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电子血压计.doc

电子血压计

胡哥008
2012-08-12 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电子血压计doc》,可适用于工程科技领域

电子血压计复旦大学计算机系张友德上海医用仪表厂徐光裕摘要:本文介绍了基于MotorolaMCHCLJ和示波法的电子血压计的设计方法具体分析了硬件软件结构调试结果表明:用该方法实现的电子血压计具有测量精度高、抗干扰能力强、使用简便成本低等特点适合作为保健类仪器大批量生产。关键词:电子血压计示波法脉搏波背景:现代人注重健康由于生活水平的提高加上工作的压力患心血管疾病呈现低龄化趋势血压是最重要的健康指标如果能经常测量自己的血压就做到对自己的健康情况心理有数早期发现问题就能得到较好的治疗效果。一般医院使用的水银血压计是基于柯氏法专业医生可以用听珍器听到动脉血管的不同声音来判断收缩压和舒张压的值。但科氏法存在一些固有的缺点:一是确定舒张压比较困难二是此法凭人的视觉和听觉带有主观因素除非专业医生一般人很难测准血压。七十年代出现了多种科氏法电子血压计试图实现血压的自动检测但很快发现这类血压计未能克服柯氏法的固有缺点误差大重复性差。目前国外大多数无损自动血压自动检测仪器都采用示波法。示波法的测量过程中与柯氏法类似仍采用充气袖套来阻断上臂动脉血流。由于心搏的血液动力学作用在气袖压力上将重叠与心搏同步的压力波动即脉搏波。当气袖压力远高于收缩压时脉搏波消失。随着袖套压力下降脉搏开始出现。当袖套压力从高于收缩压降到收缩压以下时脉搏波会突然增大。到平均压时达到最大值。然后又随袖套压力下降而衰减。示波法血压测量就是根据脉搏波振幅与气袖压力之间的关系来估计血压的。与脉搏波最大值对应的是平均压收缩压和舒张压分别对应脉搏波最大振幅的比例来确定。我们设计的电子血压计(注册商标为“天平”)也采用示波法采用MOTOLORA微控制器MCHCLJ及压力传感器操作简单显示清晰无需听诊器血压心率测量一次完成超大屏液晶显示方便老人美观便携低耗电设计双弧流线型机体体积小重量轻方便携带。电子血压计由气袖、电动气泵、压力传感器电磁气阀、微控制器、液晶显示气等构成。在开始测量前先由气泵将袖套压力升到一定值(这个值可以由血压计自动设定或人工设定)然后逐步以每秒至mmHg速度放气每次检测脉搏波的振幅(峰峰值)及袖套的静压送入CPU进行处理并根据脉搏的频率计算心率当检测到收缩压、平均压和舒张压后打开气阀使袖套全部放气完成一次测量过程并把测量结果保存。整个测量过程由MCHCLJ控制并完成各种计算。目标:根据示波法的测量原理并分析了市场上现有的血压计的功能,我们的电子血压计的设计指标是:(一)技术指标:、测量原理:示波法。、显示范围:~mmHg(~KPa),mmHg以上显示“HI”、测量范围:~mmHg(~KPa)脉率:~次分、分辩率:mmHg(Kpa)、放气速率:~mmHgS(~KpaS)、静态压力基本误差:mmHg、动态压力基本误差:~mmHg、脉率误差:、低电压显示:当电池电压低于V时显示低电压符号、记忆功能:能显示前次测量值。、自动关机:min()功能、有三个控制按钮分别是开关起动和存储功能、具有零设定功能、设有“校准”状态同时按下存储和开关按钮(直到出现R符号后松手)进入“校准”状态显示压力值和漏气速率这个功能主要用于生产调试及检验。、控制板适用于“自动充气”和“手动充气”的电子血压计。、液晶全屏显示、开机启动先自检自检时全部液晶闪烁显示:自检后蜂鸣器发出“哗”一声响液晶显示归零信息提示用户可以充气测量。、充气压力在~(Kpa~Kpa)之间每次递增mmHg,共分档根据用户的具体情况通过手动设置或机器自动设置。、加压充气的过程中液晶显示袖带内渐增的气压值。、压力达到起始设定值既停止充气然后显示放气速率和袖带压力。、当检测到脉搏信号时“心”形符号开始闪烁显示。、测量结束蜂鸣器发:“哗”一段响声液晶自动地以mmHg和Kpa两种单位交替显示所测的收缩压和舒张压同时交替显示测出的心率(次分)直到有按键重新测量或关机。、错误警告:()在尚未检测到测量结果时袖带压力已经低于mmHg。此种情形可能发生于测量时袖带接头突然脱落。()测量血压时若血压计已检测到脉搏此时手臂或身体若晃动则血压计无法检测到测量值。、记忆功能按下记忆键可显示上次测量值。、按电源开关键袖带内的残余空气排空。