[發明專利]一種基于聲卡的脈搏波采集系統

無效

• 申請號: 200910077168.1
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101474080A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 楊飛;黃惠芳;孫冉;田豪明
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: A61B8/02
• 分類號: A61B8/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于聲卡的脈搏波采集系統，屬于電子醫療儀器領域。

背景技術

脈搏波反映出動脈血壓隨時間的脈動變化，包含血液流動特性，血管特性等多種生理信息。脈搏波的采集是研究脈搏波的生理特性，以及通過脈搏波診斷疾病的基礎?，F有的脈搏波采集技術可分為以下幾種：1)基于單片機：優點是體積小，成本低，缺點是受到單片機處理能力的限制，功能有限，質量難以保證。2)基于PC平臺的專用采集卡：優點是運算速度快，質量高，可以實時顯示，缺點是成本高，兼容性差。3)單片機結合PC，可以解決儲存空間和實時顯示的問題，但是質量依然受到單片機的限制，難以提高。脈搏波采集的關鍵是A/D轉換，對于脈搏波的常識告訴我們，這種生理信號的主要能量集中在20Hz以下，單位時間的信息量很小，設計專用的采集卡可謂是小題大做了，而單片機主要是量化能力和抗噪能力難以令人滿意。

聲卡作為PC平臺上通用的A/D?D/A設備，針對音頻頻段而設計，具有很好的A/D轉換性能，同時，由于操作系統對聲卡的長期支持，使得這個設備具有極好的兼容性。但是在脈搏波的采集問題上，聲卡卻長期被忽視，主要是由于聲卡對20Hz以下信號的濾波抑制作用使得脈搏波信號不能直接從聲卡輸入。解決這一問題實際并不難，或者短接聲卡上的隔直電容，使之直接可以采集低頻信號，或者進行信號轉換，使聲卡可以接收。

文獻[1](謝小平，一種基于聲卡的人體脈搏波采集系統的研制[J].中國醫學物理學雜志，2001.18：113-115)提出了一種“基于聲卡的人體脈搏波采集系統”，采用的是信號轉換的方法，具體做法是，首先通過模擬開關調制波形，然后經過帶通濾波器，去掉諧波成分，使信號成為“普通調幅波”，輸入聲卡；解調部分，在PC上采用檢波器加低通濾波器的結構進行解調。這是在CNKI上能找到的唯一一篇關于基于聲卡采集脈搏波的文章，解決了基于聲卡采集脈搏的一些重要問題，但還不足以構成一個實用的系統，原因有以下幾點：1、沒有提出一個實時的解調、顯示方案，采集、解調、顯示只能分步進行，做不到實時同步，功能受到局限。2、解調方法過于簡單，不具備對載波頻率的動態跟蹤能力，對噪聲的抑制不夠，沒有充分發揮出聲卡的性能。3、在模擬部分設計帶通濾波器增加了難度，并且對載波頻率的漂移很敏感，反而會損害信號的質量。

通過更好的設計，還可以進一步發揮基于聲卡的脈搏波采集系統的潛力：1)聲卡支持DMA，具可有很好的實時性。同時，由于數據量小，在PC平臺上，通過實時控制，解調計算可以在實時的水平上完成，可以實現實時顯示波形。2)由于聲卡是針對音頻設計的，頻帶覆蓋20～20000Hz，和脈搏波相比是相當寬的，同時量化位數一般可達16bit，信噪比可達80dB，通過優化的解調方法，可以獲得很好的信號質量3)電路中若去掉帶通濾波器，可以避免對載波頻率的漂移的敏感性，諧波成分可以在后續步驟中再去掉。4)借助PC平臺，可以設計出友好的用戶界面，較方便地實現對數據的管理和分析等功能擴展。

本發明正是從以上這些角度著眼，全面挖掘了基于聲卡的脈搏波采集系統的潛力。

在PC廣泛普及的今天，帶有聲卡的PC機在醫院和家庭極為常見，在此基礎上實現基于聲卡的脈搏波采集系統成本極低，因此十分有利于這類技術的推廣。然而目前基于聲卡的脈搏波采集成形的技術方案還很少，可用的產品在市場上還看不到，這在另一方面也反映了這一技術的市場潛力。

發明內容

本發明的目是：通過由電源模塊、放大電路、脈沖調幅電路和電壓跟隨器組成的放大調制電路，使本系統具有比現有系統更好的穩定性；通過包括聲卡控制器、解調器、實時顯示控制器和片段記錄器的脈搏波采集模塊，以及對其中解調器的改進設計，使解調和波形顯示可以實時完成，解調過程具有頻率跟蹤能力，并可以得到脈搏波片段。

本發明采取的技術方案是：放大調制電路由電源模塊、放大電路、脈沖調幅電路和電壓跟隨器組成；脈搏波采集模塊包括聲卡控制器、解調器、實時顯示控制器和片段記錄器以及四個緩存；聲卡控制器通過操作系統向聲卡發送聲卡控制信號，接收聲卡通知信號，并向解調器發送解調驅動信號；解調器在解調驅動信號的驅動下，通過音頻緩存，從聲卡接收數字音頻信號，將其解調為數字脈搏波信號，向片段記錄器發送片段記錄驅動信號；實時顯示控制器通過解調緩存從解調器獲得數字脈搏波信號，經過緩沖，得到脈搏波實時數據，發出實時顯示刷新信號；片段記錄器在解調器的驅動下，通過解調緩存從解調器獲得數字脈搏波信號，對其記錄，得到脈搏波片段數據。