脈搏心率測(cè)量儀外文翻譯

1、1譯文： 譯文： 脈搏傳感器及電路設(shè)計(jì)脈診具有 2600 多年臨床實(shí)踐 ,是我國傳統(tǒng)中醫(yī)四診中的精髓。脈搏信息在中醫(yī)、西醫(yī)中都有著十分重要意義。在傳統(tǒng)中醫(yī)脈診中 ,切脈技巧復(fù)雜難以掌握和運(yùn)用 ,醫(yī)生主觀因素影響也較大 , 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , PVdF (聚偏二氟乙烯)壓電薄膜的研制確定了不同的脈象儀用于脈診的客觀化，本設(shè)計(jì)的脈象儀傳感器的敏感部分是人手指。 本文將從模擬中醫(yī)脈診的角度 ,研制了 PVdF 壓電位體積能獲得大的輸出功率

2、。因?yàn)閾Q能器單位體薄膜傳感器 ,并應(yīng)用于脈象儀研究。積最大輸出功率正比于機(jī)電耦合系數(shù)和能承受的定量化已成為中醫(yī)診斷的必然趨勢(shì)。幾十年來 ,國家選擇 PVdF 壓電薄膜 ,因?yàn)樗腥缦聨讉€(gè)的優(yōu)點(diǎn)： 首先，膜輕且柔韌 ,易于制備 ,與人體組織的阻抗耦合性好 ,能緊貼皮膚 ,使得脈搏信號(hào)通過薄膜而不失真。另外由于薄膜類似于人類皮膚 ,可以制作仿生觸覺傳感器。壓電常數(shù)大( d33 = 20 pC/ N) ,變力易于研究 ,但從研制情況看 ,大部

3、分傳感器不能模擬中敏度。比石英晶體高 10 倍 ,壓電電壓輸出常數(shù)切脈時(shí)所取三部 ,按、浮、寸三種診法，g = 174 是所有壓電體中最高的。檢測(cè)脈搏信號(hào) ,主要靠壓力定標(biāo) ,適用性不夠好。 其次，機(jī)械品質(zhì)因素低 ,阻尼小 ,密度低 ,具有寬帶特性 ,能滿足脈搏信號(hào)的頻率特性。在非常高的交變電場(chǎng)中不至于去極化。 由于 PVdF 膜的柔性及其厚度方向伸縮振動(dòng)的諧振頻率很高 ,使得在很寬范圍內(nèi)有平坦的頻率?；?PVdF 膜的以上優(yōu)點(diǎn) ,根

4、據(jù)中醫(yī)切脈模式 ,我們研制出了三點(diǎn)式的傳感器 ,三個(gè)換能器分別由 PVdF 薄膜作成正方形片狀 ,面積相當(dāng)于切脈時(shí)指腹的受力面積，在壓電薄膜電荷生成的兩極分別蒸鍍鋁電極并引出導(dǎo)線 ,用柔性有機(jī)塑料薄膜封裝并做成圓形基片，裝在一根表帶上?？紤]到患者體征、老幼等因素 ,三個(gè)換能器獨(dú)立地對(duì)應(yīng)于按、浮、寸三個(gè)部位 ,且能在表帶上縱橫調(diào)節(jié)。測(cè)量時(shí)表帶束在腕部，醫(yī)生手指對(duì)應(yīng)的放大三個(gè)換能器即可。醫(yī)生可以透過薄片感覺到脈搏的波動(dòng)。根據(jù)浮、中、沉模式把

5、脈過程中可以人為地控制力度，做到因人而異克服以往缸體換能器壓力定標(biāo)所取浮不足。當(dāng)周期性脈搏壓力作用在換能器上時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。脈象頻譜分析表明脈象能譜中 99 %的能量集中在 10 Hz 以下 ,最高頻率不超過40 Hz。調(diào)實(shí)現(xiàn)與微機(jī)的通信。PVdF 壓電薄膜換能器是本設(shè)計(jì)中的敏感部件 ,也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一 ,作用是能模擬其中人的壓覺 ,將微弱低頻的脈搏壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。設(shè)置前置電荷放大器作用有二 :一是與換能器阻抗匹配

6、,把高阻抗輸入變?yōu)榈妥杩馆敵?；二是將微弱電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并放大。為了提高測(cè)量的精度和靈敏度 ,前置放大電路采用了線性修正的電荷放大電路 ,以獲得較低的下限頻率 ,消除電纜的分布饋電容。 電容對(duì)靈敏度的影響 ,使設(shè)計(jì)的傳感器體積小型化。第一個(gè)低通濾波電路由 R1 和 C1 組成，截止頻率約為 1000Hz ,以使脈搏信號(hào)的高次諧波能通過 ,讓脈搏信號(hào)反映的病理性特征信息得到完整的保留。同時(shí)該上限截止頻率和時(shí)間常數(shù)電路(由 C2 和 R2

