,实现脉搏波信号的预处理过程。实验结果表明,采用sym4小波基、固定阈值、软阈值函数等小波阈值去噪方法去除高频噪声并使用三次样条插值拟合曲线去除基线漂移后,所获得的脉搏波信号平滑无毛刺,每个周期起始点和终点都在同一水平基线上,满足后续脉搏波信号的医学分析和疾病诊断需要。     

脉搏波信号时域特征提取与算法的研究

研究脉搏波信号时域特征以及提取算法,针对脉搏波信号中若干有明确生理意义的特征点（如主波、潮波、重搏波等）,提出采用极值法从脉搏信号中提取上述特征点,并根据特征点来计算脉搏周期。仿真实验证明,采用极值法与传统的脉搏信号提取法相比,极值法的脉搏特征提取更简明、准确。     

自适应脉搏波信号主峰定位方法

脉搏波信号主峰对于人体生理参数的分析与诊断起到关键的作用.针对脉搏波信号主峰定位问题,提出自适应脉搏波主峰定位方法.预先去除脉搏波信号中的工频干扰和基线漂移,结合快速傅里叶变换与被测试者心率计算出脉搏波信号的单周期步长.在单周期步长内,仅采用幅度差值法即可定位脉搏波信号主峰.实验结果表明,所提出方法的查全率和查准率有显著提高,当潮波值和主峰值近似时,所提出方法能够避免单周期多主峰定位,减少主峰错误定位的数量,具有一定实用价值.     

基于小波分析的脉搏波信号去噪

脉搏波信号采集过程中存在引入的肌电干扰和基线漂移等噪声,引起脉搏信号不准确。针对传统滤波方法滤除脉搏波噪声性能较低的特点,提出了一种改进的空域相关滤波方法。将信号小波分解后,在小波变换值的相关量中加入一个自适应调整系数,最后用保留的小波系数对原信号进行重构;改进方法具有良好的自适应性能和显著的滤波效果,在有效去除噪声的同时,很好地保留了信号的主要细节。仿真结果表明,改进算法去噪效果好,同时减小误差,提高了信噪比,为脉搏分析提供了准确信息。     

脉搏波信号中存在的噪声干扰分析及降噪方式研究

光电容积脉搏波可以实现人体生理参数的无创检测,由于脉搏信号微弱,且易受外界噪声干扰,为降低脉搏信号中的噪声干扰,通过信号特征分析了解干扰来源,对于主要的高频噪声及基线漂移提出有效的降噪方法;通过脉搏传感器采集真实的信号数据,进行滤波预处理实验,获得准确的脉搏波信号。实验结果显示,该方法可以有效降低脉搏波信号中存在的噪声干扰,同时有利于人体生理信号的便携式无创检测设备的开发。     

多特征区域FastICA的非接触式心率检测

人脸视频单特征区域的非接触式心率检测方法,提取的脉搏波信号在视频采集过程中易受运动和光照的影响.为了减弱运动伪差和光照不均对脉搏波信号的干扰,本文提出了一种多特征区域结合快速独立成分分析的非接触式心率信号提取方法.通过人脸特征点算法结合区域中心定位的方法选择多特征区域,保证了视频图像特征区域的稳定性;使用快速独立成分分析实现多特征区域中图像绿色通道血容量变化脉冲信号之间的相互补偿,降低了光照不均匀的影响.在国外公开数据集DEAP上进行实验,实验结果表明,本文方法优于已有基于独立成分分析,独立矢量分析的方法.     

同步脉搏心电信号的非线性分析

对同步脉搏信号和心电信号进行处理,获取脉搏信号和心电信号的间期序列P R及R R;采用非线性动力学理论与方法,计算非线性特征参数最大Lyapunov指数和近似熵ApEn,并进行相关性分析。从而分析比较同步脉搏和心电信号的相关性。结果表明,同步脉搏信号和心电信号的非线性指标也具有较好的相关性。说明可以通过对人体脉搏波的分析了解人体心脏的搏动情况,为人体心血管疾病的预防和诊断提供一种新的途径和辅助手段。     

便携式血氧信号检测装置设计

实现动态环境下血氧饱和度的实时连续检测,研制了一种基于透射式检测原理的血氧饱和度监测装置.采用透射式光频转换器采集人体光电容积脉搏波,低功耗处理芯片MSP430为主控芯片,获取的脉搏波信号经过程序处理之后,通过蓝牙模块无线发送到终端设备.在动态环境下脉搏波信号存在多种干扰,利用了脉搏波信号的上下包络线信息,采用邻值代替法去除奇异点,低通滤波去除高频干扰,形态学滤波去除基线漂移和运动伪差干扰.该装置具有成本低、功耗低、易操作等特点,实验结果表明:所得到的血氧饱和度具有较好精度,能够动态实时地监测.     

基于小波变换的脉搏波标志点检测方法

针对脉搏波信号的标志点检测提出了一种基于小波变换的信号特征检测方法.该方法首先对脉搏波信号在小尺度上进行小波变换,然后利用系数中的极大极小值对来确定原始信号峰值的范围,进而返回原始信号定位峰值点.最后以原始信号的峰值为参照点提取出其他标志点的具体位置.采用此方法进行脉搏波信号的标志点定位,为进一步进行血流动力学参数的计算研究奠定了基础.     

