心率测量及报警装置《电气技术实践基础》综合设计
2017年11月
摘要
光电容积脉搏波包含了人体丰富的生理、病理信息，对其进行实时监测可为临床研究和诊断提供科学的指导。这一套基于图形化虚拟仪器电子电路的光电容积脉搏波信号采集、处理、脉搏频率显示及报警系统，可完成对该信号的实时采集、显示和信息反馈。装置原理简单，用简单分立元件及中规模集成电路模拟了LabVIEW系统的基本功能。
关键词：光电容积脉搏波，模拟电路，数字电路，仿真
Abstract
The light capacitance pulse wave contains abundant physiological and pathological information of human body, and real-time monitoring of it can provide scientific guidance for clinical research and diagnosis. The signal acquisition, processing, pulse frequency display and alarm system based on graphic virtual instrument electronic circuit can accomplish the real-time acquisition, display and information feedback of the signal. The principle of the device is simple, and the basic functions of the LabVIEW system are simulated by simple discrete components and medium scale integrated circuits.
Key words: PPG, analog circuit, digital circuit, simulation
目录
1. 设计背景 (3)
1.1光电容积脉搏波介绍 (3)
1.2脉搏波传感器 (3)
2. 方案描述 (4)
2.1设计原理 (4)
2.1.1模块设计 (4)
2.1.2输入信号模拟模块 (4)
2.1.3信号预处理模块 (6)
2.1.5整流稳压电路 (10)
2.1.6计数模块 (10)
2.1.7锁存器 (15)
2.1.8数码管显示及报警系统 (16)
2.1.9 系统的控制原理 (16)
3. 仿真结果 (18)
3.1仿真方法 (18)
3.2仿真结果 (18)
4. 改进方向及总结 (18)
4.1改进方向 (18)
4.2总结 (19)
1. 设计背景
1.1光电容积脉搏波介绍
光电容积脉搏波(PPG，photoplethysmograph)信号是人体重要的生理信号，包含着人体心脏器官和血液循环系统丰富的生理、病理信息。当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过投射或反射方式传送到光电传感器。由于受到皮肤肌肉组织和血液的吸收衰减作用，光电传感器检测到的光电强度会有一定程度的减弱。当心脏收缩时，外周血管扩张，血容量最大，光吸收最强，因此检测到的光信号强度最小; 当心脏舒张时，外周血管收缩，血容量最小，光吸收最弱，因此检测到的光信号强度最大，使得光电传感器检测到的光强度随心脏搏动而呈现脉动性变化。将此光强度变化信号转换为电信号，再经放大后即可反映出外周血管血流量随心脏搏动的变化。
1.2脉搏波传感器
目前脉搏波传感器主要是基于光电容积描记技术设计而成，其主要有两种设计方式，透射式，即发光二极管与探测器位于手指两侧; 反射式，即发光二极管与探测器位于指端同一侧。传统脉搏波传感器多采用透射式测量方法。现在成熟的方法是采用反射式测量方法对脉搏波传感器进行了选型。其电路示意图如图1所示。传感器的4，5 脚为电源脚。2 脚为 2 个LED 的公共负极，通过调节 1 和 3 管脚上的电阻值可以调节传感器的发光功率。管脚 6 为原始的脉搏波信号输出端。
2. 方案描述
2.1设计原理
2.1.1模块设计
图2工作流程图
工作流程图如图2。脉搏波传感器将光信号转换为电信号，作为脉搏测量电路的输入信号。输入信号是以一定规律周期性变化的模拟信号，信号预处理模块持续接收该信号，并将其处理为频率与脉搏频率一致的方波信号，驱动计数模块工作。计数结果输入译码计算模块，换算为每分钟脉搏次数，而后锁存保持并通过三位七段码显示结果。稳压源为装置各工作电路模块供电。
3位十进制计数器的循环计数和数码管BCD码输入信号锁存的原理见2.14部分详细介绍。
2.1.2输入信号模拟模块
图3 典型的PPG波形
如图4，典型的PPG波形可以近似为一系列正弦波的叠加。其函数模型可以简化为
102sin 2sin 5)(f ++=x x x
图4 模拟函数信号
人的脉搏频率变化范围在1~4Hz ，为了简化仿真，模拟输入信号电路设计了三路，基波频率分别为1Hz 、2Hz 、4Hz 的输入信号
)(3.016sin 09.08sin 15.0)(3.08sin 09.04sin 15.0)(3.04sin 09.02sin 15.0321V t t U V t t U V t t U I I I ++=++=++=ππππππ
图5 模拟输入信号电路图
2.1.3信号预处理模块
图6信号预处理电路
信号预处理电路的功能为：将幅值为68mV-470mV，频率为1-4Hz的双峰脉搏波形经过滤波、放大、整形成为对应频率，幅值为0-4V的方波作为时钟信号送到计数器的CLK端口。
如图6所示，双峰脉搏波信号从IO2口进入，IO3接5V稳压电源，处理后得到的方波信号从IO1输出。
利用双峰脉搏波信号的低频特性，经过一个RC低通滤波器滤出一些高频的
噪声。然后再通过放大电路得到脉搏波信号，如图7所示。为了便于计算心率和提高心率检测的准确性；设计中还将脉搏波信号整形为方波信号，通过方波信号和脉搏波信号计算心率值，如图8所示。
图7 滤波放大后波形（交流）
图8 整形后波形
2.14 控制脉冲发生器以及锁存清零时钟
控制脉冲发生器模块用于每15s 产生一次持续时间为0.25s 的低电平信号，用于控制计数器的清零以及锁存器的置数。控制脉冲发生器本质是一个555定时器及电容电阻组成的多谐振荡器，如图9所示。根据555多谐振荡器公式：
1T =0.7（9R +10R ）C
2T =0.710R C
得出，1T =15.265s,2T =0.25s 基本符合设计要求，见图10。
图9 控制脉冲发生器
图10（1）控制脉冲低电平信号
图10（2）控制脉冲高电平信号
锁存清零触发的工作原理与控制脉冲发生器基本一致（图11），产生的波形为T=250ms的时钟信号，如图12。
图11 锁存清零触发模块
图12 锁存清零时钟波形
2.1.5整流稳压电路
整流电压输入端接市电（220V ,50Hz ），经过匝数比为220:5的变压器、桥式整流电路和稳压管稳压电路，输出可以认为是恒压源。
图13整流稳压电路
V U n n U 1511
2
2==
副边输出电压,选择额定稳压值为5V 的稳压管1N5338BG 。根据Z O U U =,理论上输出电压为5V 。
2.1.6计数模块
