基于示波法的电子血压计系统设计_刘坚强
基于示波法的电子血压计的设计
基于示波法的电子血压计的设计【摘要】血压是反映血流动力学状态的最主要的监护指标之一，准确地测量血压对于我们的健康有着重要的意义，本文采用BP300S压力传感器实现准确的压力传感，将袖带内的气体压力转换成电信号，给出了基于示波法原理实现的电子血压计的软硬件设计过程。
【关键词】电子血压计;压力传感器;单片机Abstract：The blood pressure is one of the main monitoring indicator that reflect the hemodynamic status，accurate measuring human body’s blood pressure has important significance to our health. The paper adopt BP300S pressure sensor to realize accurate pressure sensor and convert the gas pressure in the cuff into electrical signals。
After that，it gives the design of the haraware and software of electronic blood pressure meter based on oscillometric principle.Keywords：Electronic bloodpressure meter;Pressure sensor;Single chip microcomputer引言随着电子技术的进步，人们生活水平的不断提高，健康已经成为人们越来越关注的话题。
许多便携化，家庭化的医学电子仪器逐渐深入到人们的日常生活当中，电子血压计产品目前已在国际市场上占据庞大而稳定的市场。
血压计可以让人们随时测量自己的血压状况，也可以了解到自己的身体健康状况，对防病治病、及早发现疾病，都具有重要意义。
基于示波法的电子血压计设计探讨
32 | 电子制作 2020年02-03月品，但是在中国，并未形成上述环境，而随着人们自我保健意识的增强，医疗检测设备逐渐地走向人们的家庭，人们对于电子血压计的需求数量逐渐地增加[1]。
同时，人们对于电子血压计的便捷性、成本费用等方面提出一定的要求，需立足于人们的要求不断地创新。
示波法电子血压计却凭借着低成本、自动化程度高以及小型化的优势，逐渐地占领市场[2]。
家庭电子血压计的发展，使得人们在家庭中就可以实现对血压水平的监测。
随着医疗技术不断发展，电子血压计研发技术在升级，本文设计一种基于数字信号处理和STM32微控制器的示波法电子血压计。
1 系统框架设计本文所设计的电子血压计，其主要包含AD623仪表放大器、Usart GPU26A 串口触摸液晶屏、JBF1520电磁气阀、JQB1523气泵、袖带和电源等部分，还包含Cortex-M3内核的STM32F103VET6微控制器、L9110s 驱动电路、全磊US911-006-N 压力传感器等部分。
该示波法电子血压计将数字信号处理方法作为工作原理。
仪表放大器将经过的压力信号进行放大，而微控制器加以接收，利用系统中的信号预处理和血压分析程序，对数字信号进行处理与计算，并在液晶屏上显示最终的血压测量值[3]。
电子血压计的系统框架图如图1所示。
图1 电子血压计的系统框架图电路、气泵和电磁阀控制电路等硬件。
■2.1 仪表放大电路本文所选择的全磊US911-006-N 压力传感器，是一款针对电子血压计所研发的产品，其为一种电阻应变气体压力传感器，量程为0-300mmHg。
在传感器内部采用了精密电阻桥结构，传感器的典型阻值设置为3.3kΩ。
3(1/)in in G R R =+。
其中，in R 是AD623放大电路中所设置的内置电阻，阻值为100kΩ。
若是R 3=1kΩ时，电路的前端放大增益为101倍。
图2 AD623放大电路■2.2 气泵和电磁阀控制电路在电子血压计的设计中，气泵和电磁阀的控制电路均采用相同的控制电路，即L9110s 控制电路，见图3。
基于示波法的电子血压计系统设计
，
３ ． １系统工作主 流程 血压测 量模 式下， 完 成血 压的测 量显示 ，检测是有着重要的作用， 也是 析若 有异常（ 血压偏高、 血压偏低 、 心率较 慢、 心率 决、 错误测量等垃 即 维持整个系统运转的主要动力来源。目 前的电子血压计的系统硬件主要 进行报警提示。 而这种报警条件主要取决于ｊ种条件第一， 当人体的收缩 包括Ｌ Ｍ３ Ｓ １ １ ３ ８ 控制器 、 气泵、 滤波放大电路 、 报警电路、 存储模块 、 键盘 压大于 １ ４ ５ ｍ ｍ Ｈｇ 或小 于 ９ ５ ｍ ｍ Ｈｇ 时；第二，当人体 的舒张压 大于 模块及液晶显示模块等。这些硬件系统都有着 自己独立的作用和工作原 ９ ０ ｍ ｍＨ ｇ 或小于 ４ ５ ｍ ｍＨ ｇ 时筛 三， 人的心率大于 １ ０ ５ 或小于 ４ ５ 时。 只要 理 例如气 动电路主要完成对外界施加压力的控制及压力信号数据的采 在血压检测时荫足了这三种其中—个条件，电子ｍ压计就会发出ｔ 艮 警提 集放 大滤波电路主要完成从混合血压信号中滤出脉搏信号， 并对脉搏信 刁 ｏ 号进行放大Ｉ 有储 模块主要用于测量记录的存饶 报警电路用于异常情况 ３ ２血 压和心率计算 流程 下的声光报警提示； 显示模块用于显示血压测量数据及血压历史记录键 示波法 血压测 量没有 完善 的理论 推导， 使得 特 征点的确 定只能 依赖 盘模块用于系统设置参数的输入等。 采集 样本 的统计 归纳， 因而示 波法 测量 血压是 基于 统计 的方法 ， 有一定 的 ２ ２ 气动 电路 离 散 陛。数据处 理过程 主要包括滤 波处理 、 心跳 周期 的计算 、 平 均压 力位 气动电路作为做外界施加压力的控制盒压力信号数据的采集系统， 置的确定 、 收缩压和舒张压的计算 ４ 个重要部分。 滤波处理主要用于对峰 在电子血压计中有着重要的作用。 一般而言气动电路都是由袖带、 气泵 、 值序列中相邻跳变较大的数据进行滤除噪点处理优化， 增加原始数据的 压力传感器和放气阀着 四部分构成的， 它们相互连接构成了—个不可分 线 『 生度。 心跳周期指 ２ 个脉搏波峰值的时间间隔。 为提高结果的准确性 割的整体。 压力传感器输出的两路信号分别与主控制器两路相接庑 成静 对放气过 程中的峰 值时间间隔序列 取算数 平均值 。 平均压力值 指 脉 搏信 压信号和脉搏信号的测量； 气泵和放气阀由主控制器经驱动芯片直接控 号的包络 的峰值位 置对应的静 压值 。 制 成测量 时候的充 放气。 结束语 ２ ． ２ ． １压力传感 器 电子血压计是基于示波法的原理涞 对患者进行临床检测在 增加或 人体生理信号的特点是低频小信号， 一般是频率范围是 Ｏ － ３ ０ ０ Ｈ 厶 ． 减少静压的过程中提取 、 放大脉动压并描绘其包络线然 后对包络线 的几 信 噪 比低，因此选 择一个 性 能 良好 的传 感器 就非 常重 要 。于是 ， 何形态加以分析越掸 的方法准确的检测了血压的高低。 目１ ｉ 百 ． 由于电子血 Ｍ Ｐ Ｘ Ｖ Ｓ ０ ５ ０ Ｇ Ｐ 压力传感器就成了我们最好的选择。Ｍ Ｐ Ｘ Ｖ Ｓ ０ ５ ０ Ｇ Ｐ压力 压器有着易携带、 易读取等功能， 在市场上已经等到了广泛的应用 。因为 传感器内部含有信号运放和信号调节功能具 有 良好的线 ｌ 生度输 出电压 它的出现不ｆ 啦 活中解决了人们的医疗需求， 还为人们日常的身体健 与所加 压力 成正 比关 系 ， 可 以进 行 片上补 偿＇ 并且其 温度 补偿 特 陛能 克服 康提高了一定的保障。 半导体压力敏感器件存在的温度漂移问题 。它可以直接将动脉血液对血 管壁 的压 力转换 为 Ｏ ～ ４ － ７ Ｖ的电信号 ， 对应 的 血压值 为 ０ ￣ ３ ７ ５ ｍ ｍＨ 舀 与�
