生物醫學訊號分析課程設計之血壓

2023-01-20 06:42:03 字數 2906 閱讀 4304

一. 實驗目的

掌握用柯式音的原理來測量人體血壓。

利用labview工具,實現電子血壓計功能。

二. 實驗原理

如圖所示,由ic2與其外接電阻電路構成一恆流源電路,其6端輸出一恆定的電流,提供給壓力感測器se1的2端;ic4構成溫度補償電路,其輸出端6端接至ic5的5端。當血壓訊號通過se1壓力感測器接收並轉換成電壓訊號傳至ic5的2、3腳,調節rp1電位器大小來改變的放大倍數(順時針訊號放大),經過差動放大後輸至ic3實現驅動輸出。

三.實驗步驟

接線:將ai2和gnd與usb6008的ai2和gnd端(模擬地)連線起來;io0和gnd1與usb6008的p0.0和gnd端(數字地)連線起來;開啟max,進入test panels視窗,點選digital i/o選項卡。

如圖select port中選擇port0; select direction中將p0.0選為output; 點選start按鈕,當select state中p0.0設為high(1)時,實驗板上紅燈亮,為low(0)時實驗板上紅燈滅。

先將p0.0置為low(0)。

袖套通過三通閥與壓力表、充氣囊、放氣閥及電充氣幫浦連線起來,把乙個出氣口接入壓力感測器(se1)的上端,電充氣幫浦的紅線(或藍色)接入j71的「5v」,黑線(或白線)接入j71的「io0」,這樣氣幫浦受io0控制,io0 為「1」時打氣,「0」時停止。

除錯與結果:

1)標定:將袖套纏繞在白色塑料管上(注意:對袖套進行充氣時,必須綁在白色塑料管或手臂上,否則會破損),用氣囊沖氣至某一滿量程值,壓住放氣閥, rp1可調節量程,使ai2端輸出訊號顯示為某一壓力值,比如120公釐汞柱電壓為2v。

然後徐徐放氣至完畢,氣壓為零時的電壓,標定為0公釐汞柱,基本得到電平與氣壓成正比的線形曲線。

2)測人體血壓:將袖套纏繞在人體上手臂上,通過氣囊或氣幫浦充氣至大於收縮壓時停止充氣(大概140--180公釐汞柱),通過可調節的放氣閥徐徐放氣(可調節放氣的速度),觀察螢幕血壓訊號波形,當血壓訊號下降過程**現第一次波動時,即為收縮壓值;當繼續放氣時可看到電平波動由小到大再變小,直到電平沒有波動即為舒張壓值。

4. 注意:在測量血壓訊號時,選擇auto-scale chart,對波動訊號的觀察將更加清楚。

四.實驗內容

利用labview軟體實現電子血壓計的功能,可顯示壓力變化過程,同時得到收縮壓、舒張壓及心率。

五實驗結果

圖a 數值標定(140mm汞柱)

圖b 數值下限標定(20mm汞柱)

男同學xx的血壓訊號波形:

圖1 收縮壓取樣訊號波形

圖2 舒張壓取樣訊號波形

圖3 標準血壓取樣訊號波形

女同學xx的血壓訊號波形:

圖4a 收縮壓取樣訊號波形

圖4b 收縮壓取樣訊號波形

圖5 舒張壓取樣訊號波形

圖6 標準血壓取樣訊號波形

六、結果分析和小結

(1)結果分析

1)標定:如圖a,圖b,通過rp1調節量程,使ai2端輸出訊號顯示為某一壓力值,此實驗中以140公釐汞柱電壓為4v。然後徐徐放氣,當氣壓為20公釐汞柱時的電壓為1v,基本得到電平與氣壓成正比的線形曲線。

並採用兩點式法求得一次線性方程:y=40x-20 (x為電壓值,y為公釐汞柱)

2)本實驗分別對本組男女同學的血壓進行了測定,檢測窗基本引數設定:channel name為dev1/ai2、max/min input limit分別為+10v、0v、mode為on denand、input configuration為rse、選擇auto-scale chart,並且通過氣囊或氣幫浦充氣至大於收縮壓時停止充氣(大概140--180公釐汞柱),通過可調節的放氣閥徐徐放氣,觀察螢幕血壓訊號波形。實驗中得到了兩組資料,分別為男、女同學的血壓訊號波形,以下將對兩組實驗結果進行具體分析。

男同學的血壓訊號圖分析:

觀察螢幕血壓訊號波形圖1,圖中大致出現了血壓訊號下降過程**現的第一次波動,該波動值(收縮壓值)約為3.7v,帶入線性方程y=40x-20,得到y=128 mmhg

圖2中可觀察到,電平波動由小到大再變小,直到電平沒有波動,該波動值(舒張壓值)約為1.75 v,帶入線性方程y=40x-20,得到y=50 mmhg

因此該男同學的舒張壓與收縮壓大約為50~128 mmhg

圖3中顯示了規律的、穩定的血壓訊號,且圖中共輸出7個波形,由此可估計此男同學的心率約為 70 /min 。

女同學的血壓訊號圖分析:

同樣觀察螢幕血壓訊號波形圖4a、圖4b,比較兩圖大致出現血壓訊號下降過程中第一次波動時的波動值(收縮壓值)約為4.05 v,帶入線性方程y=40x-20,得到y=142 mmhg

由圖5可觀察到,電平波動由小到大再變小,直到電平沒有波動,該波動值(舒張壓值)約為2.35 v,帶入線性方程y=40x-20,得到y=74 mmhg

因此女同學的舒張壓與收縮壓大約為74~142 mmhg

圖6中顯示了規律的、穩定的血壓訊號,圖中共輸出6.5個波形,由此可估計此女同學的心率約為 65 /min 。

由兩**可以看出,得到一對準確的收縮壓與舒張壓難度很大:一、由於外界干擾訊號,儀器內部干擾訊號,儀器精度的侷限性以及人體自身非血壓干擾訊號等因素的存在,種種干擾訊號的影響致使本來訊號就比較微弱的收縮壓訊號與舒張壓訊號更加難以觀察;二、又由於為了得到準確的收縮壓,重複測量,需不斷地給同學手臂加壓,這對同學身體會造成不可避免的損傷,為減少這種損傷,減少測量次數,因此測量的實驗資料有限,造成較大的隨機誤差。所以也就不能單純地憑藉此結果來判斷兩同學的血壓是偏高或是偏低。

(2)實踐心得

我想此實驗最重點的就是要確定收縮壓與舒張壓並分析實驗結果。雖然本實驗的實驗原理與測試步驟都很簡單,然而此實驗有一困難點就是標記收縮壓與舒張壓的電壓值。由於外界與內部環境干擾訊號太多,收縮壓與舒張壓訊號又較為微弱,造成訊號難以識別;以及測試同學需要認識收縮壓與舒張壓訊號的學習過程,被測同學則在實驗中要較長時間忍受較大壓強的折磨,為減少對被測同學的損傷,實驗測試過程中得到的真正有效的實驗資料有限,且準確度不高,誤差太大。

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