[发明专利]一种人体脉搏波波形信号产生装置

权利要求书

1.一种人体脉搏波波形信号产生装置，其特征是，包括：

（1）中央控制器，与其它各单元相连，用于控制其它各单元的运行；

（2）心律产生单元，与中央控制器、心室泵血波形产生单元以及心律同步接口单元相连接，具有内部触发和外部触发两种工作模式，工作模式由中央控制器控制，在内部触发模式下，该心律产生单元产生符合人体心律特点的心动周期序列，并依据各心动周期时间长度进行计时，在各心动周期起始时刻产生触发信号，在外部触发模式下，该心律产生单元接收来自心律同步接口单元的外部触发信号并转发至心室泵血波形产生单元；

（3）心室泵血波形产生单元，与中央控制器、心律产生单元以及动脉血流特性模拟单元相连接，用于在心律产生单元触发信号的触发下产生符合人体心室泵血特点的心室泵血波形；

（4）动脉血流特性模拟单元，与中央控制器、心室泵血波形产生单元以及线性变换单元相连接，用于在中央控制器的控制下使用中央控制器所指定的模型并结合心室泵血波形计算出脉搏波波形信号；

（5）心律同步接口单元，与中央控制器和心律产生单元相连接，用于在中央控制器的控制下将触发信号向外部输出，或者将来自外部的触发信号发送到心律产生单元；

（6）线性变换单元，与中央控制器和动脉血流特性模拟单元相连接，用于对动脉血流特性模拟单元输出的脉搏波波形信号实施线性变换，对脉搏波波形信号进行时间平移、幅值放缩和幅值升降操作。

2.根据权利要求1所述的人体脉搏波波形信号产生装置，其特征是：所述心律产生单元在内部触发工作模式下，按照以下公式产生符合人体心律特点的心动周期序列CC(n)：

CC(n)=SDNNσ0·FFT-1[I(f)]+CC0,]]>

其中，n为心动周期序号，FFT^-1[]表示傅立叶反变换，CC₀为基础心动周期长度，SDNN为心动周期序列CC(n)的标准差，σ₀为FFT^-1[I(f)]的标准差，以频率f为自变量的函数I(f)为心动周期序列的频域特性函数：

I(f)＝R(f)exp(iθ)，

使用下式构造I(f)的幅值函数R(f)：

R(f)=PVL2πσVL2exp[-(f-fVL)22σVL2]+PL2πσL2exp[-(f-fL)22σL2]+PH2πσH2exp[-(f-fH)22σH2],]]>

其中，P_VL、P_L和P_H分别表示极低频、低频和高频三个频段幅值，f_VL、f_L和f_H为各频段的中心频率，σ_VL、σ_L和σ_H分别为各频段分量的标准差；使用下式得到I(f)的相位θ：

θ＝2π·random()，

其中，函数random()的功能是在区间[0,1]内产生一个均匀分布的随机实数。

3.根据权利要求1所述的人体脉搏波波形信号产生装置，其特征是：所述心室泵血波形产生单元使用下式得到心室泵血波形VP(t)：

VP(t)＝ICP(t)[u(t-t₀)-u(t-t₁)]+G(t)[u(t-t₁)-u(t-t₃)]+IRP(t)[u(t-t₃)-u(t-t₄)]+B[u(t-t₄)-u(t-t₅)]

其中，B为泵血周期末心室压力，u(t)为单位阶跃函数，t₀为泵血开始时刻，t₁为等容收缩期结束和快速射血期开始的时刻，t₂为快速射血期结束和减慢射血期开始的时刻，t₃为减慢射血期结束和等容舒张期开始的时刻，t₄为等容舒张期结束和快速充盈期开始的时刻，t₅为本次泵血周期结束的时刻，函数G(t)是幅值为A、中心频率为f_c的高斯单脉冲函数：

G(t)=2πeAfctexp[-2(πtfc)2],]]>

函数ICP(t)为：

ICP(t)=G(t1)-Bt1-t0t+Bt1-G(t1)t0t1-t0,]]>

函数IRP(t)为：

IRP(t)=B-G(t3)t4-t3t+G(t3)t4-Bt3t4-t3.]]>