基于STC89C52的多通道脈搏采集系統設計

　　自20世紀50年代以來，對于脈學的理論、脈診方法、臨床診斷和實驗研究等方面均開展了大量工作，取得了較大的進展。英國人Marey最早設計了以彈簧為動力的杠桿式脈搏傳感器，并記錄了橈動脈脈搏波。1860年首次出現杠桿和壓力鼓式描述脈搏圖，1890年開始采用換能的方式，出現了杠桿式光學脈搏描述器。20世紀50年代我國學者朱顏首次將杠桿式脈搏描記器引用到中醫脈診的研究中來。自70年代至今，研究人員已研制出種類繁多的換能器以模擬中醫切脈的手指，采集并記錄了脈搏信號。

　　國內外典型的脈象診斷儀如：由北京醫療器械總廠生產的BYS-14型脈象儀和北京斯脈福生產的28脈脈象儀能對脈搏波進行檢測重現，并能識別臨床中醫常見37種脈象圖。ZM-Ⅲ型智能脈象儀由上海中醫藥大學研制，是我國當前較先進的一種脈象儀，能自動采集脈象信號，并將中醫脈象的位、數、形、勢和脈圖的各項特征參數作自動分析處理。為了達到分層取脈的目的，日本Colin公司研制生產的CMB-3000/2000型橈動脈脈波檢測儀利用張力法測量原理進行無損傷連續血壓監測。

　　本文主要從脈搏傳感器的選擇，信號調理電路的設計，取脈壓力的自動控制以及信號的初步處理等方面介紹寸、關、尺三處脈位在浮、中、沉等不同狀態下的信號采集，為脈診客觀化的進一步研究奠定了基礎。

　　1 脈搏信號的特點

　　脈搏信號的特點如下：

　　(1)強干擾下的微弱信號。由于脈搏信號幅度很小，大約是微伏到毫伏的數量級范圍。因此，極容易引入干擾，這些干擾有來自50 Hz的工頻干擾，有來自肌體抖動、精神緊張帶來的假象信號等。

　　(2)頻率低但能量相對集中的信號。人體的脈搏頻率非常低，約為0.5～4 Hz，一般情況下為1 Hz左右，脈搏信號可看成一個準直流信號，也可看成是一個低頻交變信號。根據脈搏功率譜能量分析，健康人脈搏能量絕大多數分布于1～5 Hz，而病人脈搏在1 Hz以下和較高頻段(如5 Hz以上或10 Hz以上)仍有相當一部分的能量分布。

　　(3)復雜且易變的隨機信號。脈搏信號因人體生理、病理、心理的不同而不同，又受環境、時間、氣候的影響，表現出同一個人在不同的時間、地點有不同的脈象，有時也會有不同的疾病表現出相同的脈象。

　　2 采集系統的設計要求

　　(1)傳感器的選取。由于不同類型的傳感器原理不同，所獲取的原始波形也是不盡相同的。本系統中，選用的傳感器是BP300T壓力傳感器和PVDF壓電薄膜傳感器。

　　(2)隔離、放大、濾波整形電路等硬件電路的設計。

　　由于所提取的信號非常微弱，且富于變化，需要附加多重濾波電路。

　　(3)以STC89C52為核心的實時采集系統。經過調理的模擬信號通過A/D轉換，采集到單片機中，并立即通過串口與上位機進行通信，將數據進行傳輸。

　　(4)壓力自動控制。通過單片機對氣泵和電磁閥的控制，達到對腕帶壓力實時控制的目的。

　　(5)脈搏波形重現。通過上位機軟件對采集到的數據進行波形重現。

　　3 系統方案設計

　　系統以單片機STC89C52為核心，外設電路由傳感器，信號調理電路，A/D轉換器組成，系統的結構框圖如圖1所示。