计数模块为一简单的时序电路，它实现对一段时间内接收的脉冲进行计数功 能。它的输入端口由脉冲输入端和计数清零端构成，输出端由三个压缩bcd 码构成。
本系统用来测量人的心率，其值不会大于三位数，故本模块最大能实现三位
数计数，以便适应不同技术周期的情况。计数功能由三个74LS90芯片实现，每个芯片的b 输入口低位输出相连，以实现十进制计数，同时高位输出与下一个芯片的a 输入口相连，以提供计数时钟。如图13所示，从左到右第一个芯片的输出即为低位的BCD 码，第二个芯片的输出即为次高位的BCD 码，第三个芯片的输出即为最高位的BCD 码。
本系统的计数会有1?+的误差，从而对最终结果产生影响。若想消除误差，需
要对计数方法进行改进，例如利用微型计算机来测量单位周期内获得脉冲数的浮点值，从而减小误差。
图14 三位十进制计数电路
2.17 乘四模块
计算模块为以简单的逻辑组合电路。若系统的技术周期为Ts，一个周期内计数为n，则人的心率N可由以下公式得到：
N=60×nn
令K=60TT，则
N=K·n
对本系统来说，T=15s，则系数K=4，即对单位周期内所得的计数乘4即可得到最终心率。最终心率的误差
△N=K·△n=4×1=4
由于本模块针对本系统设计，故设计为固定逻辑的乘四电路。
乘四电路由两个乘二电路构成，它的12个输入端口由三个四位BCD码构成，
12个输出端口也由三个四位BCD码构成（如图15）。
图15 乘四电路
显然，输入的由三个BCD数组成的脉冲整数n经第一个乘二电路乘二后再传入第二个乘二电路，最后得到4n的三个BCD数，即为最终心率。
乘二电路实现三位十进制数的乘二功能，它的12个输入端口由三个四位BCD 码构成，12个输出端口也由三个四位BCD码构成。本电路的功能实现由三个
74LS283四位全加器和三个16进制转10进制模块构成（如图16）。每一位十进制数作为加法器的两个输入，输出经过进制转换模块后得到该位乘二的十进制数与进位情况。进位输出端传入高一位的进位输入端进行计算，输出的十进制数即
为该位的最终结果。经过三次计算，得到三位十进制数乘四的最终结果。
图16 乘二电路
16进制转10进制模块实现对输入的低于14H的一个十六进制数和一个进位转化为十进制BCD数，并获得一个进位。对于本系统来说，接收的十六进制数的最低位必为0，不会对转化产生影响，故可忽略不计。因此，该模块由四个输入端和四个输出端组成，其中最高位为进位，另外三位为十六进制数对应二进制数
的高三位，功能实现由简单的逻辑门电路完成（如图17）。
图17 16进制转十进制电路
下面说明逻辑关系。首先列出各个输出位的真值表,其中EI、EO为输入输出
进位，其他为BCD码的高三位。（表1）
EI DI CI BI EO DI CO BO
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 0 0 1 0 0
0 1 0 1 1 0 0 0
0 1 1 0 1 0 0 1
0 1 1 1 1 0 1 0
1 0 0 0 1 0 1 1
1 0 0 1 1 1 0 0
表1进制转化真值表
经化简后可得各个输出位的逻辑表达式：
EO=ED?CC+EE?DDCC+EE?DDDD
DO=EE?DDCC DD?+EEDD?CC DD
CO=E DD?CC DD?+EE?DD?CC+EE?CCDD
BO=E DD?CC DD?+EE?DDCCDD?+EE?DD?DD
最后根据表达式即可连接电路。
2.1.7锁存器
锁存器的主要功能为，保持上一次置数的结果输出，直到下一次置数信号到来后，重新根据输入信号置数，然后继续保持结果输出。
由于multisim中由于软件Bug缺少可用的寄存器芯片，故使用三个74ls160串联替代。以U10为例，将ABCD分别与Q0A、Q0B、Q0C、Q0D相连，QA、QB、QC、QD与IOAO、IOBO、IOCO、IODO相连，ENP、ENT接地。当LD、RST端为高电平时，160处于保持输出状态；当 RST为高电平，LD为低电平时，每当CLK接收倒时钟脉冲后，160芯片便会将Q0A、Q0B、Q0C、Q0D中数据传递给IOAO、IOBO、IOCO、IODO；当 RST为低电平时，160清零。通过将三片74ls160的串联实现了对三位十进制BCD数总共12位数据的锁存。
图18 锁存器
2.1.8数码管显示及报警系统
如图，显示系统由三个16进制数码管组成，显示心率。由于multisim动态扫描显示结果有误，故并没有采用。报警系统由逻辑门组成的片选电路以及蜂鸣器、警示灯构成，当心率大于180时进行报警。
图19 数码管显示及报警系统
2.1.9 系统的控制原理
2.1.1中的工作流程已经介绍，系统是通过测量15s内的脉搏次数，在经过BCD乘四电路从而得到1min对应的脉搏次数，即心率。所以系统工作流程的控制主要分为两个部分：3位十进制计数器的每隔15s的清零控制以及在每次清零前锁存器的置数控制。由于仿真平台先天的芯片选择限制，锁存器所选用的74ls160为同步置数，而3位十进制计数器所采用的74ls90则为异步清零，所以为了保证在相同时钟信号的控制下，实现“先置数、在清零”，需要再在电路中添加一个74ls160芯片使异步清零转变为同步清零。
如图20所示，160的A输入接高电平，ENP、ENT接低电平，LD接控制
脉冲发生器的输出，CLR经过一个非门与控制脉冲发生器输出连接，CLK与锁存清零时钟的输出端连接。此外，锁存器的CLK端口也接锁存清零时钟的输出端，CLR与系统清零开关连接。
当脉冲发生器产生的信号为高电平时，该信号经过一个非门转变为低电平输入74ls160的清零端，使清零有效，QA输出低，3位十进制计数器的清零为高有效，故此时正常计数。此时锁存器的LD也为高，处于保持输出状态。当脉冲发生器产生的信号为低电平后，74ls160的清零失效，置数有效，锁存器的置数也有效，在此之后，当74ls160和锁存器同时接收到时钟信号后，74ls160的QA变为输出高电平到3位十进制计数器的清零端，锁存器将输入端的高低电平情况传递到了输出端口。由于锁存器所经过的元件数量更少，线路更为简单，所以延迟时间较短，率先置数，然后3位十进制计数器再清零。当脉冲发生器重新产生高电平信号后，74ls160和锁存器再次恢复到之前状态，CLK不再产生影响。
图20 74ls160芯片使异步清零转变为同步清零
3.仿真结果3.1仿真方法
如图21所示，仿真的控制开关主要有三：START 开关控制心率计的开始和
暂停工作，高开始，低暂停；RST 开关控制系统的清零功能；四刀四掷开关用来选择输入系统的信号频率。若系统工作正常，则每15s 三位数码管更新一次心率数据。另外搭建了一个简易秒表帮助观察。
由于555定时器第一次充电时间较长，故系统应当从仿真开始9秒后闭合START 开关才能得到准确结果。否则第一次显示结果有误，之后显示内容还是正确的。
图21 仿真控制开关 图22 秒表
3.2仿真结果
3种模拟信号分别进行五次仿真，所得结果与理论值向比较，记录如表2。
模拟心率
1kHz 2kHz 4kHz 理论心率值/(次/min)
60
120
240
测量次数 仿真结果/(次/min)
仿真心率值
误差 仿真心率值
误差 仿真心率值
误差
1 60 0 116 -4 244 4
2 56 -4 120 0 244 4
3 56 -
4 120 0 216 -4 4 60 0 124 4 240 0 5
64
4
120
240
