没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
首页压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用
压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用
207 浏览量
更新于2023-05-27
评论
收藏 124KB PDF 举报
目前有一种采用新型高分子压电材料聚偏氟乙烯研制的压电传感器,其结构简单,灵敏度高,能准确测量微弱的人体信号。我们将其应用于对人体心音信号的采集,研制了两通道的综合微型记录仪,分别动态记录心音信号和心电信号。实验表明,该薄膜传感器与整机之间结构、性能匹配,该心音心电监测系统能够比较准确地监测分析人体心音心电信号,为系统以后的产品化奠定了基础。
资源详情
资源评论
资源推荐

压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用
目前有一种采用新型高分子压电材料聚偏氟乙烯研制的压电传感器,其结构简单,灵敏度高,能准确测量微弱
的人体信号。我们将其应用于对人体心音信号的采集,研制了两通道的综合微型记录仪,分别动态记录心音信
号和心电信号。实验表明,该薄膜传感器与整机之间结构、性能匹配,该心音心电监测系统能够比较准确地监
测分析人体心音心电信号,为系统以后的产品化奠定了基础。
一、引言一、引言
心脏疾病是造成病残和死亡的常见疾病,在发达国家中,心血管系统疾病已成为最为常见的疾病和致死的重要原因,而随
着我国人口老龄化,心血管疾病的比例也一年比一年高。心血管诊断除了临床外,主要依靠医疗器械。心电和心音是检测心血
管疾病的两种不同的手段,心电主要应用于心率失常及心肌缺血的定性与定量分析诊断,心血管药物的疗效评价。心音图能够
有效的弥补心脏听诊的不足,将心脏听诊不能记录的心音信号或不容易分辨的信号用图形的形式记录下来,供医生分析使用
[1]。心音图结合心电图,能够大大提高心血管疾病的鉴别和诊断水平,对于了解心血管功能,选择治疗,判断病理以及研究
某些疾病的机理都提供了很有价值的资料,应用日益广泛。对人体微弱生理信号的有效采集和处理一直是医疗器械领域的研究
热点。目前有多种用于人体微弱信号采集的传感器,如压电陶瓷传感器、多普勒效应传感器等,但在结构和成本上都存在一定
的问题。目前有一种采用新型高分子压电材料聚偏氟乙烯研制的压电传感器,其结构简单,灵敏度高,能准确测量微弱的人体
信号。我们将其应用于对人体心音信号的采集,研制了两通道的综合微型记录仪,分别动态记录心音信号和心电信号。实验表
明,该薄膜传感器与整机之间结构、性能匹配,该心音心电监测系统能够比较准确地监测分析人体心音心电信号,为系统以后
的产品化奠定了基础。
二、压电薄膜传感器的设计二、压电薄膜传感器的设计
压电薄膜传感器的设计主要考虑了传感器的灵敏度和信噪比,根据测量信号的频率和响应幅度,我们设计薄膜传感器的结
构有如同图1所示的几种。在采集人体心音的信号时,由于心音的频响范围较宽,同时其输出的物理信号值也很微弱,采用硬
质衬底和中空的设计。这样可以提高传感器中薄膜在收到心音信号时的形变量,从而提高信号强度。这样结构设计的缺点是结
构不牢固,使用时间长了需要校正。 PVDF压电薄膜的压电常数一般为D33=15×10-12C/N,g值比较高,但是具有很高的内阻
抗,一般高达1012Ω,制作出的传感器的输出阻抗较大,不利于后面的信号采集和放大。为防止信号的衰减,我们采用高输出
阻抗的场效应管作为
三、心脏监测系统硬件三、心脏监测系统硬件
整个硬件系统可以分为三个部分:信号的采集部分、信号的处理控制部分、信号的输出部分。信号的采集包括
1、信号采集部分心音和心电综合检测系统的信号拾取包括心电和心音信号的拾取,鉴于二者的产生机理不同,该部分由
心电电极和心音传感器组成。心电电极我们采用市售的普通一次性心电电极,心音传感器采用我们自己研制PVDF压电薄膜传
感器。通过压电薄膜传感器采集的心音信号强度仅有几个毫伏的数量级,需要对信号进行放大,我们利用一种高共模抑制比、
高输入阻抗的运算放大器,利用电路的高度对称性,来控制放大倍数。心电放大单元包括输入缓冲电路、高共模抑制比高增益
差动放大器、低通滤波器、QRS波检测电路等部分。图3是我们的设计的前两级放大电路的频率响应图谱。从图中可以看出
来,在包括心音和心电信号的很大的一个宽频率范围内,电路能够对信号有效放大,并且其增益基本相同。有效的减少了由于
基线和信号放大不均所造成的误诊和漏诊。数据采集系统是很多应用领域中不可缺少的部分。它是实时采集与温度、湿度、压
力、流量、速度等有关的连续变化的模拟量信号,通过模/数转换器把这些模拟信号变成数字信号或直接采集代表某些状态特
性的开关量,送计算机进行处理。我们的数据采集系统的硬件结构如图4所示。


















安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制

评论0