[發明專利]一種基于FPGA的脈搏波信號發生器及方法

有效

• 申請號: 201310034203.8
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103054564A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 徐禮勝;王昊;王璐;宋丹;陳玨麗;伏全海
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于FPGA的脈搏波信號發生器，包括觸摸屏、LCD顯示器和示波器，其特征在于：還包括FPGA、電源、AD轉換裝置和DA轉換裝置；

所述電源用于為LCD顯示器、觸摸屏、AD轉換裝置和DA轉換裝置供電；

所述AD轉換裝置用于將點擊觸摸屏動作產生的電壓值轉換為坐標數字值并將該坐標數字值傳輸至FPGA；

所述DA轉換裝置用于將FPGA輸出的數字波形轉換為模擬波形并將該模擬波形傳輸至示波器；

所述FPGA用于產生脈搏波信號并將其傳輸至LCD顯示器或示波器進行脈搏波波形顯示；??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

所述DA轉換裝置輸入端連接FPGA，DA轉換裝置輸出端連接示波器，AD轉換裝置輸入端連接FPGA，AD轉換裝置輸出端連接觸摸屏，LCD顯示器連接FPGA，電源連接LCD顯示器。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的脈搏波信號發生器，其特征在于：所述FPGA設置有波形選擇模塊、特征點選取模塊、波形擬合模塊、噪聲疊加及信噪比設定模塊、基線漂移模塊、觸摸屏去抖動模塊和血管彈性腔仿真模塊；

所述波形選擇模塊用于提供可選的輸出波形類型并選擇；

所述特征點選取模塊用于對波形選擇模塊選擇的波形進行特征點選取；???????????????????????????????

所述波形擬合模塊用于利用高斯-cosine函數將特征點選取模塊選取的特征點擬合成波形；

所述血管彈性腔仿真模塊用于將人體主動脈模擬成兩個血管彈性腔并仿真出該血管彈性腔內血液流動狀態產生波形；

所述噪聲疊加及信噪比設定模塊用于對波形擬合模塊擬合成的波形或血管彈性腔仿真模塊產生的波形疊加噪聲信號并設定信噪比；

所述基線漂移模塊用于對疊加噪聲并設定信噪比后的波形加入基線漂移；

所述觸摸屏去抖動模塊用于去除點擊觸摸屏引起的抖動干擾。

3.采用權利要求1所述的基于FPGA的脈搏波信號發生器的脈搏波信號發生方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：點擊觸摸屏的四個邊界點，得到該四個邊界點的坐標值并保存，根據四個邊界點的坐標值、觸摸屏長度和觸摸屏寬度得到該任意一點坐標值，完成觸摸屏坐標校正；

步驟2：選擇波形產生方式并去除由點擊觸摸屏引起的觸摸屏抖動，所述波形產生方式包括波形擬合和血管彈性仿真：若選擇波形擬合，則執行步驟3，若選擇血管彈性仿真，則執行步驟6；

步驟3：選擇輸出波形類型并去除由點擊觸摸屏引起的觸摸屏抖動，所述輸出波形類型包括I型滑脈、II型滑脈、I型弦脈、II型弦脈和III型弦脈；

步驟4：根據選擇的輸出波形類型，選取特征點并去除由點擊觸摸屏引起的觸摸屏抖動；

步驟5：依次連接兩個相鄰的特征點，利用高斯函數-cosine函數結合的方法，分段擬合波形，若干分段波形整合得到脈搏波波形，并去除由點擊觸摸屏引起的觸摸屏抖動，然后執行步驟7；

步驟6：采用彈性腔模型將人體主動脈模擬成兩個血管彈性腔，其中一個血管彈性腔表征主動脈弓，另一個血管彈性腔表征腹主動脈，通過兩個血管彈性腔仿真出該血管彈性腔內血液流動狀態形成波形，選取血管彈性腔參數并去除由點擊觸摸屏引起的觸摸屏抖動，血管彈性腔參數包括主動脈弓的血管彈性腔的集總順應性、腹主動脈的血管彈性腔的集總順應性、?連接兩個血管彈性腔的血柱及外周阻力；

步驟7：在波形中疊加噪聲信號并設定信噪比，并去除由點擊觸摸屏引起的觸摸屏抖動；

步驟8：對加入噪聲信號并設定信噪比后的波形設定基線漂移，得到噪聲和基線漂移的脈搏波波形；

步驟9：將脈搏波波形通過LCD顯示器或示波器顯示。

4.根據權利要求3所述的基于FPGA的脈搏波信號發生方法，其特征在于：步驟4中所述的在選擇的輸出波形上選取特征點，是根據所選擇的波形，在每個周期中，選取幅值最大的點、斜率值最大的點、初始點、結束點、拐點和駐點作為特征點。