應(yīng)用方案：使用NI公司的LabVIEW 8.5作為軟件開發(fā)平臺(tái),，結(jié)合自行設(shè)計(jì)的脈搏信號(hào)采集裝置，開發(fā)了一個(gè)具有信號(hào)分析,、處理,、顯示以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析等功能的脈搏信號(hào)測量系統(tǒng)。
使用的產(chǎn)品：LabVIEW8.5學(xué)生版
介紹
在世界范圍內(nèi),，心血管類疾病患者與日俱增,，已成為人類健康的頭號(hào)殺手。美國心臟協(xié)會(huì)報(bào)告稱,，每年大約有240萬美國人死于心血管疾病,，其中尤以高血壓患者所占比率最高，現(xiàn)象最為普遍,。中國衛(wèi)生部公布中國心血管疾病患者已超過1.5億,，心血管病是目前中國人群最主要的死因。因此預(yù)防此類疾病的產(chǎn)生顯得尤為重要,。
人體脈搏系統(tǒng)是心血管系統(tǒng)的重要組成部分,，從脈搏波中提取人體的生理和病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，受到中外醫(yī)學(xué)界的重視,，脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài),、強(qiáng)度、速率,、節(jié)律等方面的綜合信息,，在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中的許多生理病理的血流特征。中醫(yī)的診脈理論認(rèn)為脈搏波的傳播與心血管系統(tǒng)的血液運(yùn)動(dòng),、血管壁運(yùn)動(dòng)規(guī)律有著密切的聯(lián)系,。
正文：
脈搏信號(hào)形成機(jī)理
血液在心血管組成的循環(huán)系統(tǒng)中按照一定的方向周而復(fù)始的流動(dòng)，稱為血液循環(huán),，其動(dòng)力來源與心臟,，心臟通過做有秩序的收縮和舒張活動(dòng)，使血液源源不斷地從心臟射入動(dòng)脈,，心臟每收縮一次,，動(dòng)脈內(nèi)的壓力就發(fā)生一次周期性的波動(dòng)，這種周期性的壓力變化引起動(dòng)脈血管發(fā)生波動(dòng),，稱為脈搏,。脈搏可以沿著動(dòng)脈管壁向外周血管傳播,，這種空間上傳播的波動(dòng)稱為脈搏波。
阻抗法測量原理
生物電阻抗測量,，或簡稱阻抗技術(shù),，是一種利用生物組織與器官的電特性及其變化規(guī)律提取與人體生理、病理狀況相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息的檢測技術(shù),。它通常是借助置于體表的電極系統(tǒng)向檢測對象送入一微小的交流測量電流或電壓,，檢測相應(yīng)的電阻抗及其變化，然后根據(jù)不同的應(yīng)用目的,，獲取相關(guān)的生理和病理信息,。
將受檢部位（本設(shè)計(jì)為手臂）如圖 1 等效為一圓柱形均勻?qū)w , 血管位于其中央。
圖 1 人體組織與血管簡化模型
根據(jù)物理學(xué)上的定義,，導(dǎo)體的電阻 R 取決于該導(dǎo)體的電阻率,、長度及其截面積的大小。
R = ρL/S= ρL2 /V
式中 ,ρ為電阻率,；S為導(dǎo)體截面積,；L為導(dǎo)體長度；V為導(dǎo)體體積,。假設(shè)圓柱導(dǎo)體的長度不變,，導(dǎo)出電阻變化ΔR 與容積變化ΔV 的關(guān)系式為：
ΔR = - ρL2ΔV/V2 = - RΔV/V
上式表明容積的變化與電阻的變化密切相關(guān) ,負(fù)號(hào)表示容積的增加將導(dǎo)致電阻的降低,也就是說人體受檢部位就相當(dāng)于一個(gè)阻值發(fā)生周期性變化的電阻，只要測得阻值的變化波形即可測得脈搏信號(hào),。給人體輸入激勵(lì)電流,，通過人體阻抗轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),，測量此電壓信號(hào)的周期性變化即可反映出阻抗的變化,，最終測得脈搏信號(hào)。
脈搏信號(hào)采集設(shè)計(jì)思想
脈搏信號(hào)具有同其它生物電信號(hào)相同的特點(diǎn),，信號(hào)微弱,、頻率較低并且極易受到干擾。假設(shè)人體受檢部位的等效阻值為1000歐姆,，那么隨著脈搏波的傳遞,，阻抗的變化量約為1歐姆，并且此變化量的大小與檢測位置,、個(gè)體差異及電極系統(tǒng)情況都有較大關(guān)系,，直接測量此信號(hào)具有較大難度。對人體而言,，所產(chǎn)生的電信號(hào)不僅僅是脈搏信號(hào),，還要受到與之頻率及幅值特性相近的其他生物電信號(hào)的干擾，同時(shí),，來自外界的工頻干擾,、日光燈干擾等對脈搏信號(hào)高質(zhì)量提取造成了很大的影響,。
應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)分析生物電信號(hào)，能有效降低信號(hào)處理的復(fù)雜性和困難度,，能很好的解決上述存在的問題,，使生理信號(hào)的處理分析變得更加方便和簡單。鑒于LabVIEW的強(qiáng)大數(shù)字信號(hào)處理及數(shù)學(xué)分析功能,，為節(jié)省開發(fā)時(shí)間,，提高開發(fā)效率，采用LabVIEW編寫軟件應(yīng)用程序,，開發(fā)基于LabVIEW的脈搏信號(hào)檢測與分析系統(tǒng),。
脈搏信號(hào)提取基于調(diào)制和解調(diào)的原理，系統(tǒng)整體框圖如圖2,，本設(shè)計(jì)中測量位置為手臂,，通過激勵(lì)電極（E1,E4）給人體輸入100KHz、0.6mA的載波,，在E1與E4間距離設(shè)置為15cm時(shí),，在此高頻信號(hào)的激勵(lì)下，人體等效阻抗約為200歐姆左右,。此時(shí)人體脈搏信號(hào)被調(diào)制在激勵(lì)信號(hào)中,，輸出信號(hào)為調(diào)幅波，相對于脈搏信號(hào)而言,，載波信號(hào)的振蕩頻率為高頻信號(hào),，將此調(diào)幅波通過測量電極（E2,E3）輸入給脈搏信號(hào)調(diào)理電路，進(jìn)行模擬解調(diào),，濾除高頻載波,，便可得到脈搏波。同時(shí)對調(diào)理電路中的模擬解調(diào)前的采樣點(diǎn)進(jìn)行高速采樣,，經(jīng)串口與LabVIEW通信,，利用軟件對信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、信號(hào)處理,、特征值提取,、波形顯示、回歸分析等操作,。
圖2 系統(tǒng)整體框圖