示波法电子血压计压力测试系统的设计及应用
关键词：电子血压计；机械安全性能；压力仪；数据处理；操作软件
I
Abstract
示波法电子血压计压力测试系统 的设计及应用
(申请清华大学工程硕士专业学位论文)
培 养 单 位 ： 人： 张肖莉 指导教师： 高 小 榕 教 授 联合指导教师： 李 文 高 工
二○一二年六月
design and Application on pressure testing system of Oscillometric electronic sphygmomanometer
An intelligent pressure instrument was developed, which is base on communication technology, using Keller Series 35XHT pressure sensors, and comprising an error correction program. It has many advantages, for example, it has 3 tunnels to measure pressure signal of a sterilization tank，and has a wide measuring range of 0-4 MPa in pressure，and high precision of 0.1% in pressure. It Can be good to complete the work of data collection.
基于SD9315设计的血压计方案
基于SD9315设计的血压计方案随着人们工作压力的增加，运动量的减少和作息习惯的不规律，导致越来越多人的身体处于亚健康状态，加之人口老龄化等问题，高血压患者人数逐年增加，目前血压已经成为了人们高度关注的身体指标之一。
由于电子血压计，具有使用方便、操作简单、容易携带等优点，成为了血压检测的有效工具之一。
并且随着人们健康意识的提高，电子血压计的需求也将不断增长。
电子血压计实物图血压计利用示波法测量的原理：示波法又叫振荡法，是一种通过检测血液流动时碰撞血管壁产生的振动来判定血压，查找源于血管壁的搏动包迹，并根据包迹与动脉血压之间的关系，得到血压值的方法。
血压计测量到的是一条叠加了振荡脉搏信号的递减的压力曲线，脉搏波幅度的点所对应的静态压力即为平均动脉压，这些成对的袖带压力值与相应的袖带压力振荡脉搏波被记录，通过一定的数学算法，终得出收缩压及舒张压。
基于晶华微SD9315设计的血压计方案，使用的压力传感器可以直接将0~300mmHg的袖带压力转换成跨度为31mV的电压信号，外加SD9315提供的恒流激励源作用，使测量信号更准确。
袖带压力曲线图脉搏信号图SD9315血压计方案优势无需外置运算放大器，可由SD9315芯片内置的8bits电阻DAC 结合内置OPA放大器，提供恒流激励源于压力传感器两端，或通过芯片ADC选择外部参考电压，实现等效恒流电路效果，可大幅降低由压力传感器带来的温漂影响内置低噪声高输入阻抗前置放大器及高ADC，可实现气压信号的准确测量芯片内置两路PWM，可调节放气及充气速度，实现匀速充放气控制支持四种LCD驱动模式，内含程控升压模块，可以在低压条件下维持高亮显示，驱动电压可选，2.6V~4.1V，步长为0.1V 内置1kB 用户数据存储单元带RTC模块，可以计算年、月、星期、日、时、分和秒，可以自动进行闰年计算SD9315芯片性能特点32位MCU（24MHz max），120k Bytes FLASH，8k Bytes Boot，8k Bytes SRAM高ADC，ENOB = 18.2bits@8sps （Gain = 256），4个差分通道或者8个单端通道低噪声高输入阻抗前置放大器，1、4、8、16、32、64、128和256倍增益可选，带offset校正功能内置12位SAR ADC，带自校准功能，采样时间及工作模式可选内置正弦波发生器，输出频率可选：5kHz、50kHz、100kHz、200kHz，支持八电极BIA测脂内置两个运算放大器OPA和OPB内置高频RC振荡器，24MHz，校准后可达±1%内置低频RC振荡器，32kHz支持高频晶体振荡器，8~24MHz支持低频晶体振荡器，32.768kHz典型工作电流：400μA/MIPS@3.3V，休眠电流3μA，待机状态下加RTC低于6μA工作电压范围：2.4V~5.5V工作温度范围：-40℃~85℃SD9315功能架构图SD9315血压计原理图SD9315血压计原理图SD9315血压计电路框图SD9315血压计电路框图。
毕业设计论文-基于示波法的电子血压计设计
摘要电子血压计克服了传统水银血压计携带不方便、专业性强等缺陷，并伴随着人们生活水平的提高和保健意识的增强，逐步呈现了家用化的趋势。
针对一般电子血压计测量精度不高、重复性差的缺点，本论文设计了一种以单片机AT89C52作为微处理器，以MPX2100作为压力传感器，基于示波法原理的电子血压计。
本文主要介绍了示波法原理、幅度系数法、电子血压计主要的单元模块以及存在的主要问题。
实验结果表明，该设计抗干扰能力强、操作简单、轻巧便携，在一定程度上克服了一般电子血压计测量精度不高、重复性差的缺点。
关键词：电子血压计；示波法；幅度系数法；压力传感器ABSTRACTThe electronic sphygmomanometer overcame the shortcomings of mercury sphygmomanometer such as specialized operation, not easy to carry and so on. And with the improvement of people’s living standard and hea lth awareness, it gradually gets into more and more families. For the shortcomings of its measurement accuracy is not high and its poor reproducibility, this paper puts forward a design method based on oscillometer