由于心率信号的采集周期为15s ，每个采样周期的误差为±1，故仿真测得心率值存在±4的误差，最大相对误差
%7.6%1001
1=×?=
?f f f
4. 改进方向及总结 4.1改进方向
在未来的实际应用中，为了实现装置的便携性和小型化，我们可以选择微型的二次电池，额定输出电压为5V 。仿真测得整个正常装置运行时的输出功率约为40mW ，如采用容量为60mAh 的电池，可使用时间
)(9.50t h P q
U N
N ==
基本满足实际应用需要。
4.2总结
该心率测量及报警装置，结构简单，实现了预期的心率监测、实时显示、阈值报警的功能，能够满足日常生活中一般精度要求的测量。以这一装置为基础，可以通过改进原理，优化算法实现更高精度的采集和测量。
参考文献：
［1］ 罗志昌，张松，杨益民． 脉搏波的工程分析与临床应用［M ］． 北京: 科学出版社，2006．
［2］ 杨益民，李旭雯，罗志昌，等． 应用光电容积脉搏波法研制新型血
光电传感器在人体脉搏信号采集系统中的应用 姓名：时劭科 专业：核工程与核技术 班级：080211 学号：08021117 2011年12月5日
摘要：脉搏是人类对自身生理特征认识非常早的一项指标，人类对脉搏的采集也是和社会技术发展同步的，从机械到电子发展到近代的光学。目前医疗产品中临床上的脉搏采集基本以光电传感器采集脉搏方法为主。光电传感器种类也比较多，大多都可用于对脉搏采集。各种光电传感器各有自己的特点，可用于不同情况下的脉搏采集。 一、引言 中医脉象诊断技术是脉搏测量技术在中医诊断上的卓有成效的应用。古代就有“切之以九脏之动，微妙在脉，不可不察”之说。脉诊是医生运用手指的触觉切按病人动脉脉搏以探查脉象、了解病情的诊断方法，通过诊脉可以了解气血的变化、阴阳的盛衰，对分析病理、推断疾病的变化、识别病情的真假、判断疾病的预后，都具有重要的临床意义。然而由于受到人为等多方面因素的干扰，使得传统的中医诊脉缺乏客观性，医家往往是“心中易了，指下难明”，因此，近代的许多学者便致力于脉诊的客观化研究，希望借助现代科学技术及成果实现脉诊的客观化。 目前我们常见的脉搏采集方法有：压力传感器法、超声脉图法、光电容积法、电容传感器法、电声传感器法等。以上这些方法中，超声脉图法和光电传感器法在目前临床应用中比较普遍。而电容、电声和压力传感器法多用于无创血压测量中的脉搏测量，其中光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点。 目前医疗产品中临床上的脉搏采集发展到光电传感器采集脉搏方法为主。光电传感器种类也比较多，大多都可用于对脉搏采集。它们有光敏电阻、光敏电池、光敏二极管等。以上几种光电传感器各有自己的特点，可用于不同情况下的脉搏采集。 (1)光敏电阻，它的特点是价格低廉，输出电流大、受温度的影响小、抗干扰能力比较强、可靠性好、器件本身不容易发生故障，它的缺点是响应时间慢。 (2)光电二极管和光电三极管它的特点是灵敏度高，响应时间快、但它受温度影响比较大、受光面小、而且有非常强的方向性、抗干扰能力弱、它的另一个特点是不同型号的管子对光谱响应有很大不同。 (3)光敏电池传感器它的特点是受光面积大、输出电流小、灵敏度高、响应速度快、光谱比较宽、受温度影响比较小，抗干扰能力一般。 二、脉搏的形成和生理特点 动脉管壁随着心动周期周而复始、一起一伏的搏动，称为动脉搏动，简称脉搏。当心室收缩时，血液冲开主动脉瓣，并把血液射入主动脉中，主动脉内压突然增高，迫使血管壁迅速膨大，当心室舒张时，主动脉压降低，主动脉壁因其具有弹性而回缩，这样，动脉管壁就随心室的收缩出现周期性的起伏搏动，形成脉搏，它存在于身体的每个部位，中医学的切脉，就是用手指的触觉和压觉分析桡动脉脉搏的频率、深浅、强弱及其他特征，作为诊断疾病的重要指标之一。 就容积式脉搏波的探测而言，指尖是较理想的部位，因为它位于肢体前端，容易实现非接触检测；其次，由手指的解剖结构可知，每个指尖的血液都是经指总动脉分两路从指干两侧通向指尖，再经丰富的冠状小动脉弥散至毛细血管，然
实验4 人体安静和运动时心电图、心率和动脉血压的测量一、人体安静时心电图的描记 【目的】能辨认人体体表正常心电图的波形，并了解其生理意义及正常范围。初步学习心电图的记录、测量、分析方法及运动时心电图的描记方法。 【原理】人体是一个导体，心脏位于导体之中。心脏兴奋时，其兴奋的产生、传导及恢复可通过心脏周围的组织和体液传播到体表。利用表面电极从体表不同部位将心肌的电变化引导并放大到心电图机上所记录到的波形，即为心电图。【对象】人 【器材与药品】 心电图机、导电膏、75%酒精棉球。 【内容】 （一）人体安静时心电图的描记 1、在心电图机妥善接地后接通电源，预热3-5分钟。 2、正确安放电极，连接导联线。受试者静卧于检查床上，摘下眼镜、手表、手机和其它微型电器，全身肌肉放松。在手腕、足踝和胸前放置引导电极。一般手腕应在腕关节上方（屈侧）约3cm处，足踝应在小腿上方约3cm处，常用胸部电极的位置有六个（如图1所示）。在放置引导电极前，应在相应部位皮肤上用酒精棉球反复擦试脱脂，以减少皮肤电阻，或涂上少许导电膏，保证导电良好。接着，连接导联线。一般以5种不同颜色的导联线插头与身体相应部位的电极连接，导线连接方式是：右手—红色、左手—黄色、左足—蓝色、右足—黑色（接地）、胸导联—白色。 3、将心电图机面板上各控制按钮置于适当位置。将运转控制键置于“准备”档，导联选择开关置于“0”位。旋转“调零位”旋纽，使描记笔居中，然后将运转控制键转换到“记录”档，开始走纸，走纸速度通常设定为25mm/s。 4、输入标准电压。通过调节增益来调整心电图机的放大倍数。按下“标准电压”按纽，使1mv电压推动描记笔向上移动10mm。 5、记录心电图检查基线平稳、无肌电等干扰后，即可旋动导联选择开关，依次
苏教版小学科学五年级上册第四单元 4.1《测量呼吸和心跳》 一、填空题 1. _______________________ 心跳、呼吸的快慢和有关。 2. ____________________ 一吸一呼算一次。 3. ______ 心跳就是心脏的收缩和舒张。心脏每收缩、舒张一次，我们就会感到一次________ 。 4. ___________________________________ 我们在运动时，身体上的变化会有 _________________________________________ 和________ 加快，还会出汗。休息后心跳呼吸又会慢慢恢复。 5. _____________________________________________ 运动结束时呼吸和心跳的次数要比安静状态下_________________________________ 。 二、判断 6. 心跳越快身体越健康。（） 7. 人每分钟呼吸的次数比心跳的次数多。（） 8. 每个人的心跳和呼吸次数都不相同，是略有差异的。（） 9. 为了身体健康，人要经常锻炼身体。 （） 10. 人在睡眠时心脏要比在跑步时跳动的慢。（） 三、选择 11. 下面哪种情况下呼吸和心跳的次数最快（）。 A. 安静状态下 B. 运动刚结束时 C. 运动休息3 分钟后 12. 下面哪种情况下脉搏的次数是最慢（
）。 A. 安静状态下 B. 运动刚结束时 C. 运动休息3 分钟后 13. _______________________________ 人的正常呼吸次数是每分钟（），人的正常脉搏跳动的次数是每分钟 （________ ）。 A、20次左右 B、80 次左右 C、140次左右 14. 跑或跳时人呼吸的次数比休息时（）。
