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可监测人体脉搏波及心率鼠标的设计

导读: 通过安装在正常使用鼠标时大拇指触摸到的鼠标位置的反射式脉搏波光电传感器采集脉搏波信号,信号经过滤波、放大和A/D转换后,利用单片机对脉搏波信号处理并得出心率数据,最后通过USB接口连接电脑端软件显示。

  人体脉搏波中蕴藏着丰富的生理病理信息,大量的临床实测结果证实,脉搏波的特征与心血管疾病有着密切的关系。脉搏波所表现出来的形态、强度、速率与节律等方面的综合信息的确在相当程度上反映出人体心血管系统的许多生理和病理特征。因此采用简单易懂的方法获得人体脉搏波就显得很重要。

  1 系统结构图

  本文提出了一种可监测人体脉搏波及心率的健康鼠标的设计方法,其系统内部结构共分为九个部分:反射式脉搏波光电传感器、脉搏波信号滤波电路、脉搏波信号放大模块、鼠标数据采集模块、鼠标控制模块、鼠标数据与脉搏波数据采集处理共用的单片机控制模块、数据转换传输模块、电压转换模块以及Micro USB接口。如图1所示。

 

图1 系统结构图

  通过反射式脉搏波光电传感器采集到包含人体多种生理参数的信号,然后由脉搏波信号滤波电路与脉搏波信号放大模块对信号进行滤波和放大,并和鼠标数据采集模块采集的数据在鼠标数据与脉搏波数据采集处理共用的单片机控制模块汇集,经过进一步处理之后传输到数据转换传输模块形成适合传输到电脑端的信号形式,再经由Micro USB接口传输到电脑端进行进一步的信号处理和显示。

  1.1 反射式脉搏波光电传感器

  将反射式脉搏波光电传感器放在正常使用鼠标时大拇指所处的位置上(见图2),采用HG40系列反射式传感器,红外发光二极管作为快速光源,3DU5系列光电三极管作为接收管,组成红外发射-接收对管。光从红外发光二极管快速光源发出后,透过皮肤和组织,除一部分光被皮肤、肌肉、血液和指甲等吸收外,一部分由血液反射回,由3DU5系列光电三极管转换为电信号,传感器外部覆有直径1 cm的滤光片,对外部光源进行过滤。

 

图2 鼠标整体结构图

  1.2 信号初步处理电路

  本电路由脉搏波信号滤波电路、脉搏波信号放大模块两个模块组成,对信号进行滤波和放大。如图3,图4所示。

 

图3 脉搏波信号滤波电路

 

图4 脉搏波数据放大模块

 

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