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血壓是反映心血管系統(tǒng)狀況的重要生理參數(shù),適當(dāng)?shù)难獕菏蔷S持人體正常新陳代謝的條件。隨著人們生活水平的不斷提高和城市老齡化的推進(jìn),保健意識(shí)逐漸增強(qiáng)。血壓計(jì)自動(dòng)化設(shè)備具有成本低、小型化、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)在已成為家庭常備的檢測(cè)設(shè)備。
一、人體血壓測(cè)量原理
1、血壓測(cè)量
測(cè)量血壓的方法有很多種,設(shè)計(jì)是基于基于膨脹的示波法?;谑静ǚǖ耐ㄘ浥蛎洔y(cè)量正是通貨緊縮測(cè)量的逆過(guò)程,在增壓(充氣)過(guò)程中,檢測(cè)袖帶內(nèi)氣體的靜壓和振動(dòng)波。當(dāng)壓力較低時(shí),在袖帶靜壓小于舒張壓Pd之前,舒張期動(dòng)脈壁已充分?jǐn)U張,壁的剛性增加,因此振幅保持在較小水平。隨著壓力增加,當(dāng)袖帶壓力高于收縮壓Ps時(shí),動(dòng)脈被壓縮。此時(shí),由于近端脈搏的沖擊,出現(xiàn)細(xì)微的振動(dòng)波;當(dāng)袖帶靜壓等于平均壓力時(shí),波幅達(dá)到峰值,與振動(dòng)波的包絡(luò)線相對(duì)應(yīng)的袖帶靜壓間接反映了動(dòng)脈血壓。
2、心率計(jì)算
心率是指心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù),由于心臟與脈搏一起跳動(dòng),因此可以在測(cè)量血壓的同時(shí)測(cè)量心率。心率的測(cè)量主要是確定脈搏波的峰值,然后根據(jù)測(cè)量到的脈搏波的數(shù)量來(lái)計(jì)算心率。
二、系統(tǒng)硬件規(guī)劃
1、系統(tǒng)電路
這部分電路由芯片、存儲(chǔ)器等外圍元件組成,是信號(hào)處理的核心部分。開發(fā)環(huán)境構(gòu)建了包括CPU、存儲(chǔ)器接口和I/O外圍設(shè)備的嵌入式微處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)中添加設(shè)備控制器核心,這樣做的目的是為了充分利用系統(tǒng)資源,為芯片節(jié)省更多空間,存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果。
2、壓力測(cè)量電路
①壓力傳感器選擇
內(nèi)部含有信號(hào)運(yùn)算放大器,具有信號(hào)調(diào)理功能,具有優(yōu)良的線性度。它可以直接將動(dòng)脈血對(duì)血管壁的壓力轉(zhuǎn)換成0.2~4.7V的電信號(hào),對(duì)應(yīng)的血壓值為0~375mmHg,符合血壓計(jì)的規(guī)劃要求。
②傳感器輸出信號(hào)的提取
壓力傳感器發(fā)出的信號(hào)是脈搏波振動(dòng)信號(hào)和靜壓信號(hào)的混合信號(hào),還混合有來(lái)自外界的高頻干擾、直流或低頻重量。將混合信號(hào)分為兩部分,一部分經(jīng)過(guò)低通濾波器,然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,然后提取袖帶壓力信號(hào)。另一部分經(jīng)過(guò)帶通濾波和放大電路,得到擴(kuò)展后的脈搏波數(shù)據(jù)后發(fā)送。
血壓計(jì)自動(dòng)化設(shè)備采用示波法進(jìn)行測(cè)量,具有操作簡(jiǎn)單方便、界面友好、測(cè)量精度高、個(gè)體適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用充氣進(jìn)行測(cè)量,放氣速度快,從而縮短了測(cè)量時(shí)間,提高了用戶的測(cè)量舒適度。信號(hào)處理算法部分主要對(duì)采樣的脈搏信號(hào)進(jìn)行處理,包括利用數(shù)字濾波算法識(shí)別和去除各種干擾噪聲信號(hào)、改善脈搏波的包絡(luò)線等,提高電子血壓計(jì)測(cè)量血壓的性能。