【设计任务与要求】 1、要求用十进制数显示被测人体脉搏每分钟跳动的次数，测量范围30～160次/min； 2、要求在短时间内（5s、15s）测出脉搏数/每分钟； 3、测量范围要求在±4次/min以内； 4、要求锁定每分钟脉搏数，将测量结果通过数码管出来，共分为显示计数过程，不显示技术过程两种方案； 5、要求采用手动清零、自动清零（自启动）两种方式。 【课程方案原理框图】 【课程方案】 1、信号发生与采集将脉搏跳动信号传感器转换为与此相对应的电脉冲信号； 2、放大电路把传感器的微弱电流放大，微弱电压放大，采用高输入阻抗的非门进行放大； 3、低通滤波滤除空气中的高频，只让低频脉冲信号通过。对脉搏信号进行采集的时候，空气中交流工频干扰最大，根据有源滤波原理将其滤除。 4、整形电路可用两个非门组成的施密特触发器对放大后的信号进行整形； 5、定时电路用555定时器组成多谐振荡器，达到5s、15s的精确计时； 6、通过计数、译码、显示读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。数码管采用共阴数码管。 【单元电路设计与参数计算】 1、信号发生与采集： 通过陶瓷压电传感器对脉搏进行采样收集。 2、放大与滤波电路： 将5mV的正弦信号放大为5V的正弦信号，即差模电压增益为1000。
图示为用LM324设计的同相放大器，其输出信号，Vi 为幅值为5mV 的输入信号。则另： 倍。，即正弦信号放大了可得10001000,321,33≈= Ω==Ω=Vi Vo Av K R R M R Vi R R Vo )1 3 1(+=左图为二阶低通滤波器电压增益随频率变化曲线，在f=f o 之后随f 增加，增益急剧下降，从而达到低于f 频率通过的效果
实验报告五 一、实验目的 设计相应的信号调理电路，然后利用通过对脉搏信号进行测量，来进行实时显示测量结果。 二、实验内容 设计一个脉搏测量仪可实现对人体脉搏信号的测量和显示功能。 三、实验环境 计算机、MULTISIM仿真软件 四、实验方案 脉搏测量仪系统总框图，如图1所示。系统由五个部分组成：信号采集单元，信号调理单元，信号整形单元，频率计测量单元，显示单元。 信号采集单元主要是选用合适的传感器将脉搏的压力信号转换为电信号，一般传感器输出的电压都在几毫伏左右。 信号调理单元主要包括信号的低通滤波，以及实现信号的放大，经过信号调理单元，几毫伏的脉搏信号的电压被放大为4V-5V左右。 信号整形单元则将模拟信号转化成数字信号，将脉搏信号转换为同频率的脉冲。 频率计测量单元和显示单元由一个数字频率计完成其功能。 信号整形单元信号调理单元脉搏采集单元 频率计测量显示单元
图1 系统总体框图 五、实验步骤 1、数字频率计仿真设计 如图所示，当给予方波信号时，频率计开始计数，计数范围取决于上输入信号的频率及选通信号的频率，这里取输入信号频率f=1000Hz，选通信号F=10Hz，相当于在1秒内可计100个脉冲，计数范围可由选通信号的频率和输入的计数信号的频率来决定 2、采集信号放大电路电路 由于对于脉搏测量仪，其要求在脉搏信号频率范围内，不失真的放大所采集的微弱信号,因此需要对所采集的信号进行放大；由于脉搏信号的频率在1.33HZ 左右，正常情况下不会出现高于2HZ的信号，因此需要设计一个低通滤波器，用来滤去高频信号；而整形的时是为了将输入的信号变为方波。滤波器的载止频率
医学光电检测技术论文 光电型脉搏传感器的原理及其应用The principle of type photoelectric pulse sensor and its application 学生姓名：张先绪 专业：生物医学工 学号：110811117 指导教师：庞春颖 学院：生命科学技术学院 二〇一四年十二月
摘要: 介绍了光电式脉搏传感器的原理和设计方案,采用集成光敏部件和放大器的光敏芯片代替传统的分立光敏器件实现对脉搏的测量。芯片的集成化能够有效减小器件间匹配引起的干扰,提高脉搏测量精度。在实验测试过程中,采用该光电式脉搏传感器对人体的脉搏进行实时测量,对脉搏信号测量可能引起的噪声来源做了分析,并做相应的抗干扰处理,得到比较理想的脉搏波形,为脉搏信息的提取和分析提供了良好的数据。 关键词:脉搏信号;光电容积法;脉搏传感器;噪声分析 Abstract: The PPG pulse sensor is attached to the finger base for monitoring beat to beat https://www.doczj.com/doc/3d10909342.html,paring with the traditional design,the pulse sensoruses a new integrated chip,which is integrated the photosensitive unit and the signal amplifier.This design can efficiently remove the system noise and improve the precision of measure.In the experiment,using the newPPG pulse sensor can measure the pulse directly from the pulse in real time.At the same time,making the noise analysis and dealing with the measure noise,and getting a good pulse wave. Keywords:pulse signal;photoplethymograph;pulse sensor;noise anylsis
实验人体安静与运动时心率的测定 [实验目的]: 掌握人体安静时心率的测定方法，观察运动对心率的影响。 [实验原理]: 心率测定的方法有心音听诊法、指触法和心率遥测法。 心脏在活动过程中产生的心音可通过周围组织传递到胸壁，用听诊器在胸壁特定部位听诊能测量出心率，此为心率直接测量法。 在一个心动周期中，心脏的舒缩会引起动脉血管内的压力产生周期性波动，导致管壁发生搏动，并能以波的形式沿管壁向外周传播，且以心脏活动的周期一致。故用手指触摸到的身体浅表部位动脉搏动速率，通常可以间接代表心率，此为心率的间接测量法。 心率遥测法则是根据心脏活动时的电变化而采集心率的。心脏兴奋时的电变化传至体表，表面电极将心电信号接收后送入发射机，经接收机接收后显示。 [实验器材]: 听诊器、秒表、节拍器、POLAR心率遥测系统。 [实验内容] 1、安静时心率及脉搏测量 受试者静坐5 min。采用心前区听诊法直接测量心率。指触法测量脉搏时，通常将食指、中指和无名指放在受试者一侧手腕桡动脉搏动处。脉搏测量时先以10s为单位，连续测量3个10s，其中两次相同并与另一次相差不超过1次时，即认为是相对安静状态，否则应适当休息后继续测量，直至符合要求。然后，再测量30s脉搏乘于2，即为心率。 2、运动后即刻及恢复期脉搏的测量 令受试者按节拍器节律（30次/min）以2秒1次的速度连续做蹲起运动3min，取坐位测定运动后即刻、2min、4min和6min的脉搏。 