method, using AT89C52 as its microprocessor, MPX2100 as its pressure sensor. This paper mainly introduces oscillometer method, amplitude coefficient, the main unit modules of electronic sphygmomanometer and its main problems. The experimental results show this design has a high anti-jamming capability, easy to operate, light and portable. It overcomes the shortcomings of ordinary electronic sphygmomanometer, such as measurement accuracy is not high and poor reproducibility to some extent.Key words: electronic sphygmomanometer; oscillometer method; amplitude coefficient; pressure sensor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (I)第1章前言 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 课题研究内容 (5)第2章基于示波法的血压测量原理 (6)2.1 示波法原理 (6)2.2 血压判定方法 (7)2.2.1 波形特征法 (8)2.2.2 幅度系数法 (8)第3章基于示波法的电子血压计的硬件实现 (9)3.1 设计原则 (9)3.2 设计方案论证 (11)3.3 主要电路分析与设计 (13)3.3.1 单片机AT89C52 (13)3.3.2 压力传感器 (14)3.3.3 自动调零电路 (16)3.3.4 前置放大电路 (17)3.3.5 滤波电路 (18)3.3.6 A/D转换电路 (20)3.3.7 显示电路 (23)3.3.8 报警电路 (24)3.3.9 PUMP KPM14A (26)第4章基于示波法的电子血压计的软件实现 (27)4.1 软件流程图 (27)4.2 主要子程序的设计与实现 (27)4.2.1 测量程序 (27)4.2.2 信号处理程序 (27)4.2.3 显示报警程序 (27)第5章结束语 (29)5.1 本文总结 (29)5.2 未来展望 (29)参考文献 (31)致谢 (33)附录 (34)第1章前言随着人们生活节奏的加快和工作压力的增大，心血管疾病不仅发病率越来越高，而且逐步呈现低龄化趋势，成为危害人类身体健康的一大疾病之一。
示波法智能血压计系统设计
示波法智能血压计系统设计作者：陈洪燕孙超王游司王烈进来源：《数码设计》2018年第03期摘要：定期测量血压是许多中老年日常生活中必不可少的事情。
针对测量血压的不便，本文采用示波法测量血压，它主要包括压力传感器、滤波和血压算法三个部分。
该系统由气泵向袖带内充气，到达一定压力值后慢速放气。
在放气过程中，压力传感器将袖带内压力信号转换为电信号，电信号通过滤波器得到抛物线包络的脉动压力波，最后由血压算法计算收缩压、舒张压和平均血压。
关键词：示波法；压力传感器；LM3S1138；A/D转换中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2018）03-0044-03Oscilloscope System Design Method of Intelligent DeviceCHEN Hongyan*， SUN Chao， WANG Yousi， WANG Liejin（Neijiang Normal University， Sichuan Neijiang， 641000， China）Abstract：Measuring blood pressure regularly is an essential part of many middle-aged and old People's Daily lives.For the inconvenience of measuring blood pressure， Blood pressure was measured by oscillography，it mainly includes three parts： pressure sensor， filter and blood pressure algorithm.The system is inflated by the air pump to the cuff， and after reaching a certain pressure value， it is released slowly. In the process of deflated， pressure sensor in the cuff pressure signal is converted to electrical signals， the electrical signal is obtained by filter parabolic pressure wave in the pulse of the envelope， finally calculated by the blood pressure algorithm， systolic pressure， diastolic pressure and mean blood pressure.Key words：Oscillographic method；Pressure transducer； LM3S1138； A/D conversion引用：陈洪燕，孙超，王游司，等. 示波法智能血压计系统设计[J]. 数码设计， 2018， 7（3）： 44-45.Cite：CHEN Hongyan， SUN Chao， WANG Yousi， et al. Oscilloscope System Design Method of Intelligent Device[J]. Peak Data Science， 2018， 7（3）： 44-45.引言随着人们生活水平的提高，人们越来越关注自己的身体健康。
基于STC89C52单片机的血压计设计_谭劲华
30 | T echniques of Automation & A pplications１ 引言随着生活水平的不断提高以及老龄化比例的提高，近年来高血压在中老年人群中发病率不断上升，心血管病人呈现出低龄化大众化的趋势。
如果能经常测量自己的血压，对预防和治疗心血管疾病大为有益。
电子血压计应用而生，与传统水银血压计相比有操作简单，轻巧便携的特点，越来越多的走进了人们的家庭里。
本文介绍了以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为控制核心，采用示波法进行测量的电子血压计设计。
