1、导言
正常人的脉息和心跳是共同的，脉息的频率受年纪和性别的影响，婴儿每分钟120－140次，幼儿每分钟90－100次，学龄期儿童每分钟80－90次，成 年人每分钟70－80次。别的，运动和心情激动时可使脉息增快，而歇息、睡觉则使脉息减慢。成人脉率每分钟超越100次，称为心动过速；每分钟低于60 次，称为心动过缓。临床上有许多疾病，特别是心脏病可使脉息发生改变。因而，丈量脉息对患者来讲是一个不行短少的查看项目，中医更将扪脉作为诊治疾病的首要办法。诊脉看病是中医学中的一门深不行测的学识。经过诊脉看病是许多老中医集终身乃至几代人的不懈努力堆集的极端名贵的经历。睡觉妨碍是许多疾病构成和开展的首要原因，入眠困难是失眠中最常见的一种现象，而其原因大多是因为不能按捺延绵不断的思绪引起的，怎么有效地监测人们的睡觉状况，操控睡觉中的“思绪”，改进睡觉质量，一起为突发疾病的前期确诊和预告供给牢靠的保证，值得人们特别注重。跟着科学的开展，脉息的跳动能够经过传感器运用微处理器非常准确地显现并记录下来。经过比照剖析正常人的脉息和丈量目标的脉息就能够敏捷准确的取得丈量目标的生理状况，如遇风险还可对相关人员宣布警报。该研讨建立在多学科穿插浸透的基础上，是核算机技能、生物医学及信号处理技能的完美结合。
2、PVDF薄膜脉象传感器
PVDF薄膜脉象传感器尽管合适脉息丈量的要求，但存在许多缺陷：①具有方位相关性。因为是压力传感器，只需传感器准确定坐落有脉息动摇存在的体表动脉处，才干有脉动的信号输出；②传感器敏感性强，对微动信号会有扩大效果，因而人体的随机运动易引进搅扰；③传感器外壳为金属铜质，直接与皮肤触摸会引进50Hz工频搅扰。因而传感器输出的模拟信号并不能正确反映动脉所引起的体表脉息动摇，需对信号进行必定的处理。
图1 液压胶囊示意图
针对以上缺乏，运用“液体传递压强”的性质，规划了一个橡胶质全封闭液囊，图1为液压胶囊简图。该胶囊外形为扁平带状，上下橡胶壁厚为0.5mm，空腔厚度为2mm，图中A处装置传感器，并使传感器的感应面贴于胶囊上壁，胶囊下壁紧贴皮肤，运用橡胶的弹性使胶囊与手腕皮肤贴合，增大了传感器感应面积。从两头B处穿入腕带，可将传感器佩戴于手腕上，且液压囊只需有一点面积与手腕桡动脉触摸，脉息动摇就会由囊中的液体传导至传感器的感应面，处理了传感器方位相关性问题。用汽油机机油作为传压介质，试验发现：机油物理特性粘稠，一些弱小瞬变动摇不易被传导，起到了抗搅扰和低通滤波的效果；机油比热容大，其温度随外界改变并不显着，增强了佩戴舒适性。机油粘稠且惯性较大，能对肌肤布景随机扰动有必定的隔绝效果，一起对脉息的传递也有必定的衰减，实践丈量发现对一个动摇周期中的“强”和“弱”衰减不一样，这个问题反映在得到的脉息波形图中谷底的形状违背较大。关于这个问题可运用软件加以校对。别的，用对皮肤无影响的绝缘导热橡胶制造液压胶囊，隔断了传感器金属外壳和皮肤的直触摸摸，50Hz搅扰也被隔除。导热性使手腕处体表温度的传导成为可能，增加了可丈量的生理信号。
3、传感器信号处理
脉息传感器所输出的电信号过于弱小，有必要对其扩大后再输出给模数转化元件。按人体脉息在运动后最高跳动次数２４０次／ｍｉｎ核算来规划低通扩大器，并由ＩＣ２Ａ和Ｃ０４等组成，如图2所示。转机频率由Ｒ０７、Ｃ０４、Ｒ０８和Ｃ０５决议，扩大倍数由Ｒ０８和Ｒ０６的比值决议。
图2 低通滤波器图
根据二阶低通滤波器的传递函数： 
可得扩大倍数为：
，取0.707倍零频增益核算高频转机频率：
，按人体脉息最高考虑40HZ，低频特性是令人满意的。为了进步丈量的准确性，可选用图3电路。
脉息信号剖析的研讨目标是信号，特别对错平稳和时变信号，信号剖析办法可选用时频剖析，它的首要任务时描绘信号的频谱含量怎样随时刻改变，以便能在时刻和频率上一起表明信号的能量和强度，得到这种散布后就能够对各种信号进行剖析处理，提取信号中所包括的特征信息，以及归纳得到具有希望的视频散布特征的信号。在这儿，选用时域剖析法。