3、运动过程中心率的测量 运动过程中心率的测量现常采用POLAR心率遥测法。首先，将带有传感发射器的胸带固定在胸前，松紧适度。再将手表遥测仪戴在手腕上，使“选择”键处于“测试”状态，按“使处于状态/起动-停止”键开始测定相对安静状态和运动过程中的心率变化。测试完毕，再按“使处于状态/起动-停止”键，手表遥测仪停止记录。最后，按“回忆、回收”键，手控提取记录数据或将数据输入到计算机进行分析处理。 4、基础心率、最大心率、心率贮备、靶心率和靶心率范围的测定 基础心率通常是早晨刚刚醒来尚未起床活动时的心率。 运动时运动强度与心率成正变关系，当人体进行大强度并持续一定时间的运动时，心率增加到极限水平，这就是最大心率。最大心率随年龄增长而逐渐减小，一般用220减去年龄来估算最大心率，或者HRmax=208-0.7×年龄。 最大心率与安静心率之差称心率贮备。如靶心率是运动训练或体育课，体育锻炼中欲达到的心率，如要跑10000m的心率控制在150次/分，则HR=150次/分即为靶心率，但靶心率控制十分困难，故体育实践中，常用靶心率的范围。有氧运动的靶心率范围是：安静心率+（最大心率-安静心率）×60% ～安静心率+（最大心率-安静心率）×80%。
江西工业贸易职业技术学院毕业设计 摘要 随着生物医学工程技术的发展, 医学信号测量仪器日新月异。生物医学测量与临床医学和保健医疗的联系日益紧密。通过对人体各种生理信号的检测，能更好的认识人体的生命现象。脉象包含丰富的人体健康状况信息, 脉诊技术应客观化、定量化。本设计利用光电式传感器, 设计脉搏信号获取的方法。本设计主要是基于单片机的便携式脉搏测试仪的具体实现方法，利用光电传感器产生脉冲信号，经过放大整形后，输入单片机内进行相应的控制，从而测量出一分钟内的脉搏跳动次数，快捷方便。通过观测脉搏信号，可以对人体的健康进行检查，通常被用于保健中心和医院。本设计所设计的基于单片机的便携式心率测试仪对推进脉诊技术客观化的实现具有积极的促进作用。 脉搏；单片机；光电传感器；脉冲信号；便携式关键词： I 江西工业贸易职业技术学院毕业设计 目录 摘要I........................................................................................................................................ .第1章引言....................................................................................................................... 11.1概述. (1)
1.2基于单片机的心率测试仪的发展与应用 (2) 1.3本设计的主要内容 (3) 第2章整体方案分析.................................................................................................... 4. 2.1任务 (4) 2.2要求 (4) 2.3系统的整体方案 (4) 2.4 方案的对比和论证 (4) 2.4.1脉搏检测传感器的选择 (4) 2.4.2单片机的选择 (6) 2.4.3显示部分的选择 (6) 2.5设计时要考虑的问题 (7) 2.5.1环境光对脉搏传感器测量的影响 (7) 2.5.2电磁干扰对脉搏传感器的影响 (7) 2.5.3测量过程中运动噪声的影响 (8) 2.6本章小结 (8) 第3章硬件电路设计分析........................................................................................... 93.1控制 器 (9) 3.1.1AT89S52 (9) 3.1.2AT89S52的特点 (9) 3.1.3AT89S52的结构 (9) 3.2脉搏信号采集....................................................................................................... 12 3.2.1光电传感器的结构及原理 (12) 3.2.2信号采集电路 (13) 3.3信号放大电路....................................................................................................... 13
心力衰竭患者心率控制的药物选择策略 心力衰竭(心衰)是多种心血管疾病的严重和终末阶段，是全球慢性心血管疾病防治的重要内容。2018年美国的心脏病流行病学数据显示心衰占心血管疾病主要死亡原因的第三位（9.0%）。我国心衰患者的注册登记研究（China-HF）对2012年-2014年的数据分析显示中国住院心衰患者的病死率为5.3%。如何降低心衰患者的病死率将是全球心血管界重要的攻坚部分。 Framingham研究,对心率增加导致的心血管风险首次报道。该队列人群长期随访研究显示，心率每增加10次/分，全因死亡率增加14%。心衰时，静息心率超过80次/分可导致心功能障碍进一步恶化。心率变化目前被认为是判断心衰是否控制的指标，病理性心率加快是多种心血管疾病死亡的独立危险因子，已经成为慢性心衰治疗的重要指标。 一．心衰合并窦性心律的药物选择 对于窦性心律的患者，近几年欧美及中国心衰诊断与管理指南均建议总体目标静息心率维持在55-60次/min为宜，未强调心率的进一步降低。 1）β受体阻滞剂
所有有症状（NYHAⅡ-Ⅳ级）的慢性收缩性心衰，除非有禁忌或不能耐受外，均需长期应用β受体阻滞剂（I,A）。心衰患者应尽早达到β受体阻滞剂能耐受的最大剂量，降低静息心率，使其最大获益。但是，需要注意β受体阻滞剂在临床使用中仍存在障碍，主要是一些患者达不到目标剂量，部分心率难控制的患者可能存在β受体阻滞剂抵抗的可能。因此，对于心衰合并窦性心律服用β受体阻滞剂后心率控制不理想的患者需要考虑联合药物治疗。 2）伊伐布雷定 伊伐布雷定是一种选择性窦房结细胞起搏离子流（If）通道的阻滞剂，通过抑制起搏电流降低窦房结的自律性，从而起到减慢窦性心率的作用。基于SHIFT研究结果，《2016年ESC心衰指南》建议已使用目标剂量或最大剂量的β受体阻滞剂、ACEI或ARB和醛固酮拮抗剂充分治疗后仍有症状的LVEF≤35%，且窦性心率仍≥70 次/分，考虑应用伊伐布雷定降低心衰住院和心血管死亡风险（Ⅱa，B）。对于不能耐受β受体阻滞剂或存在禁忌证的有症状且LVEF≤35%、窦性心率≥70 次/分应考虑接受伊伐布雷定治疗（Ⅱb，B）。 二．慢性心衰合并心房颤动的药物选择