具有很高的参考价值。
２ 示波法原理示波法又称为压力振荡法，其工作过程是先将气袋充气以阻断动脉血流，然后在放气过程中检测气袋内的气体压力并提取微弱的脉搏波。
如图１所示，当气袋压＊基金项目：华东师范大学“大夏杯”科研基金项目，“心血管病人实时监护器”（编号１９９）收稿日期：２０１１－０４－０７基于STC89C52单片机的血压计设计＊谭劲华，吕建超（华东师范大学软件学院，上海２０００６２）摘 要：本文首先介绍了血压的测量方法示波法，然后介绍了一种采用示波进行测量的电子血压计设计，包括软硬件设计，硬件主要以ＳＴＣ８９Ｃ５２为核心处理器，辅以气压传感器ＭＰＳ３１１７，模拟电路，和ＬＣＤ等模块，采用此设计的实验样机能实现血压脉搏的测量。
关键词：示波法；血压计；ＳＴＣ８９Ｃ５２中图分类号：ＴＰ３６８．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－７２４１（２０１１）０８－００３０－０４Design of Blood-Pressure Meter Based on STC89C52TAN Jin-hua, LV Jian-chao( College of Software Engineering, East China Normal University, Shanghai 200062 China )Abstract: This paper firstly presents the method of measuring blood pressure about oscillograph. Then presents the design of anelectronic blood pressure meter, including hardware and software. The hardware structure based on kernel controller STC89C52,pressure senor MPS3117,apology circuit and LCD module is implemented. Experimental prototype has real-ized measurement of blood pressure and pulse.Key words: oscillograph; blood-pressure meter; STC89C52力Ｐ远高于收缩压时，脉搏波消失，随着气袋压力下降，脉搏开始出现。
一种示波法电子血压计及其测量方法[发明专利]
![一种示波法电子血压计及其测量方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1f7f33b7b8d528ea81c758f5f61fb7360b4c2b39.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910528933.0(22)申请日 2019.06.19(71)申请人 健仕医疗技术（浙江）有限公司地址 315000 浙江省宁波市慈溪市观海卫镇海卫大道15号(72)发明人 李国炜 徐油凤 张建忠 (74)专利代理机构 北京君恒知识产权代理事务所(普通合伙) 11466代理人 郑黎明(51)Int.Cl.A61B 5/022(2006.01)(54)发明名称一种示波法电子血压计及其测量方法(57)摘要一种示波法电子血压计，血压计算处理模块包括血压示数获取模块、预设模块和微处理器；血压示数获取模块用于获取当前测量的血压示数；预设模块用于预设收缩压和舒张压；微处理器用于接收当前测量的血压示数、预设收缩压和舒张压将当前测量的血压示数和预设的收缩压和舒张压对比，微处理器用于根据结果控制放气模块的放气速率；放气模块用于对充气模块放气。
本发明的有益效果是：本发明血压计的微处理器能根据使用者预先录入的血压值控制放气模块放气速率，使袖套的压力较大的情况下能慢慢放气测量到准确地收缩压，一旦收缩压测量到则加快放气速率，当接近预录入的舒张压时再减小放气速率，这样提高了血压测量的准确性又提高了测量速度。
权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 110200611 A 2019.09.06C N 110200611A1.一种示波法电子血压计，包括充气模块，其特征在于，还包括血压计算处理模块和放气模块；所述血压计算处理模块包括血压示数获取模块、预设模块和微处理器；所述血压示数获取模块用于获取当前测量的血压示数，并将所述当前测量的血压示数发送至所述微处理器；所述预设模块用于预设收缩压和舒张压，并将所述预设收缩压和舒张压发送至所述微处理器；所述微处理器用于接收所述当前测量的血压示数、预设收缩压和舒张压，并将当前测量的血压示数和预设的收缩压和舒张压进行分析对比，得出结果，所述微处理器还用于根据所述结果控制所述放气模块的放气速率；所述放气模块用于对所述充气模块进行放气。
基于示波法的无创血压监护仪的设计
基于示波法的无创血压监护仪的设计黄建新,刘 怀(南京师范大学电气与自动化工程学院,江苏南京210042)[摘要] 阐述了用示波法测量血压的方法,介绍了用C8051单片机和彩色液晶显示器为核心的无创血压监护仪的硬件和软件系统.给出了系统流程图,程序采用AS M51汇编语言编写.在示波法的基础上,引入了采用模糊控制的方法自动修正特征系数,使其适合不同情况的监护对象,提高了测量精度.该监护仪实时显示所采集的血压及趋势图,可存储显示48h 内血压数据,使用方便灵活,具有自动校正错误的功能,具有较高的临床应用价值.[关键词] 动态血压监护,示波法,单片机[中图分类号]TP212.3, [文献标识码]B, [文章编号]1672212922(2005)0120025203D evelop m en t of a O sc illom etr i c Non i n va si on D ynam i c Blood Pressure M on itorHUAN G J i anxi n,L I U Hua i(School of Electrical and Aut omati on Engineering,Nanjing Nor mal University,J iangsu Nanjing 210042,China )Abstract:The paper discusses the oscill ometric method t o measure bl ood p ressure,intr oduces both hard ware and s oft w are syste m s of the Noninvasi on Dynam ic B l ood Pressure Monit or with C8051single chi p m icr ocomputer and col or L iquid Crystal D is p lay (LC D )as its core,and gives the