(三)电源控制由于采用节号电池供电所以降低功耗延长电池寿显得特别重要。我在电源的开关上采取了一些比较特殊的控制开机时通过按键达到上电并由PA输出高电平保持电源芯片的正常工作状态。再次按开关键使PA输出低电平关闭电源芯片的输出。()示波法测量血压的工作原理示波法是根据气袖在减压过程中其压力振荡波的振幅变化包络线来判定血压的。目前比较一致的看法是当气袖压力振荡波的振幅最大时气袖的压力就是动脉的平均压。动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点舒张压对应于包络线的第二个拐点。收缩压判据的确定:通常采用最大振幅法即在放气过程中脉搏波幅度包络线的上升段当某一个脉搏波的幅度Ui与最大幅度Um之比>=Ks时就认为此时对应的气袖压力为收缩压。Ps=P|Ui=Ks*Um舒张压判据的确定:也是用最大振幅法来判定不过是在脉搏波幅度包络线的下降段当某一个脉搏波的幅度Ui与Um之比<=Kd时就认为此时对应的气袖压力为舒张压。Pd=P|Ui=Kd*Um根据上海医用仪表厂多年的研究成果我们取Ks=,Kd=。硬件框图说明:·以MCHCLJ为控制芯片直接驱动*段液晶显示器。·使用片内位AD转换器使测量精度的理论值可以达到。·脉搏波和静态压力分两路AD输入其中脉搏波是静态压力值(实际上是静态压力值与脉搏波的叠加)经隔直放大得到。·电源开采用硬件方式关采用软件控制方式·低电压检测模块当电压低于V时报警·采用MOTOROLA的MPX作为压力传感器用来测量脉搏波的振幅及静态压力值·串行口与PC机通信设定血压计的工作参数软件流程(主程序)软件流程(测量子程序)软件流程(数据处理子程序)说明主程序依此调用个模块、键盘处理模块判断键盘的当前状态(开关电源、起动停止测量、校准状态、记忆状态)执行相应的操作。、测量模块:测量信号为二路MOTOROLAMPX压力传感器的信号经放大送AD作为静态血压信号隔直后经再次放大送AD作为脉搏波信号。由于MCHCLJ的AD为位因此最高精度可达。采样后的信号经信号处理模块的处理最终计算得到收缩压舒张压和心率。、信号处理模块主要功能是脉搏波的判断和检测主要分两步:第一步对AD采样的脉搏波信号进行低通滤波处理排除因外界干扰造成的信号读数的误差第二步采用相关运算最大程度地排除因手臂的运动造成的误差。在这基础上分析信号得到波形的峰峰值(供判断断收缩压舒张压和平均压)得到每个脉搏波的时间(供心率的计算)。、显示模块主要显示种信息:测量过程显示当前压力值、漏气速率测量结束后分别以mmHg和Kpa方式滚动显示收缩压、舒张压及心率校准状态下显示当前压力值、漏气速率。、串行通信模块采用PC机主叫的中断方式一旦接到PC机发来的命令对血压计进行初始值的设定,主要包括起始加压值每次的压力递增值和最高压力限制。、电源处理模块用于稳压模块的控制按开关键时稳压模块的控制端为高电平稳压模块处于正常输出状态MCHCLJ上电复位立刻对PA置高电平维持稳压模块的的正常输出状态此时血压计处于“开”状态再此按开关键置PA低电平关闭稳压模块的输出处于断电的“关”状态。此外如果分钟没有操作就置PA为低电平自动关机。结束语我们设计的以MCHCLJ为基础的电子血压计充分利用了MCHCJL芯片本身的的功能产品性能超群实用性强有着广阔的市场。、使用MCHCLJ的功能如下:·位AD采样用于静态压力及脉搏波的测量。·LCD显示控制器直接驱动*段的液晶显示器显示测量的过程及结果。·Watchdog自动恢复功能防止可能的干扰导致程序出错。·定时器功能用于漏气速率的计算几自动关机时间的判断·串行通信:用于和PC机的通信设定初始值·flash的读写:用于保存当前的测量值显示以前的测量值、采用数字信号处理的技术对AD采样的信号进行处理主要有数字低通滤波和相关的计算。、电源开采用硬件控制的方法电源关采用软件控制的方法关机时出了稳压模块外其它芯片处于断电状态功耗极低。、采用了MOTOROLA的MPX压力传感器。、功能强大实用性强:测量时可以选择mmHG和Kpa作为主显示方式测量精度高达到静态mmHg,动态mmHg的测量精度由于采用flash作为存储媒介数据的保存是间很长性能比市场上的通类产品高很多因此具有广阔的市场前景。参考文献、王鹏巨杨原茂田孝文周山宏用示波法实现动脉血压的自动检测医疗器械年第卷第期。、刘晓风测振式自动血压测量中的一种脉搏波检测方法中国医疗器械杂志

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