7、 組成)還會(huì)決定性地影響脈搏波形的失真度。如果電路的時(shí)間常數(shù)選得過小 ,會(huì)造成信號(hào)的低頻分量嚴(yán)重衰減和移相。實(shí)驗(yàn)表明 ,當(dāng)時(shí)間足以保證脈搏波的低頻分量不會(huì)失真。電壓放大器主要是對(duì)電荷放大器輸出的電壓信號(hào)放大。并提供不同的增益。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn) ,設(shè)置上限截止頻率為 100Hz 比較理想。工頻陷波器環(huán)節(jié)是為了濾除市電 50HZ 干擾。 電容應(yīng)選鉭電容作補(bǔ)償電容，對(duì)市電噪聲采取了硬件工頻陷波和軟件濾波并用的措施 ,實(shí)驗(yàn)證明 ,利用數(shù)字濾波技術(shù)

8、 ,對(duì)工頻干擾信號(hào)的抑制效果較好，對(duì)電磁信號(hào)抑制主要采取了兩3性關(guān)系。指端血管的容積和透光度隨心搏改變時(shí)，將使光電三極管極管收到不同的光強(qiáng)，并由此產(chǎn)生的光電流均隨之作相應(yīng)變化。常用檢測(cè)脈搏的光電傳感器分為紅外對(duì)管和紅外放射管。采用紅外對(duì)管，將對(duì)管夾于手指端部，通過手指的血液濃度會(huì)隨著心臟的跳動(dòng)發(fā)生變化，紅外對(duì)管對(duì)應(yīng)的信號(hào)便會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，采集此信號(hào)經(jīng)過放大，濾波，比較等處理便可以得到理想的信號(hào)。 采用反射式的紅外管。現(xiàn)在市場(chǎng)上的心率計(jì)

9、普遍采用這種傳感器來采集信號(hào)，因?yàn)榇思t外管接收和發(fā)射都在手指的同一側(cè)，因此便不用考慮每個(gè)人手指情況不同所造成的麻煩。接收的是血液漫反射回來的光，此信號(hào)可以精確地測(cè)得血管內(nèi)容積變化。 再次，集成傳感器 當(dāng)前,市面上有很多類型的集成心電傳感器,其靈敏度高,集成度高,直接就可以反映出心率的變化,且已包含了濾波等抗干擾電路,波形經(jīng)過放大可以直接處理使用。缺點(diǎn)是價(jià)格非常昂貴，一般均在五百元以上，就本次設(shè)計(jì)來說，考慮到經(jīng)費(fèi)以及鍛煉自己的目的，不選擇

10、使用該型傳感器。 光電式優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，易于操作,響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但缺點(diǎn)是 1、外部光源的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大；2、需要購買專門的醫(yī)用光電傳感器，價(jià)格較貴且不易購買；3、對(duì)這樣的器件接觸很少，對(duì)其進(jìn)行調(diào)試時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)較大困難。 壓電式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性好，工作頻帶寬，應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，且價(jià)格低廉。但缺點(diǎn)是直接與人體相接觸，容易因?yàn)槿梭w肌肉的顫動(dòng)等而產(chǎn)生干擾，并且容易受到外界其他信號(hào)的干擾。集成式優(yōu)點(diǎn)是集成度高,包含了濾波,放大

11、電路, 可以直接輸出信號(hào),便于操作,有效的減少了各種干擾。但缺點(diǎn)降低了本任務(wù)的難度,如果采用該傳感器，只需將其直接接上單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)功能，且價(jià)格非常昂貴?？紤]到種種情況，結(jié)合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求以及經(jīng)費(fèi)的考慮，最終選擇壓電薄膜脈搏傳感器。該傳感器價(jià)格較低，而且輸出電壓變化較為明顯，可以實(shí)現(xiàn)我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?壓電薄膜脈搏傳感器包括三個(gè)部分，鍍銀層、壓電陶瓷以及銅片。外部壓力作用于銅片時(shí)，壓電陶瓷就可以感受壓力而產(chǎn)生電信號(hào)，并最終通過鍍銀層將該

12、信號(hào)輸出。在使用時(shí)，壓電陶瓷片要通過導(dǎo)線與電路板連接,注意在焊接壓電陶瓷片時(shí),時(shí)間不能太長以免燙壞壓電陶瓷片的鍍銀層。 由于壓電陶瓷片的資料比較少，為了確定使用該傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)本次設(shè)計(jì)的目的，先要對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，來確定它的輸出電壓是否符合要求。由于只需要 4mv-5mv 左右的電壓輸出，就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。由試驗(yàn)，可以得知壓電陶瓷片可以實(shí)現(xiàn)我們所要達(dá)到的目標(biāo)。 整體電路分析 經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知,采用 GaAs 紅外發(fā)光二極管作為光源時(shí)，可基本抑制

13、由呼吸運(yùn)動(dòng)造成的脈搏波曲線的漂移。脈搏波檢測(cè)以光電檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，因此受周圍雜散光、暗電流等各種干擾影響較大，為了克服這一問題本系統(tǒng)采用脈沖振幅光調(diào)制技術(shù)。脈沖調(diào)制傳送的是調(diào)制信號(hào)的采樣值，只要采樣頻率奈奎斯特采樣頻率，則可由采樣脈沖來恢復(fù)原信號(hào)，而不會(huì)導(dǎo)致失真。系統(tǒng)對(duì)紅外二極管的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的頻率選定為工頻整數(shù)倍 400Hz 以降低工頻干擾，脈沖載波由ADuC841 內(nèi)部 16 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。為了保證紅外發(fā)光二極管的光源穩(wěn)定，本文