fl owcharts .The p r ogra m s are written in the asse mble lan 2guage of AS M51.On the basis of oscill ometric method,a fuzzy contr ol method is intr oduced t o revise aut omatically the characteristic coefficient f or different situati ons,and i m p r oves the measure ment p recisi on .The monit or can dis 2p lay the bl ood p ressure and its trend chart,als o st ore and p layback bl ood p ressure data in 48hours,and is conven 2ient and efficient in use .It can correct the err ors by itself and is of high clinic value .Key words:dyna m ic bl ood p ressure monit oring;oscill ometric method;single chi p m icr ocomputer 收稿日期:2004209206.作者简介:黄建新(1965-),博士,副教授,主要从事自动控制理论与应用的教学与研究.E 2mail:hjx@nsgk .net0 引言血压是反映心血管系统状态的重要的生理参数,对其进行监测,特别是长时间的精确监测,在临床工作中变得越来越重要.它有利于尽早发现和鉴别各类血压病症,提出合理的治疗建议.临床上血压测量技术可分为直接法和间接法[1,2]两种.直接法将测量血压的系统直接置入血管,甚至心脏部位进行直接测量,其特点是信号失真小,但测量较为复杂且存在安全方面的隐患.间接法测量血压不需要外科手术,测量简单,因此在临床上得到广泛应用.血压间接法测量常用的有听诊法和示波法.听诊法通过柯氏音来判别收缩压(SP )、舒张压(DP ),其读数受主观影响,误差大、重复性差、易受噪音干扰.示波法测量收缩压、舒张压的可靠性、准确性优于柯氏音法,且还可以测量平均压(MP ).1 示波法血压测量原理示波法(O scill ometric method ),也称为测振法或振动法.示波法血压测量仍采用充气袖带来阻断动脉血流,由于动脉血流的脉动,由袖带可以检测出动脉血流产生的气压振动波.首先,将血压袖带缠在病人手臂上,袖带接出的橡皮管接到无创血压(N I B P )电路板的气泵上.气泵给袖带充气,使手臂动脉血管闭合.此时因血流被阻塞,N I B P 板上的压力传感器仅能检测到静态的袖带压,而测不到动脉血流的脉动(搏动),这时充气停止,放气阀在控制电路作用下开始逐步放气,袖带压力逐渐下降,闭合的动脉血管逐渐张开,开始有血流流过.于是压力传感器能够检测到叠加在袖带压上的脉动动脉血压.第一个被测到的脉动信号对应的袖带压即为—52—第5卷第1期2005年3月 南京师范大学学报(工程技术版)JOURNAL OF NANJ I N G NOR MAL UN I V ERSI TY (E NGI N EER I N G AND TECHNOLOGY ) Vol .5No .1Mar .2005病人的收缩压.放气过程中,动脉血流的脉动幅度被视作袖带压的一个函数.它开始是随袖带压减少而增加,脉动幅度增加到某一值后,将随袖带压的减少而减少.而脉动幅度的最大值所对应的袖带压即为平均动脉压.放气继续进行,待传感器连续测到两个幅度相近的脉动压时对应的袖带即为病人的舒张压.而以后测到的压力信号被认为无意义,放掉袖带内剩余空气,一次测量完成[1,3].示波法在不同的袖带压力下,振动波幅度与袖带压力的关系,如图1所示.图1 示波法振动波幅度与袖带压力的关系 在整个测量过程中,压力传感器不断监测袖带基线压及叠加在基线上的血流的脉动成份,并将压力信号转变成电信号,经放大、滤波、分离出袖带压和相应脉动成份.微处理器比较这一连续变化的脉动压幅值,并将袖带压与相应脉动压信号存入存储器后作进一步处理,计算出收缩压、平均动脉压、舒张压.2 监护仪设计2.1 系统结构 图2为基于示波法的无创血压监护仪的系统结构图,其工作原理如下:(1)压力传感器使用电桥的原理感受袖带的压力,并将其转化为电量.系统用两个性能完全一致的压力传感器同时测量袖带压力,两个传感器中一个处在辅助状态,当某一通道产生错误的测量时,另一通道能以提供参考信号的方式检测出这一错误.这样既能保证设备稳定的工作,又能保障病人的安全.图2 无创血压监护仪的系统结构图 (2)压力信号被送到差分放大电路放大,为了增强抗干扰能力,提高测量精度,可采用高输入阻抗、低噪声、低漂移精密仪表放大器AD620.(3)低通滤波器的截止频率为22Hz,用于滤去高频干扰信号和50Hz 的交流电干扰.(4)高通滤波器的截止频率为0.5Hz,去除直流成分,得到微弱的动脉波动信号,对此信号再进行放大,由A /D 转换器转换为数字信号送入单片机.(5)经低通滤波得到的信号,由于其脉动成分很小,可认为是袖带的实际压力.根据A /D 转换的值,判断袖带压力是否过大.当压力过大(如大于40kPa ),安全线路和微动开关模块动作,即金属气囊的膨胀将切断使阀闭合的线路,阀打开放掉袖带中的气体,以保证病人的安全.(6)泵和释放阀的作用分别是给袖带充气和缓慢放气.(7)时钟电路由DS12C887构成,提供用于记录血压时所需的标准北京时间.(8)本系统采用的显示器是254mm 大屏幕彩色液晶显示器,一般都用工控机控制其显示,成本较高.为了节省成本,我们采用由CP LD 构成的液晶控制模块控制液晶显示,大大降低了成本.2.2 软件设计软件采用AS M51汇编语言编写,系统流程图如图3所示.首先进行系统初始化并显示主菜单,在主菜单的各个功能模块中可进行相应的参数设—62—南京师范大学学报(工程技术版) 第5卷第1期(2005年)置和功能选择,如可进行自动测量和手动测量之间的转换.可设定自动测量的时间间隔、设定收缩压、舒张压报警极限,也可使用仪器内部标准设定.每次测量完后,显示测量结果并判断血压是否超过报警极限,超过则报警,软件也可显示血压趋势图以供医务人员参考.血压测量子程序如图4所示,根据充气压力值和检测到信号的振动波可判断袖带是否已连接到病人的手臂上,如已连接好,则按照前面叙述的测量方法进行测量,否则给出相应的错误提示信息.图3 主程序流程图图4 血压测量子程序本系统选用内含多个12位A /D 、10位D /A 且运算速度很高的Cignal 公司的C8051单片机作为主控制和处理器,不需外接A /D 和D /A ,既提高了运算速度,又降低了产品成本,且可简化电路设计.2.3 特征系数的修正为了提高测量精度,可用模糊控制的方法自动修正特征系数,使其适合不同情况的监护对象.首先,对压力波形进行滤波,得到脉动变化量的最大值.