基于ZigBee无线传感器网络的脉搏信号测试系统*

提出了基于ZigBee无线网络的脉搏信号测试系统,包括脉搏传感器、信号调理、ZigBee网络节点、数据采集部分.根据人体脉搏信号属于非平稳信号的特点,提出了基于Choi-Williams分布(CWD)的脉搏信号时频分析方法.实验结果表明,本系统能够对人体的脉搏信号进行实时采集,CWD分布信号处理能很好地反映脉搏信号所包含生理病理的信息;如果同临床医学病例结合起来,将有很好的应用价值.     

基于驻极体传声器的脉象检测系统和方法

为了探究脉搏振动产生的声音信号与标准脉象信号之间的关系,设计了基于驻极体传声器的脉象检测系统,利用双传感器同时采集桡动脉脉象信号。通过对两路信号的分析,得到了脉搏声音信号与标准脉象的一阶导数信号具有强相关性的结论,提出了由脉搏声音信号获取脉象信号的方法,由此获得的脉象图形具有明显的脉象特征,和标准的脉象图形的相关系数大于0.85,也具有很强的相关性,说明这种脉象信号获取方法符合中医脉诊客观化要求,可以用于脉象信号的获取。     

用MAX7000A实现多普勒信号数字信号处理的分析与线路设计

本文以连续波多普勒无线电引信为研究背景,建立目标信号数学模型,针对目前炸高控制方法及存在问题,提出了一种新的多普勒脉宽技术测高方法,在此基础上增加一个近表面炸的性能。并介绍了采用可编程逻辑器件实现的方法以及计算机仿真。实践证明,对Ｄｏｐｐｌｅｒ信号的数字信息处理,用一片ＣＰＬＤ实现,提高引信信号处理的速度,并极大提高了系统的可靠性。     

基于弹性腔模型的下肢脉动信号仿真

脉搏波包含人体的重要生理信息,对下肢脉动信号进行仿真研究,有助于辅助临床诊断和疾病预测。根据电网络模型理论,将下肢各段动脉等效为串并联弹性腔,建立了下肢动脉仿真模型。通过matlab/simulink对该模型的脉搏波在不同动脉顺应性和外周阻力的条件下进行仿真分析,得到正常与病理状态下足背动脉脉搏波的仿真波形。结果显示,当血管顺应性减小时,收缩压升高,主波波峰前移,脉压差增大;外周阻力增大时,脉搏波上升支的幅度与斜率均增大,脉压差增大,仿真结果与实测基本吻合。该模型能较有效模拟血管不同生理参数下的脉搏波,对血管疾病的诊治和相关医疗仪器的开发具有一定应用价值。     

智能化高精度脉宽数字滤波电路的设计

在信号的传输过程中,噪音信号不可避免地会干扰正常信号.如何对混合信号进行信噪分离,是目前业界普遍关注和研究的问题.针对高频方波信号的信噪分离问题,提出了智能化脉宽数字滤波的技术方案,并设计了一种实用的脉宽数字滤波电路,消除了测量信号中的尖峰干扰成分.实践证明：该电路能有效地实现高频方波信号与尖峰脉冲干扰信号的信噪分离.     

基于STM32的无线脉搏信号监测系统设计

脉搏波信号包含着心脏和血管状况的重要信息。目前,在我国针对心血管疾病监测以有线方式、体积大且价格昂贵等缺点,不易于社区医疗以及家庭保健监护。本文综合应用移动通信技术、嵌入式技术与电子信息处理技术,开发一种可视化、无线脉搏监测系统。系统包括脉搏传感器、用户智能终端与远程监护中心3部分。脉搏传感器采集脉搏信号;智能终端对信号处理、存储,以GPRS方式完成数据的上传与接收;远程监护中心分析终端上传数据,并将诊断结果及建议以无线方式下发至用户终端。本系统可以作为家庭监护及远程医疗辅助设备,它适用于社区、家庭的健康监护,有着广阔的应用前景。     

基于阵列式触觉传感器的中医脉象采集系统的设计

给出了一种基于电容式触觉传感器阵列的新型中医脉象采集系统的设计,弥补了以往单点压力传感器定位不准、信息量少、重复性差等缺点,目的是为中医脉象的客观化研究提供技术支持。本系统包括采集器软硬件、PC端软件设计以及基于斜率阈值的脉象起始点、主波峰值点特征提取方法。系统采集的脉象波形稳定,通过与人工标注的数据对比,特征提取算法的误差在0.02 s以内。     

基于STC12C5412AD单片机的脉冲信号源设计

在脉冲涡流和脉冲漏磁无损检测系统中,将脉冲信号加载于激励线圈上,产生反映被检试块缺陷信息的脉冲磁场。本文设计了一种频率、占空比和幅值均可调的脉冲信号源,以满足不同的检测需要。该脉冲信号源以带有脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)的STC12C5412AD单片机为核心,配以合适的功率放大器,并能够与上位机实时通信,实现对脉冲信号源参数的控制与显示。所设计的脉冲信号源具有性能稳定、操作方便、成本低等优点,通过实验测试,完全能够应用于脉冲电磁无损检测系统中。