一種新型的基于LabView設(shè)計的脈壓模擬器
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脈壓模擬器是一個仿真系統(tǒng)，同時也是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，涉及到A/D數(shù)據(jù)采集、波形的實時顯示和處理以及D/A模擬輸出等技術(shù)。美國NI公司的LabView虛擬儀器技術(shù)正好符合了本系統(tǒng)的所有要求。LabView語言是一種非常優(yōu)秀的圖形化編程語言，它不但能夠完成一般的數(shù)學運算、邏輯運算和輸入輸出功能，而且還帶有專門用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制的庫函數(shù)和開發(fā)工具，特別是其專業(yè)的數(shù)學分析程序包，可以滿足復雜的工程計算和分析要求。
采用虛擬儀器技術(shù)來設(shè)計測試儀器，開發(fā)效率高，可維護性強，測試精度、穩(wěn)定性和可靠性能夠得到充分保證，具有很高的性價比，節(jié)省投資，便于設(shè)備更新、功能轉(zhuǎn)換與擴充。
1 系統(tǒng)設(shè)計思想
本系統(tǒng)的目的在于模擬一個真正的血壓波形。所謂血壓是指血液在血管內(nèi)流動，對血管壁產(chǎn)生的側(cè)壓力。血壓包含收縮壓和舒張壓。收縮壓是指心臟在收縮時，血液對血管壁的側(cè)壓力；舒張壓是指心臟在舒張時，血管壁上的側(cè)壓力。而收縮壓和舒張壓的差值一般稱為脈壓，只有心臟松弛時才出現(xiàn)脈壓，且其頻率與心率相同。血壓波形可人為分解為靜壓波形和動形波形。心臟收縮期和舒張期的壓力波形基本上為一條線性折線，即靜壓波形；每次心跳產(chǎn)生一個脈壓波形，即動壓波形。圖1為壓力波形圖。
基于心臟壓力波形的特點，可以通過疊加實現(xiàn)血壓波形的模擬。用一個氣室充氣模擬心臟收縮過程的壓力曲線圖，而用均勻放氣的曲線模擬心臟松弛時的壓力曲線圖。充氣放氣過程勻速進行，正好符合心臟收縮舒張頻率穩(wěn)定的特點。這樣就實現(xiàn)了心臟的靜壓波形，這也是血壓計測量的基本原理。均勻放氣過程中，在每次心跳到來之時，用LabView軟件產(chǎn)生一個脈壓波形，通過D/A輸出給一直進行放氣和充氣的氣室；軟件產(chǎn)生時其頻率與心率相同，正好疊加在靜壓波形上，成為完整血壓波形，從而實現(xiàn)了二種波形的硬件疊加。圖2和圖3相疊加，就成為圖1的心臟壓力波形。
2 系統(tǒng)硬件和軟件實現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
系統(tǒng)硬件構(gòu)架包括執(zhí)行機構(gòu)、壓力傳感器、A/D輸入、計算機和D/A輸出，如圖4所示。從執(zhí)行機構(gòu)的壓力傳感器輸出的壓力信號通過調(diào)諧電路放大，再通過A/D采樣，由計算機進行數(shù)據(jù)處理計算，給出動壓信號。動壓波形信號經(jīng)D/A輸出并經(jīng)放大后驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)人體脈壓和血壓的模擬。此時執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生的便是與人體標準血壓基本相同的信號。
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