一种新型的基于LabView设计的脉压模拟器 (1)

      摘   要： 提出了一种新型的基于LabView设计的脉压模拟器，介绍了其设计思想、系统的软硬件构成及应用。

      高血压是世界上最常见的心血管疾病，也是最大的流行病之一。此病常引起心、脑、肾等脏器的并发症，严重危害着人类的健康。因此经常测量血压，对早期预防和及时治疗具有极其重要的意义。由于电子血压计具有无创伤检测、携带方便、数字化、快速测量和准确性等优点，现已进入千家万户。血压计在投入使用之前的标定工作十分重要。本文提出了一种新型的脉压模拟器，由软件产生脉压波形(称为动压)，通过硬件与标准的人体舒张压、收缩压(这两者称为静压)进行叠加，输出正常人体血压波形，从而达到标定血压计的目的。

　　脉压模拟器是一个仿真系统，同时也是一个闭环控制系统，涉及到A/D数据采集、波形的实时显示和处理以及D/A模拟输出等技术。美国NI公司的LabView虚拟仪器技术正好符合了本系统的所有要求。LabView语言是一种非常优秀的图形化编程语言，它不但能够完成一般的数学运算、逻辑运算和输入输出功能，而且还带有专门用于数据采集和仪器控制的库函数和开发工具，特别是其专业的数学分析程序包，可以满足复杂的工程计算和分析要求。

　　采用虚拟仪器技术来设计测试仪器，开发效率高，可维护性强，测试精度、稳定性和可靠性能够得到充分保证，具有很高的性价比，节省投资，便于设备更新、功能转换与扩充。

1  系统设计思想

　　本系统的目的在于模拟一个真正的血压波形。所谓血压是指血液在血管内流动，对血管壁产生的侧压力。血压包含收缩压和舒张压。收缩压是指心脏在收缩时，血液对血管壁的侧压力；舒张压是指心脏在舒张时，血管壁上的侧压力。而收缩压和舒张压的差值一般称为脉压，只有心脏松弛时才出现脉压，且其频率与心率相同。血压波形可人为分解为静压波形和动形波形。心脏收缩期和舒张期的压力波形基本上为一条线性折线，即静压波形；每次心跳产生一个脉压波形，即动压波形。图1为压力波形图。

　　基于心脏压力波形的特点，可以通过叠加实现血压波形的模拟。用一个气室充气模拟心脏收缩过程的压力曲线图，而用均匀放气的曲线模拟心脏松弛时的压力曲线图。充气放气过程匀速进行，正好符合心脏收缩舒张频率稳定的特点。这样就实现了心脏的静压波形，这也是血压计测量的基本原理。均匀放气过程中，在每次心跳到来之时，用LabView软件产生一个脉压波形，通过D/A输出给一直进行放气和充气的气室；软件产生时其频率与心率相同，正好叠加在静压波形上，成为完整血压波形，从而实现了二种波形的硬件叠加。图2和图3相叠加，就成为图1的心脏压力波形。