新聞中心

EEPW首頁(yè) > 醫(yī)療電子 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于SOC的高精度電子血壓檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案

基于SOC的高精度電子血壓檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案

作者: 時(shí)間:2010-04-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1.引言
血壓是人體重要的生理參數(shù)之一,對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)量,有利于早期發(fā)現(xiàn)和鑒別高血壓類型,提出合理的治療建議。目前,臨床上對(duì)普通病人主要采用無創(chuàng)檢測(cè)的方法,它大致分為人工柯氏音法和示波法兩類,人工柯氏音法雖然比較準(zhǔn)確,但操作困難,受主觀因素影響較大,而傳統(tǒng)的示波法雖然操作簡(jiǎn)單,但穩(wěn)定性和個(gè)體適應(yīng)性都比較差,不利于其在臨床應(yīng)用上的普及和推廣。本文在示波法的基礎(chǔ)上,從硬件實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面,改進(jìn)了原來的測(cè)量方法,并進(jìn)行了比對(duì)測(cè)試。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 硬件設(shè)計(jì)

采用示波法進(jìn)行血壓檢測(cè),主要過程是獲取袖帶內(nèi)變化的壓力信號(hào),分析從中分離出的脈搏信號(hào),找到收縮壓和舒張壓對(duì)應(yīng)的位置,從而得到它們的大小。傳統(tǒng)的示波法測(cè)量,通常是首先將來自傳感器的信號(hào)放大,對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波,得到壓力信號(hào),并由一

組A/D轉(zhuǎn)換器將其送入單片機(jī),然后再對(duì)該壓力信號(hào)進(jìn)行帶通濾波,得到脈搏信號(hào),由另一組A/D轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)。其實(shí)現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

采用了Σ-Δ型單片機(jī)ADuC848之后,電路的設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/199861.htm

電子血壓儀

首先,由于集成了的16位Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器且其A/D參考電壓可以編程調(diào)整(最小可達(dá)到10mV),因此,它可以在保證精度和動(dòng)態(tài)范圍要求的情況下,直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,而不必進(jìn)行經(jīng)過放大部分,這樣,可以消除由于放大器的存在而帶來的動(dòng)態(tài)范圍、噪聲以及失調(diào)電壓等一系列問題,并且減少了器件應(yīng)用,降低了實(shí)現(xiàn)成本。

其次,由于該Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器提供了差模輸入方式,可以將傳感器給出的差模信號(hào)直接送入A/D轉(zhuǎn)換器中,理論上其共模抑制比可以達(dá)到無窮大,因此,它可以大大降低由于前級(jí)放大電路的不匹配而造成的共模干擾。

再次,由于在Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中,要通過一個(gè)低通濾波器的作用,因此,在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前,不必進(jìn)行濾波處理??梢灾苯訉鞲衅髋cA/D連接,然后再進(jìn)行數(shù)字濾波。

另外,由于ADuC848中集成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的恒流源,恒流數(shù)值可以通過軟件編程來調(diào)節(jié),因此,我們可以根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用的不同環(huán)境,將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的壓力輸出進(jìn)行采樣,然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,再根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果及時(shí)地調(diào)整恒流源,直到輸出期望的轉(zhuǎn)換數(shù)值,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)校準(zhǔn)。

改進(jìn)后的硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

經(jīng)過上面的硬件處理之后,得到的是袖帶內(nèi)壓力的變化曲線。因此,在下面進(jìn)行的軟件處理中,先要分離出其中的脈搏信號(hào),然后再去除干擾點(diǎn),擬合包絡(luò)曲線,找到對(duì)應(yīng)的平均壓,最后再根據(jù)系數(shù)計(jì)算出收縮壓和平均壓。

首先,在分離脈搏信號(hào)的過程中,我們引入了形態(tài)濾波的算法。由于袖帶內(nèi)壓力信號(hào)與脈搏信號(hào)頻帶接近,直接采用帶通濾波會(huì)減小信號(hào)幅度,降低信噪比,給后面的處理帶來困難,而應(yīng)用形態(tài)濾波的處理算法,則是從形態(tài)學(xué)角度來分離信號(hào),它可以很好地將脈搏信號(hào)提取出來。為了能夠?qū)崟r(shí)地完成信號(hào)分離,我們將采用開運(yùn)算來進(jìn)行處理,削平原始信號(hào)中所有的波峰,再用原始信號(hào)與處理后的信號(hào)做差,得到分離出的脈搏信號(hào),如圖3和圖4所示。

其次,為了有效地抑制干擾,修復(fù)缺損的脈搏波,我們將根據(jù)每個(gè)脈搏波峰值與和它相鄰的脈搏波峰值之間所成角度的關(guān)系,來決定每個(gè)脈搏波的可信程度,由于脈搏波幅值不是單調(diào)變化的,因此,這樣的判斷還需要把幅值因素考慮進(jìn)去,其具體的方法如文獻(xiàn)[1]中所述。

再次,將利用上面得到的每個(gè)脈搏波的權(quán)值信息,進(jìn)行包絡(luò)擬合,由于所得包絡(luò)線明顯不對(duì)稱(即二階擬合不能滿足要求),我們將采用帶權(quán)值的三階最小二乘擬合方式。擬合完成后,曲線上極大值所在位置對(duì)應(yīng)的壓力值,就是平均壓的數(shù)值。

最后,如文獻(xiàn)[2]中所述,我們將根據(jù)平均壓的大小決定采用何種幅度系數(shù),并利用幅度系數(shù),計(jì)算出相應(yīng)的收縮壓、舒張壓對(duì)應(yīng)的位置,得到收縮壓、舒張壓的大小。



3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了試驗(yàn)所得血壓計(jì)的準(zhǔn)確性,我們選取了一些典型地樣本,將它的測(cè)量結(jié)果與人工聽診的柯氏音法進(jìn)行比對(duì)。

首先,用人工聽診的柯氏音法來測(cè)量血壓數(shù)值a1,相隔15min后,再用改進(jìn)后的血壓計(jì)進(jìn)行測(cè)量,得測(cè)量數(shù)值b,然后,再等待15min,用人工聽診的柯氏音法重新測(cè)量一遍,得測(cè)量血壓值a2,最后,用a1與a2的平均值a作為人工聽診柯氏音法所得的測(cè)量數(shù)值。所得測(cè)量數(shù)據(jù)如表1和表2所示。


由以上幾組典型的測(cè)量結(jié)果可以看出,應(yīng)用本文所述的血壓計(jì)測(cè)量血壓,能夠保證血壓測(cè)量的精確度在5mmHg以內(nèi),這樣,基本可以滿足血壓測(cè)量的精度要求。

4.結(jié)語

本文提出了一種基于器的實(shí)現(xiàn)方法,該方法的硬件集成度高,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便,軟件設(shè)計(jì)集合了形態(tài)濾波等多種先進(jìn)算法,精確度高,抗干擾性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)證明,這種器,具有很好的精度,能夠滿足血壓測(cè)量的一般要求。

電子血壓計(jì)相關(guān)文章:電子血壓計(jì)原理




評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