实验安静、运动时血压的测定 [实验目的] 掌握人体动脉血压间接测量的原理和方法，观察运动对人体血压的影响。 [实验原理] 人体动脉血压测量采用听诊法，测量部位为上臂肱动脉。用血压计的压脉带充气，通过在动脉外加压，然后根据血管音的变化来测量血压。通常血液在血管内流动时没有声音，如果血液流经狭窄处形成涡流，则发出声音。当缠缚于上臂的压脉带内充气后压力超过肱动脉收缩压时，肱动脉内的血流完全被阻断。用听诊器在其远端听不到声音。徐徐放气降低压脉带内的压力，当压力低于肱动脉收缩压而高于舒张压时，血液将断续地流过肱动脉而产生声音，在肱动脉远端能听到动脉音。继续放气，当压脉带内压力等于舒张时，血流由断续流动变成连续流动，使声音突然由强变弱并消失。故从无声音到刚听见第一个动脉音时的外加压力相当于收缩压，动脉音突然变弱时的外加压力相当于舒张压 [实验对象] 普通学生 [实验器材] 听诊器、血压计、节拍器。 [实验步骤] l．熟悉血压计的结构。血压计有汞柱式、弹簧式和电子式，一般常用的是汞柱式血压计，它由检压计、压脉带和橡皮充气球3部分组成。检压计是一标压力刻度的玻璃管，上端通大气，下端和水银槽相通。压脉带为外包布套的长方形橡皮囊，它借橡皮管分别和检压计的水银槽及充气球相通。橡皮充气球是一个带有螺丝帽的橡皮囊，供充气，放气用（图4-15）。 2．受试者脱去一衣袖，静坐5min以上。 3．松开血压计橡皮球螺丝，驱出压脉带内残留气体，再旋紧螺丝。 4．令受试者将前臂平放于桌上，与心脏在同一水平位，手掌向上。将压脉带在该上臂，其下缘至少在肘关节上2cm，松紧适宜。 5．将听诊器耳件塞入外耳道，其弯曲方向与外耳道一致，即略向前弯曲。 6．在肘窝内侧先用手指触及肱动脉脉搏，将听诊器胸件放在其上。 7．测量收缩压：用橡皮球将空气打入压脉带内，使检压计中水银柱逐步上升到听诊器听不到脉搏音为止。继续打气使水银再上升2.6～4.0kPa(20～30mmhg)。随即松开气球螺旋，连续缓慢放气，减低压脉带内压力，在水银柱缓慢下降的同时仔细听诊。当开始听到“砰、砰”的动脉音时检压计上水银柱的刻度即为收缩压。一般青壮年收缩压为12-17.3kPa （90-130mmHg）. 8．测量舒张压：继续缓慢放气，动脉音先由低到高，然后由高变低，最后完全消失。在声音突然变弱的瞬间，检压计上水银柱刻度即代表舒张压。一般青壮年舒张压力8-10.6kPa （60-80mmHg）。血压记录常以收缩压/舒张压kPa（或mmHg）表示。1kPa=7.5mmHg。反复测血压，如血压值波动＜0.5kPa或＜4mmHg即为准确。 9．运动后血压的测量：拉开压脉带与检压计相连的橡皮管接头（不要取下压脉带）。令受试者以每次2s的速度连续下蹲3min(30次/min)或按节拍器节律下蹲，取坐位测定运动后即刻、2min、4min、6min时的血压和脉率。 [注意事项] 1．测量应在安静环境中进行。 2．受试者应脱去衣袖，以免袖口过紧，阻碍血液循环。 3．压脉带的宽度有7、9、12cm3种，应以覆盖受试者上臂1/2-1/3。
心率的测量和分析Revised on November 25, 2020
关于心率数据的测量和分析 一、计算最大心率值 （1）计算方法 用220 减去年龄，就是一个人的最大心率值。例如： 战士李超峰，25岁。他的最大心率值是 220 – 25 = 195 。也就是心跳每分钟 195 跳，即 195 次/分钟。 这意味着，该战士在运动时的心率，如果超过195 次/分钟，他坚持不了七、八分钟，心率就一定会掉下来。 （2）计算最大心率值的目的。 计算出最大心率值，就可以掌握科学合理的训练强度。通常把训练强 度控制在最 大心率值的 65% ～ 85% 之间。 用上面的例子，战士李超峰，平常训练的强度，应当在心率114次/分钟～ 167次/分钟之间。当然，心率要超过也可以，但是不可时间长，时间长了，会造成对心脏的伤害。 二、测量安静心率 （1）测量方法 让被测量的人，心境平静、肌肉放松地休息20分钟。然后测出心率值，此时的心率值就是安静心率。 （2）测量安静心率的目的。
安静心率可以评估心血管循环功能。安静心率低，表明心血管循环功能好。安静心率低于75次/分钟，心脏功能好；安静心率高过95次/分钟，心血管循环功能就不够好。 三、计算心搏频率储备数 （1）计算方法 最大心率值跟安静心率的差值，就近似于心搏频率储备数。 （3）计算心搏频率储备数的目的。 心搏频率储备数表示人体劳动或运动时心率可能增加的潜在能力。 四、测量“最大摄氧量” （1）具体操作方法： ①男子，使用40 公分高的台阶；女子使用33公分高的台阶。 ②被试者以每分钟25次的频率登上跨下。所谓的一次登上跨下，是指 连续完成如下的动作：左脚放上台阶、右脚踩上台阶、左脚下到地面、右脚下到地面。 ③坚持以每分钟25次的频率登上跨下，达到5分钟。 ④在达到5分钟后，停止运动，读取心率数值。 ⑤在《最大摄氧量计算表》上，找到对应的心率数值点，以及对应的体 重数值点。两点的连线，同计算表中部斜线的交点，即是该被试者的最大摄氧量。（查到的是绝对值，单位是：升/每分钟）。 ⑥用测得的绝对值除以被试者体重所得到的数值，就是相对值。（2）测量“最大摄氧量”的目的。
《机械工程测试技术》 课程设计 脉搏测量仪的设计 姓名：张峰 学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化班级：2010级本科4班 学号：201015130457 完成日期：2012年12月28日
摘要 医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪，只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数，测量结果用三位数字显示。 关键词：AT89C2051；单片机；脉搏测量仪
目录 第一章引言 (1) 第二章基本结构模块 (2) 2.1脉搏波检测电路 (2) 2.2脉搏信号拾取电路 (2) 2.3信号放大 (3) 2.4波形整形部分 (5) 第三章整体电路分析 (7) 3.1光发射电路 (7) 3.2光电转换电路 (7) 3.3信号采集及处理系统 (8) 3.4过采样技术的应用 (8) 3.5整体硬件电路设计 (9) 参考文献 (10)
第一章引言 脉搏测量属于检测有无脉博的测量，有脉搏时遮挡光线，无脉搏时透光强，所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。用于体育测量用的脉搏测量大致有指脉和耳脉二种方式。这二种测量方式各有优缺点，指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降；耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。 从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和。 处理具有很高的医学价值和应用前景。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
医学光电检测技术论文光电型脉搏传感器的原理及其应用The principle of type photoelectric pulse sensor and its application 学生姓名：张先绪 专业：生物医学工 学号：7 指导教师：庞春颖 学院：生命科学技术学院 二〇一四年十二月