然后将脉动最大变化量、被监护者的年龄以及测量得到的心率转化为模糊量(即进行模糊化处理),然后进行模糊推理,最后将模糊量转化为数字量(即反模糊化或精确化),我们就可据此得到修正的特征系数,即脉动为多大才能确定为第一跳和最后一跳,这是判断收缩压和舒张压的关键.本文所采用的示波法测量血压的方法,其测量精度受以下两个方面的影响[4]:一是所确定的波形特征能否适应个体的差异性,二是能否有效地提取波形特征.例如压力波的第一跳与受压闭合动脉重新开启这一状态相对应,而最后一跳则对应于动脉的完全打开状态.将第一跳判为收缩压,最后一跳判为舒张压,有一定的理论基础.但在实际应用中,即使袖套压力高于收缩压仍能检测到微小的波动,第一跳的出现并不总是非常明显,因而影响收缩压的识别;同时袖套压力波的波形因人而异,有时会出现二次峰值,或压力波在消失前近似相等等现象,给舒张压的判别也带来很多困难.当然这并不妨碍此法在实际中的应用,为提高测量精度,可用模糊控制的方法根据压力波形、心率、年龄等自动修正特征系数.本系统配备有双压力传感器,具有自校正功能,经实验论证具有较高的可靠性,操作方便灵活,可存储长达48h 的实时血压数据,具有较高的临床应用价值.试验表明其性能优于国内同类产品.[参考文献][1]Maynard Ra m sey .B l ood p ressure monit oring:aut omatedoscill ometric device [J ].Journal of Clinical Monit oring,1991,7(1):5667.[2]Yelder man M ,Rea m A K .I ndirect measure ment of meanbl ood p ressure in the anesthetized patient[J ].Anesthesi 2ol ogy,1979,50(3):253256.[3]Bennett R G,Tayl or L A.A rrhyth m ia compensati on of ap redictive noninvasive bl ood p ressure algorith m [A ].An 2nual I nternati onal Conference of the I EEE Engineering in the Medicine and B i ol ogy Society [C ].O rlando:I EEE Piscata way,1991.21142115.[4]Kenneth M ,Bor ow M D,Jane W.Noninvasive esti m ati onof central aortic p ressure using the oscill ographic method for analyzing syste m ic artery pulsatile bl ood fl ow:compar 2ative study of indirect syst olic,diast olic and mean brachi 2al artery p ressure measure ments[J ].Am Heart J,1982,103(1):879882.[责任编辑:刘健]—72—黄建新,等:基于示波法的无创血压监护仪的设计。
基于示波法的电子血压计系统设计
基于示波法的电子血压计系统设计刘坚强1,王永才2(1.东北大学信息科学与工程学院,沈阳110819; 2.青岛理工大学琴岛学院)摘要:电子血压计克服了水银血压计操作专业性强、不易携带等缺点,呈现出家用化的趋势。
针对传统单片机设计方案电路设计复杂、测量精度不高、稳定性不好等缺点,给出了一种采用L M3S1138芯片作为主控制器、自带信号运放和信号调理功能的压力传感器MPXV5050GP作为信号采集器,基于示波法测量血压的血压计设计方案。
实验表明,该血压计测量速度快,稳定性高,测试结果基本与水银血压计一致,具有较高实用价值。
关键词:示波法;血压计;收缩压;舒张压;L M3S1138中图分类号:TP311 文献标识码:BBlood Pre ssure Meter Ba sed on OscillometerLiu Jianqiang1,W ang Yongcai2(1.College of Information Science and Engineerng,Nort heastern University,Shenyang110819,China;2.Qingdao Technological University Qindao College)Abstract:The electronic sp hygmomanometer overcame t he shortcomings of mercury sphygmomanometer such as specialized operation, not easy to carry and so on,presenting a home use tendency.In view of t he disadvantages of traditional MCU designs t hat t he circuit is complex,t he accuracy and stability performance is poor,t his paper put forward a design met hod based on oscillometer met hod,using L M3S1138as t he main controller,pressure2sensor MPXV5050GP wit h signal processing ability as signal collecting equipment.Experi2 mental result s indicate t hat t he t he measuring speed of t he sphygmomanometer is fast,t he device is stable,and t hat t he result is similar to t hat of t he Riva2Rocci sphygmomanometer,showing value in practical use.K ey words:oscillometer met hod;sphygmomanometer;systolic blood2pressure;diastolic blood2pressure;L M3S1138引 言医疗检测设备家庭化逐渐成为趋势,其中家用血压计就是典型的家庭医疗检测设备[1]。
基于示波法的电子血压计系统设计
ＢＩｏ ｅ ｓ ｒ ｅ ｅｒＢａ ｅｄ ｏｎ ０Ｓ …ｏ ｔ ｒ ｏ ｄ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ Ｍ ｔ ｓ Ｃ ｍｅ ｅ
Ｌｉ ｉｎ ｉｎ ，Ｗ ａ ｇ Ｙｏ ｇ ａ ｕ Ｊａ ｑ ａ ｇ ｎ ｎｃｉ
