基于光电检测脉搏波的多功能电子血压计

为了获 得最 佳 的信噪
改善 比 ，要 求前 置放 大器 的设 计采 用低 噪 声放 大器 设 计原 则 ，
器 ，它具 有高性 能 、高 集成度 、低功 耗 等的特 点 ，广 泛用于 低功耗 和处理 要 求高 集成度 的嵌 入式应 用 ，非常适
为 电压信 号 ，因此 得到 光 电容 积脉搏 本 多功 能电子血 压 汁，采 用光 电 波信 号 。最 后基 于光 电传 感器 的检测
速发 展和 人们 生活方 式 的转变 ，心血 管病发 病率 及相 关危险 因素 呈不 断上 升 趋势 ，人们 也越 来越 注意 自己的身 心 健康 。过 去测 量血压 必须 到医 院 ，
图 ２ 系统 总 体 结 构 框 图
的 ＭＡ ６ ，它 是 Ｍａ ｉ Ｘ２ ７ ｘｍ众 多 开 关
电容 滤波器 （ Ｃ Ｓ Ｆ）芯片 中较 简洁 的
模 块等六 大模块 。
了 ９ ０ ｍ 的红外发光二极管和 波长 为 ４ｎ
一
６ ０ ｍ 的红色发光二 极管 以头尾相 接 ６ｎ
种 。内部包 含两个 已经 固定成带 通
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基于光电检测脉搏波的多功能 电子血压计
Ｄｅ ｉ ｆ Ｍ ｕ ｔ ｆ ｎｃｉ ｎ Ｅ／ ｃｒ ｎ ｃ Ｓｐｈ ｇｍｏ ａ ｍ ｅ ｅ ｓ ｓｇｎ ｏ ａ ｌ－ｕ ｔ ｅ ｔｏ ｉ ｉ ｏ ｙ ｍ ｎｏ ｔ ｒＢａ ｅｄ ｎ ｏ
容 积法进 行测 量 。其原理 是 ： 光束 通 原理和 Ｌ ｍｂ ｒ Ｂ ｅ 定律 ，可 以将透 ａ ｅｔ ｅ ｒ — 过透射传送 到光电接收器信号 的不 同。 射光 强与 光 电传感 器的输 出电压相关 人体血 液红细胞 中的血 红蛋 白 （ ｂ） Ｈ 联 ，建立 心血 管系统 参数 收缩和舒 张
主 控 Ｌ Ｃ１ ８ Ｐ ８ ７
主 控 采 用 Ｎ Ｐ新 推 出 的 基 于 Ｘ
Ａ ＲＭＣｏｔｘＭ３的 Ｌ Ｃｌ ８ ｒ ． ｅ Ｐ ８微 处 理 ７
的方式并联作为脉搏检测电路的光源 ； 接 收 电路 的核 心元件是 光敏二 极管 。
型 ，并且使 用相 同的 Ｑ参数和 频率变 换比例的二阶 Ｓ ＣＦ和 一个 运 放 。通
以便 得到信 号检 出时 的最大保 真度 ，
又 要要 滤 除各 种 干扰 ，如 ５ Ｈ 工 频 ０ｚ 干 扰 、各种 外 界中高频 噪声 ； 为与数
据采集 电路适 配 ，输 出端 的输 出阻抗 要低 ，模 拟信 号的极 性 、状态 信号 的 电平 和幅度 的动态 范 围等都必须 符合
配接 的规 定。本设计采用 Ｍａ ｉ 司 ｘｍ公
电脉搏 波传 感器模块和 选配 的 Ｚｇ ｅ ｉｂ ｅ
量 （ 流 量 、压 力 、血 流速 度 、血管 如
横截 面积 等 ） 产 生变 化 。在 每个 心 将 动周 期 中 ，心脏 间歇性 的舒 张和 收缩
将 引起主 动脉 管壁 时张时缩 的振 动和 主动脉 血 液压 力时高 时低 的变化 。这
脉血红蛋 白外 ， 还有许多其它吸收体 ，
将 严重 影响 测量精 度 ，因此 红光 和红
外光 Ｌ Ｄ因尽 可能相互靠近 ，通过人 Ｅ
体 中的单一 组织 位置透 射光 线 ，并 采 用 时间复 用处理 来透射 光线 。同 时在
Ｌ Ｃ１ ８ Ｐ ７ ８主控模块 、 电源及复位模 块 、
Ｌ Ｄ触摸 屏模 块 、信 号调理模块 、光 Ｃ
一
统 中 ，选用 了低功耗 高精度 的仪 用放 大器 Ａ ２ Ｄ６ ０，它被广泛应 用于生物医 学 测量 以及 那些提 供微 弱信号而 共模
干扰较 大的场合 。 脉 搏 波 的 主要 频 率 分 量 一 般 在 ０１ ｚ ｌ Ｈ ．Ｈ ￣ ５ ｚ之 间 ，既 要 频 带 合 适 ，
种 动脉 管 壁的振 动称 为动脉 脉搏 。动 脉脉搏 波在主动脉近心 端形 成的 同时 ，
立 即 以波动 的方式 将所发 生 的血压 、
血 流量和 血管 壁周 期性 的振动 沿着动 脉树 一直 扩散 到整 个动脉 系统 ，从而 形 成整个 动脉 系统 中血压 时低 时高 、 血流 量时慢 时快 、血管 壁 时缩 时张的
Ｐｈ ｏ ｅ ｔｉ ｏｔ ｅｌｃ ｒｃＤｅｔ ｃ ｉｎ Ｐｕ ｓ ｅ ｔ ｌ ｅ Ｗａｖ ｏ ｅ
一 电子科技大学物理 电子学 院 袁丹
引 言
近年 来 ，由于我 国社会经 济的快
波动 ，这 三类 脉搏 波是相 互伴 随产 生 检测端 ，将透过 手指 的透射 光强转换 的 ，因而可统称为动脉脉搏波 。
由医生 用水银 血 压计检 测才行 ，但随
着科 技水 平 的发展 ，血压 计正在 迎来 电子 血压 计 的新 时代 。只要 拥有 了家
用 电子血压 计 ，人 们就可 以坐在 家里
与 氧 分 子 作 可 逆性 结 合 ，结 合 后 的 压计算 方法 ，设 计无 创连续 血压测 量
Ｈｂ称 含 氧 血 红 蛋 白 （ Ｏ２） Ｈｂ ，两者 方 法测 试设 备。其优 点为 ： 用简单 使
吸收 的光线 较少 。在光 路上 ，除了动
硬
系统 总 体 结 构
本 多 功 能 电子 血 压 计 的系 统 总 体 结 构 框 图 如 图 ２所 示 ，主 要 包 括
心脏 的问歇性 射血产 生从 主动脉 根部 出发沿着 动脉 管系传播 的脉搏波 。 脉 搏波 到达之 处 ，动 脉管 内的力学参
具 有 不 同 的 吸 收 曲 线 ：在 红 光 谱 区 方便 、 测量精度 高 、 测量值便于 记录 、
６ ０ ｍ ０ ｒ 内血 红 蛋 白 Ｈｂ吸 收 体积轻巧便于携带等。 ０ｒ ７０ｍ ｉ ｉ
随时监 测血 压 的变化 ，如发现 血压 异 常便可及 时去医院就诊 。
的光线较少 ， Ｈｂ 吸收 的光 线较 多 ； 而 Ｏｚ 在 红外 光 谱 区 ８ ０ ｍ～ ０ ０ ｍ 内血 ０ ｎ １０ ｎ 红蛋 白 Ｈ ｂ吸 收的光线较 多 ，而 Ｈｂ Ｏｚ