摘要: 介绍了光电式脉搏传感器的原理和设计方案,采用集成光敏部件和放大器的光敏芯片代替传统的分立光敏器件实现对脉搏的测量。芯片的集成化能够有效减小器件间匹配引起的干扰,提高脉搏测量精度。在实验测试过程中,采用该光电式脉搏传感器对人体的脉搏进行实时测量,对脉搏信号测量可能引起的噪声来源做了分析,并做相应的抗干扰处理,得到比较理想的脉搏波形,为脉搏信息的提取和分析提供了良好的数据。 关键词:脉搏信号;光电容积法;脉搏传感器;噪声分析 Abstract: The PPG pulse sensor is attached to the finger base for monitoring beat to beat with the traditional design,the pulse sensoruses a new integrated chip,which is integrated the photosensitive unit and the signal design can efficiently remove the system noise and improve the precision of the experiment,using the newPPG pulse sensor can measure the pulse directly from the pulse in real the same time,making the noise analysis and dealing with the measure noise,and getting a good pulse wave. Keywords:pulse signal;photoplethymograph;pulse sensor;noise anylsis 第1章绪论 1.1课题研究背景及意义 随着人们生活水平的提高，地球环境遭到破坏，多种疾病威胁着人们的生命,
脉搏传感器(2008-01-17 19:53:25) 标签：脉搏传感器pvdf压电薄膜脉率健康分类：医疗电子 HK-2000系列集成化脉搏传感器，采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调整电路集成在传感器内。具有灵敏度高、抗干扰性能力强、过载能力大、一致性好、性能稳定、使用寿命长等特点。 HK-2000系列集成化脉搏传感器主要适用于体育、教育、科研、医疗卫生、保健等行业内有关脉率计算、脉搏波形采集、中医脉象诊断、心血管功能检测等方面的应用。 HK-2000系列脉搏传感器列表： HK-2000A集成化脉搏传感器 HK-2000A集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补 偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正脉冲。该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试。
主要特点： 模拟脉冲信号输出 灵敏度高 抗干扰性能力强 过载能力大 一致性好 性能稳定可靠，使用寿命长 技术指标： 电源电压：3～12V DC 压力量程：-50～+300mmHg 过载：100倍 输出高电平：大于VCC-1.5V 输出低电平：小于0.2V HK-2000B集成化脉搏传感器 HK-2000B集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出完整的脉搏波电压信号，该产品主要应用于无创心血管功能检测、妊高征检测、中医脉象诊断等。 主要特点： 模拟电压信号输出
心率 心率(Heart Rate)：用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。心率，现代汉语将心率解释为“心脏跳动的频率”。 频率就是在单位时间内，某件事情发生的次数。两种解释合起来就是，心脏在一定时间内跳动的次数，也就是在一定时间内，心脏跳动快慢的意思。 1标准心率 1、正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，平均在75次/分左右 (60—100次/分之间)。心率可因年龄、性别及其它生理情况而不同。初生儿的心率很快，可达130次/分以上。在成年人中，女性的心率一般比男性稍快。同一个人，在安静或睡眠时心率减慢，运动时或情绪激动时心率加快，在某些药物或神经体液因素的影响下，会使心率发生加快或减慢。经常进行体力劳动和体育锻炼的人，平时心率较慢。近年，国内大样本健康人群调查发现：国人男性静息心率的正常范围为50—95次/分，女性为55—95次/分。所以，心率随年龄，性别和健康状况变化而变化。 2、健康成人的心率为60～100次/分，大多数为60～80次/分，女性稍快； 3岁以下的小儿常在100次/分以上；老年人偏慢。成人每分钟心率超过100次（一般不超过 160次/分）或婴幼儿超过 150次/分者，称为窦性心动过速。常见于正常人运动、兴奋、激动、吸烟、饮酒和喝浓茶后。也可见于发热、休克、贫血、甲亢、心力衰竭及应用阿托品、肾上腺素、麻黄素等。如果心率在 160～220次/分，常称为阵发性心动过速。心率低于60次/分者（一般在40次/分以上），称为窦性心动过缓。可见于长期从事重体力劳动和运动员；病理性的见于甲状腺机能低下、颅内压增高、阻塞性黄疸、以及洋地黄、奎尼丁或心得安类药物过量或中毒。如心率低于40次/分，应考虑有房室传导阻滞。心率过快超过160次/分，或低于40次/分，大多见于心脏病病人，病人常有心悸、胸闷、心前区不适，应及早进行详细检查，以便针对病因进行治疗。3）心脏每次收缩时由心室向动脉输出的血量叫做每搏输出量，心脏每分钟输出的血量叫做每分输出量，正常人在安静状态下每搏输出量为70毫升，如果心率按每分钟75次计算的话，每分输出量约为5250毫升。心输出量的多少，是衡量心脏工作能力的一项指标。
人体安静与运动后心率的测定 [实验目的] 掌握人体安静时心率的测定方法，观察运动对心率的影响。 [实验原理] 心脏在活动过程中产生的心音可通过周围组织传递到胸壁，用听诊器在胸壁特定部位听诊能测量出心率，此为心率直接测量法。 在一个心动周期中，心脏的舒缩会引起动脉血管内的压力产生周期性波动，导致管壁发生搏动，并能以波的形式沿管壁向外周传播，且以心脏活动的周期一致。故用手指触摸到的身体浅表部位动脉搏动速率，通常可以间接代表心率，此为心率的间接测量法。 [实验器材] 听诊器、秒表。 [实验内容] 1、安静时心率及脉搏测量 受试者静坐5 min，采用心前区听诊法直接测量心率。指触法测量脉搏时，通常将食指、中指和无名指放在受试者一侧手腕桡动脉搏动处。脉搏测量时先以10s为单位，连续测量3个10s，其中两次相同并与另一次相差不超过1次时，即认为是相对安静状态，否则应适当休息后继续测量，直至符合要求。然后，再测量30s脉搏乘于2，即为心率。 2、运动后即刻及恢复期脉搏的测量 令受试者按节拍器节律（30次/min）以2秒1次的速度连续做蹲起运动3min，取坐位测定运动后即刻、2min、4min和6min的脉搏。 3、最大心率、心率贮备和靶心率范围的测定 运动时运动强度与心率成正变关系，当人体进行大强度并持续一定时间的运动时，心率增加到极限水平，这就是最大心率。最大心率随年龄增长而逐渐减小，一般用220减去年龄来估算最大心率。 最大心率与安静心率之差称心率贮备。如靶心率是运动训练或体育课，体育锻炼中欲达到的心率，如要跑10000m的心率控制在150次/分，则HR=150次/分即为靶心率，但靶心率控制十分困难，故体育实践中，常用靶心率的范围。有氧运动的靶心率范围是：安静心率+（最大心率-安静心率）×60% ～安静心率+（最大心率-安静心率）×80%。