（ １． Ｃｏｌｇｅ ｏ ｎ ｏ ｍ ａ ｉｎ Ｓ ｉｎｃ ｎｄ Ｅｎ ｎｅ ｒ ｇ，Ｎｏｒ ｈ ａ ｔ ｒ ｎｉｅ ｓｔ ｌｅ ｆＩ ｆ ｒ ｔｏ ｃｅ ｅ ａ ｇｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓｅ ｎ Ｕ ｖ ｒ ｉｙ，Ｓｈｅ ｎｙａ １ １ ｎｇ １ ０８ ９，Ｃｈ ｎ ｉ ａ；
测 量速 度 快 ， 定性 高 ， 试 结 果 基 本 与水 银 血 压 计 一 致 ， 有 较 高 实用 价值 。 稳 测 具 关 键 词 ：示 渡 法 ；血 压 计 ；收缩 压 ；舒 张压 ；Ｌ Ｓ ｌ ８ Ｍ３ １ ３ 中 图分 类 号 ： ３ １ ＴＰ １ 文献 标 识 码 ：Ｂ
２ ．Ｑｉ ｇ ａ ｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｑｉｄ ｏ Ｃ ｌ ｇ ） ｎ ｄ ｏ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｉ ｅ ｓｔ ｎ ａ ｏ ：Ｔｈｅ ｅｅ ｔｏ ｃ ｓ ｔａ ｔ ｌｃ ｒ ｎｉ ｐｈｙ ｍ ｏ ａ ｍ ｅ ｅ ｖ ｒ ａ ｅ ｔ ｈ ｔ ｏ ｉ ｓ ｏ ｅ ｃ ｙ ｓ ｈｙ ｍ ｏｍ ａ ｏ ｅ ｅ ｕｃ ｓ ｓ ｃａ ｉｅ ｐｅ ａ ｉｎ， ｇ ｍ ｎｏ ｔ ｒｏ ｅ ｃ ｍ ｈｅ ｓ ｏｒｃ ｍ ｎｇ ｆｍ ｒ ｕｒ ｐ ｇ ｎ ｍ ｔ ｒ ｓ ｈ ａ ｐｅ ｉｌｚ ｄ ｏ ｒ ｔｏ ｎｏ ａ ｙ ｔ ａ ｒ ｎｄ Ｓ ｎ，ｐ ｅ ｅ ｉｇ ａｈｏ ｅ ｕ ｅｔ ｎｄ ｎｃ Ｉ ｉｗ ｈ ｉａ ｖ ｔ ｇｅ ｒ ｄ ｔｏ ｌＭ ＣＵ ｅ ｉｎｓｔ ａ ｈｅｃｒ ｕｉ ｉ ｔｅ ｓ Ｏ ｃ ｒ ｙ ａ Ｏ ｏ ｒ ｓ ｎｔｎ ｍ ｓ ｅ ｅ ｙ． ｎ ｖｅ ｏｆｔ ｅ ｄｓ ｄ ａｎ ａ ｓｏｆｔａ ｉｉｎａ ｄ ｓｇ ｈ ｔｔ ｉｃ ｔ ｓ
基于示波法的无创血压测量
基于示波法的无创血压测量
姚翔
【期刊名称】《中国医学装备》
【年(卷),期】2007(004)007
【摘要】本文阐述了示波法测量无创血压的原理,介绍了测量系统的硬件组成和软件流程.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】姚翔
【作者单位】成都军区昆明总医院医学工程科,云南,昆明,650032
【正文语种】中文
【中图分类】TH841
【相关文献】
1.基于示波法的无创血压监护仪的设计 [J], 黄建新;刘怀
2.基于示波法原理的无创血压测量模块的应用 [J], 刘敬华;于红玉;邓军民
3.无创血压测量示波法分析与研究 [J], 段于千;胡平平
4.基于示波法和累积分布函数估算的血压测量方法 [J], 姚强;王亚刚
5.基于手指压力示波法的血压测量系统设计 [J], 陈真诚; 李世勇; 梁永波; 朱健铭; 曾若生
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基于Cortex-MO的示波法电子血压计设计
基于Cortex-MO的示波法电子血压计设计
杨土权
【期刊名称】《今日电子》
【年(卷),期】2016(0)10
【摘要】血压是血液在血管中流动时对管壁所产生的侧压力，是心血管功能的重要指标。
本文介绍了以我公司自主设计的基于ARM—CortexMO的SW1800单片机为控制核心，采用示波法进行血压测量的电子血压计。
该设计具有低积小、功耗低、准确性高等特点。
【总页数】3页(P59-61)
【作者】杨土权
【作者单位】佛山华芯微特科技有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于示波法的电子血压计设计与实现 [J], 罗堪;都可钦;林友华;李建兴
2.基于示波法的电子血压计设计与实现 [J], 罗堪;都可钦;林友华;李建兴;
3.基于示波法与S T M32的电子血压计设计 [J], 周号一; 俞永伟; 刘广清; 胡燕海
4.基于示波法的电子血压计设计探讨 [J], 徐春旭
5.基于蓝牙4.0的示波法电子血压计的设计与实现 [J], 卢金玲
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图 6 为 气路驱 动电路 。 HLPM 30A 气 泵和 HLV01A 电磁阀的工作驱动电流分别为 450 mA 和 75 mA , 控 制气
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6 3 2010 年第 4 期 Microco nt ro lle rs & Em bedded Sys tems
静压信号 。将混 合信号 分为 两部分 接入 LM 3S 1138 控 制 器 , 一 路直 接连 接 A/D 转换 器 进 行 模/数 转 换 ,
得到静压信 号数 据 ;另 一
路通 过 带 通 滤 波 放 大 电
路后 进 行 模/ 数 转 换 , 得
到放大的脉搏信号数据 。
如图 7 所示 , 滤波 器
Blood Pressure Meter Based on Oscillometer
Liu Jianqiang1 , Wang Yongcai2
(1 .Co lleg e of Info rmation Science and Engineerng , No rtheastern U niv ersity , Shenyang 110819 , China ; 2 .Q ingdao T echno log ical Unive rsity Q indao College)
应用天地 APP L ICAT ION NOT ES
图 5 MPXV5050GP 的线性输出 泵和 电 磁 阀 工 作 的 信 号 由 LM3S 1138 控 制 器 发 出 , 而 LM 3S1138 控制器的数字I/ O输出电流 不能满足要 求 。因 此 , 为给气泵和电磁阀提供 合适的 驱动电 流 , 采 用可输 出 500 mA 电流的达林顿管 U LN 2803 驱 动电路 来驱动气 泵 和电磁阀工作 , 分别利用 U LN2803 的第 1 路 、第 2 路来驱 动电磁阀和气泵 。
2 系统硬件设计
2 .1 系统总体结构
如图 4 所示 , 系统硬 件主要 包括 :LM3S 1138 控 制器 、 气泵 、滤波放大电路 、报警 电路 、存 储模块 、键盘 模块及 液 晶显示模块等 。
图 2 袖带内产生的小脉冲图
利用示波法判定收缩压和舒张压的具体方法很 多 , 主
要可以归纳为两种 :波形特征法和幅度系数法 。波形 特征
应用天地 APP L ICAT ION NOT ES
基于示波法的电子血压计系统设计
刘坚强1 , 王永才2
(1 .东北大学 信息科学与工程学院 , 沈阳 110819 ; 2 .青岛理工大学琴岛学院)