图3 二级扩大器和比较器
时域剖析法首要是剖析脉息波波幅的高度与脉动的联系，是现在运用最为广泛的一种剖析办法，以往研讨中大都选用人工读图，即用量具直接读出脉图的波、峡的高度、相应时的值、脉图面积等参数。经过对脉图幅值和时值的剖析，能够了解脉动的频率、节律、脉力的强弱、脉势的真假和脉象的形状特征。它经过提取脉图曲线中一些有显着生理含义的点作为点评脉息波的特征点，直观，较易为临床医生所承受。
因为Matlab所具有的高效的数学核算才能和完善的功用，在本次研讨中，运用Matlab的数学东西，将收集到的信号直接进行处理得到的时域图谱如图4和图5，放弃了人工读图的进程，削减因经历估量所带来的差错。
图4 健康人脉息波时域波形
由健康人脉息波时域图可见，主波（P波），重搏波（D波）显着，没有高频缩短之弦象，确定为健康人之平脉。
由高血压患者时域图可见，主波峰呈平宽型，重搏波与主波融合为广大方波，降中峡举高，重搏波平整，确定为高血压之弦脉，且应为中期高血压。
图5 高血压患者脉息波时域波形
失眠者的脉息波时域图介于上述两种状况之间，在临床上比较简单判别。
4、规划思路
为了处理不能按捺延绵不断的思绪这个问题，咱们能够让核算机根据大脑的状况按某种方法不断供给恰当的影响来影响失控思想活动的源，有可能会因对它的留意被继续搬运而处于按捺状况，直至终究失活。机-脑接口便是这样一种经过核算机监测、操控来干涉大脑思想活动的体系。其效果是中止从清醒到睡着这一过渡进程中的失控思想活动。这些功用能够由“微型嵌入式核算机体系”来完成。
图6 机－脑接口结构框图
机-脑接口是一种经过核算机监测、操控来干涉大脑思想活动的体系，其效果是中止从清醒到睡着这一过渡进程中的失控思想活动。为了完成这一功用，首要需求一个中止源，这儿用一个影响器来发生动静影响作为中止源；影响发生后，运用者对影响的反响经过传感器将其转化为电信号；来自传感器的弱小信号经过扩大、滤波后送入嵌入式核算机体系进行各种处理。遇到突发性疾病（如脑血栓）嵌入式核算机体系可经过遥控宣布“动静”报警或“语音”电话报警，以便及时告诉家人及急救中心。机－脑接口体系的整体结构框图如图1所示。
5、硬件规划
S3C440X是SAMSUNG公司推出的根据ARM7TDMI核的精简指令体系的32位高速处理器。其作业电压为3.3V，内核的ARM7TDMI作业电压仅为2.5V，这样低功耗的芯片，更利于佩戴式产品的开发。
S3C44B0X完成睡觉监测的硬件衔接如图7示。
图7 睡觉检测硬件衔接图
动静报警与电话语音报警的电路比较常见，这儿不在赘述。
6、软件规划
Linux是一种很受人们欢迎的操作体系，它与UNIX体系兼容，开放源代码。它本来被规划为桌面体系，现在广泛运用于服务器范畴。而更大的影响在于它正逐渐地运用于嵌入式体系，uClinux正是在这种氛围下发生的，它是Micro-Control-Linux,字面上理解为“针对微操控范畴而规划的Linux体系”。
具体的体系移植这儿不做具体介绍，这儿给出体系的软件操控框图，如图8示：
图8 软件操控框图
7、定论
根据薄膜脉象传感器的睡觉监控报警体系研讨，在研讨睡觉过渡阶段的基础上，侧重突出了睡觉中假如呈现突发性心脑疾病时及时完成动静报警或电话语音报警的功用。
以往的睡觉研讨首要是以监测为主，本项意图立异之处在于以下两个方面。
1、选用双传感器结构。丈量监控睡觉者的心脑电图对被测目标进行认知反响的测验，然后到达对轻度睡觉患者唤醒，对沉痾睡觉患者的认知测验。
2、动静报警与电话语音报警。在对睡觉状况的心脑电图研讨的基础上，假如睡觉者呈现突发性心脑疾病时及时显现心脑电图并经过嵌入式处理器处理触发无线报警器及时报警。