如何管理心衰患者的心率，你知道吗？ CHARM和SHIFT等研究表明，心率增快是心衰患者事件增加的风险因子。心率每分钟加快1次，心血管死亡和再住院风险将增加3%；心率每分钟加快5次，心血管死亡和再住院风险将增加16%。那么，心衰患者的心率应该如何管理呢？3月16日，在2018中国国际心力衰竭大会（CIHFC）暨中国医师协会心力衰竭专业委员会年会上，四川大学华西医院心内科张庆教授对此进行了解答。HFrEF窦性心律患者的心率管理射血分数降低的心衰（HFrEF）窦性心律患者心率与预后的高度相关性已被证实，减慢心率作为HFrEF的治疗靶点之一已被多个指南推荐，目标静息心率为55~60 次/min。其中，β受体阻滞剂是HFrEF患者治疗的基石，伊伐布雷定可进一步降低心率，改善预后。图1 慢性HFrEF （NYHA II-IV级）药物治疗流程图2 β阻滞剂滴定的临床策略HFrEF房颤患者的心率管理HFrEF房颤患者的节律控制降低死亡率/致残率并未证实优于心率控制。心率与预后的相关性弱，目前指南推荐宽松的心率控制（静息心率60~110 次/min，运动后心率110 次/min）是可接受的。β受体阻滞剂是一线治疗药物，在β受体阻滞剂控制心率效果不佳或使用有禁忌时，可使用地高辛。一项纳入11项随机对照研究的荟萃分析显示，β阻滞剂可以降低窦性心律心衰患者的全
因死亡率，但不能改善房颤心衰患者的全因死亡率。另有一项研究显示，HFrEF房颤患者静息心率增加超过100 次/min，死亡风险将增加。HEpEF患者的心率管理射血分数保留的 心衰（HEpEF）窦性心律患者，虽然心率增加与不良预后之间存在相关性，但尚无研究证实减慢心率能改善HEpEF患 者预后，减慢心率能否改善运动耐量、心室舒张压、峰值耗氧量等存在争议。指南建议β受体阻滞剂可作为HEpEF患者的治疗，但非必须。HEpEF房颤患者的心率与不良预后 之间没有相关性，减慢心率能否改善预后尚不可知。 I-Perserve研究显示，HEpEF窦性心律患者心率与预后不良有相关性；HEpEF房颤患者心率与预后无相关性。OPTIMIZE-HF研究显示，心率＜70 次/min的患者较心率 ≥70 次/min的患者复合终点事件发生风险更低（HR=0.90，P＜0.002）。一项纳入6项HEpEF患者中心率与预后相关性的随机对照研究或队列研究的荟萃分析显示，HEpEF窦性 心律患者，心率每增加10 次/min与全因死亡（HR=1.04，P＜0.05）、心血管死亡和再入院风险增加相关（HR=1.06，P＜0.05）；HEpEF房颤患者，心率与不良事件的发生无相 关性。急性心衰患者的心率管理心衰患者的院内和院外管理侧重点不同，其中院内治疗多为急性期治疗，还包括部分过渡期治疗，院外治疗则包括过渡期治疗和稳定期治疗。急性期治疗主要是启动静脉血管活性药物，强化利尿治疗；过渡
基於HKX-08A運動心率傳感器的駕駛員心率監護係統 一、汽車駕駛員心率檢測的意義 一般而言，心率會隨姿勢、氣溫和精神狀態等因素而變化，但在駕駛狀態下，姿勢和周圍溫度的變化較小。因此，“嗑睡等精神狀態的變化是心率改變的主要原因”。通過位於方向盤裏側的電極測量右手和左手間的電位差，以此來測定駕駛員的心率。實際使用的電極傳感器方面，在方向盤裏側的右半部分和左半部分分別涂有含AG微粒的導電性粘合劑。追蹤所測量到的心率變化情況，如果發現數值逐漸下降，就會認定為嗑睡前兆而不管駕駛本人是否感到困倦。 二、HKX-08A運動心率傳感器工作原理 HKX-08A心率傳感器在汽車駕駛員心率檢測上的應用是通過安裝在方向盤上的電極片來採集手上的心電信號。通過差分電路得到駕駛員左右手手心的電位差，再通過信號調理，得到與心臟搏動同步的脈衝信號。直接接單片機計數得到心率數值。 三、HKX-08A運動心率傳感器簡介 合肥華科電子技術研究所推出了可提前發現駕駛員打盹的“嗑睡預測，可安裝在方向盤上的心率傳感器”。可以通過駕駛員手中的附帶傳感器的方向盤測量心率，以此來判斷駕駛員是不是想打嗑睡，一旦發現就會改變車載音響的音樂或者通過車載導航儀將車輛引導至附近的休息處。此前也有通過駕駛員眼皮的變化和車輛晃動情況來檢測駕駛員是不是在打嗑睡的係統，但與此相
比，此次的係統可以在駕駛員本人還沒有發覺的時候就提前發現，所以可以更早地防止事故的發生。 四、係統組成與結構 本系统由心电信号采集、信号调理、心率运算、通信电路、分析软件等几部分组成 五、軟件與分析 本系统通过心率传感器采集的实时心率数据分析心率变异性曲线频谱曲线心率的平均值心率的标准差 SDNN RMSSD M-SD SDSD PNN50 TP VLF LF HF LF/HF LFNORM HFNORM通过这些参数反应驾驶员情绪变化，心理趋势，注意力集中度。及时将信息反馈到中心，同时通过语音等方式给驾驶员发出提醒，从而实现交通事故的提前预警。 心率变异性(Heart rate variability， HRV)分析已成为近几年来体表心电图分析的热点之一。对HRV的研究提示，HRV是心血管系统生理活动中的普遍现象，是衡量自主神经系统平衡态的重要指标。心率的标准差是心率变异性时域分析中一个重要参数。 在本系统中应用了心率变异性的时域分析、频域分析、非线性分析等三种方式，侧重于心率变异性在情绪、心理和注意力集中度方面的影响，通过计算得出十几项参数，
心率测量及报警装置《电气技术实践基础》综合设计 2017年11月
摘要 光电容积脉搏波包含了人体丰富的生理、病理信息，对其进行实时监测可为临床研究和诊断提供科学的指导。这一套基于图形化虚拟仪器电子电路的光电容积脉搏波信号采集、处理、脉搏频率显示及报警系统，可完成对该信号的实时采集、显示和信息反馈。装置原理简单，用简单分立元件及中规模集成电路模拟了LabVIEW系统的基本功能。 关键词：光电容积脉搏波，模拟电路，数字电路，仿真 Abstract The light capacitance pulse wave contains abundant physiological and pathological information of human body, and real-time monitoring of it can provide scientific guidance for clinical research and diagnosis. The signal acquisition, processing, pulse frequency display and alarm system based on graphic virtual instrument electronic circuit can accomplish the real-time acquisition, display and information feedback of the signal. The principle of the device is simple, and the basic functions of the LabVIEW system are simulated by simple discrete components and medium scale integrated circuits. Key words: PPG, analog circuit, digital circuit, simulation