摘要 :电子血压计克服了水银血压计操作专业性强 、不易携带等缺点 ,呈现出家用化的 趋势 。针对传统 单片机设计 方案 电路设计复杂 、测量精度不高 、稳定性不好等缺点 , 给出了一种采用 LM 3S1138 芯片作为主控制器 、自带信号运放和 信号 调理功能的压力传感器 M PXV5050GP 作为信号采集器 , 基于示波法测量 血压的血压 计设计方案 。实 验表明 , 该血 压计 测量速度快 , 稳定性高 , 测试结果基本与水银血压计一致 , 具有较高实用价值 。 关键词 :示波法 ;血压计 ;收缩压 ;舒张压 ;LM 3S1138 中图分类号 :T P311 文献标识码 :B
图 6 气路驱动电路
2.2 .3 滤波放大电路
从压力传感器出来的信号 是脉 搏信号 和静 压信号 的
混合信号 , 还夹杂着来自外界的高频干扰和直流或低 频分
量 。静压信号属 低频 信号 , 频率 小于 或等于 0 .04 Hz , 脉 搏信号频率一般约为 1 Hz 。虽然所选的压 力传感器具 有 放大功能 , 但是对脉搏振荡 信号的 放大有 限 , 因 此主要 是
引 言
医疗检测设备家庭化逐渐成为趋势 , 其中家用血 压计 就是典型的家庭医疗 检测 设备[ 1] 。目前 较为 常用 的血 压 计是水银血压计 , 对普通用户 , 特别是中老年人来说 , 使用 比较困难 。过去人们 必须 到医院 测量血 压 , 十 分不方 便 。 测量准确 、操作简单 、携带方便 的血 压计有 利于 人们尽 早 发现和鉴别各类血压病症 ,及时就医 。电子血压计具 有成 本低 、小型化 、功耗低 、自动化 程度 高的优 点 , 在 使用上 带 来了便携和易操作的特点 ,弥补了水银血压计的不 足 。本 文介 绍 采 用 LM 3S1138 作 为 控 制 核 心 、压 力 传 感 器 M PXV505GP 作为信号采集器的电子血压计的设计方法 。
Abstract :T he elect ronic sphy gmo manome te r over came the shor tco ming s of me rcur y sphy gmomanometer such as specialized operation , no t easy to carry and so on , presenting a home use tendency .In view o f the disadv antag es of t raditional M Ccuit is co mplex , the accuracy and stability perfo rmance is poo r , this paper put forw ard a design method based on o scillometer method , using LM 3S1138 as the main co ntr oller , pressure-sensor M PXV 5050G P w ith signal pro cessing ability as sig nal collecting equipment .Experimental results indicate that the the me asuring speed o f the sphy gmo manome te r is fast , the dev ice is stable , and that the result is similar to that of the Riva-Ro cci sphy gmomanometer , sho wing v alue in pr actical use . Key words :o scillometer me tho d ;sphy gmom anometer ;systolic blood-pr essure ;diastolic blood-pre ssure ;LM 3S1138
收缩压判据的确定 :在充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 U m 之
比 Ui/Um =K s 时 , 就认为此时对应的气袖 压力为收缩 压 。
即 P =P 。 s
Ui =Ks ·Um
舒张压判据的确定 :在 脉搏波 幅度包 络线 的下降 段 ,
远高于收缩压时 , 脉搏波消失 , 随着袖带压力下降 , 脉 搏开 始出 现 。当袖 带压 力从 高于 收缩 压降 到收 缩压 Ps 以 下 时 , 脉搏波会 突 然 增大 , 在 平 均 压 Pm 时 幅 值 达到 最 大 。 然后脉搏波又随袖带压 力下降 而衰减 。 示波法 血压测 量 就是根据脉搏波幅度与袖 带压力之 间的 关系来 估计血 压 的 。脉搏波最大值对应的是 平均压 , 收缩 压 Ps 和舒张 压 Pd 分别由对应脉搏波最大幅值的比例来确定 。
法基本原理是利用脉搏波包络线的拐点测量血压 , 上 升时
拐点对应的静压力为收缩压 , 下降时拐点对应的静压 力为
舒张压 。这种方法测量的个体适应性较差 , 测量精度 不稳
定 , 已逐渐被幅度系数法所替代 。
幅度系数法又称“ 归一 法” 。它 是将脉 搏波 振动信 号
的幅值与信号的最大幅值相比进行归一化处理 , 通过 确定
由 2 个决定 截止频率的 RC 网络 组成 。这 两个 截 止频率由以下公式计算 。
图 7 滤波放大电路
f 1 =2πR11 C1 , f 2 =2πR13 C2
当某一个脉搏波的幅度 Ui 与 最大幅度 Um 之 比 U i/Um =
K d 时 , 就认为此时对应 的气 袖压力 为舒 张压 。即 Pd =P 。 Ui =Kd ·Um
心率指心脏每分钟搏 动的次 数 。由于 心脏 与脉搏 搏
图 4 系统结构图
气动电路主要完成对外 界施加 压力 的控制 及压力 信 号数据的采集 ;放大滤波电路主要完成从混合血压信 号中 滤出脉搏信号 , 并对脉搏信 号进行 放大 ;存储模 块主要 用 于测量记录的存储 ;报警电路用于异常情况下的声光 报警 提示 ;显示模块用于显示血 压测量 数据 及血压 历史记 录 ; 键盘模块用于系统设置参数的输入 。
2.2.1 压力传感器
人体生理信号的特点是低频小信号 , 一般是 μV ～ mV 级的 , 频率范围是 0 ～ 300 Hz , 信噪 比低[ 2] , 因 此选择 一个 性能良好的传感器就非常重要 。
M PXV5050G P 压力传感器内部含有信号运放和 信号 调节功能 , 具有良好的线性 度 , 输出 电压 与所加 压力成 正 比关系 , 可以进行片上补偿 , 并且其 温度 补偿特 性能克 服 半导体压力敏感器件存 在的温 度漂移 问题 。它 可以直 接 将动脉血液对血管壁的压 力转换为 0 ～ 4 .7 V 的电信 号 , 对应的血压 值为 0 ～ 375 mmHg , 与 血压计的 设计要 求非 常匹 配 , 因 此 特 别 适 合 示 波 法 压 力 测 量 。图 5 为 M PXV5050GP 压力传感器输入 、输出线性对应关系 。
2 .2 气动电路
气动电路由袖带 、气泵 、压力传感器和放气阀构 成 , 它 们构成一个四联通的结 构 。压力传 感器 输出的 两路信 号 分别与主 控制器两 路 A/ D 相接 , 完成 静压信 号和脉搏 信 号的测量 ;气泵 和放 气阀 由主 控 制器 经驱 动 芯片 直接 控 制 , 完成测量时候的充放气 。