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血壓計可以方便地獲取血壓、脈搏等身體參數(shù),方便測量者使用,具有非侵入性、操作簡單、使用方便等優(yōu)點,已得到廣泛應用。血壓測量模塊采用示波法測量血壓,也稱為壓力振蕩法。工作過程是先給袖帶充氣,阻斷動脈血流,然后在放氣過程中檢測袖帶內的氣體壓力并提取強脈搏波。
一、血壓測量
測量血壓時,隨著袖帶壓力降低,血管從阻塞變?yōu)閭鲗?,這個過程將在袖帶中產生一系列小脈沖。血壓測量模塊利用示波法測定收縮壓和舒張壓的具體方法有很多,概括起來可分為波形特征法和波動系數(shù)法兩種。波形特征法的基本原理是利用脈搏波包絡的拐點來測量血壓,當它上升時,拐點對應的靜壓是收縮壓,當它下降時,拐點對應的靜壓是舒張壓。這種測量方法個體適應性差,測量精度不穩(wěn)定,已逐漸被波動系數(shù)法所取代。波動系數(shù)法也稱為“歸一化法”,通過將脈搏波振蕩信號的幅度與信號的峰值進行比較來歸一化,并通過確定收縮壓和舒張壓的歸一化系數(shù)來識別收縮壓和舒張壓。
二、硬件電路
1、氣動部分
氣動回路由袖帶、氣泵、壓力傳感器和放氣閥組成,壓力傳感器輸出的兩路信號分別經過濾波、放大后連接至主控制器的兩路A/D,完成靜壓信號和脈沖信號的測量;氣泵和放氣閥由主控制器通過驅動芯片直接控制,測量時完成充放氣。
2、壓力傳感部分
人體生理信號的特點是低頻小信號,通常在μV到mV級別,頻率范圍為0到300Hz,信噪比較低,因此傳感器的選擇要具有良好的性能。
3、過濾器擴展部分
壓力傳感器發(fā)出的信號是脈沖信號和靜壓信號的混合信號,還混合有高頻干擾和外界的直流或低頻干擾。靜壓信號是低頻信號,頻率小于或等于0.04Hz。脈沖信號的頻率一般為1Hz左右,將混合信號分為兩部分,一部分經過低通濾波電路,連接A/D轉換器進行模數(shù)轉換,得到靜壓信號數(shù)據(jù);另一部分經過另一個濾波器擴展電路,然后進行模數(shù)轉換,得到擴展后的脈沖信號數(shù)據(jù)。該電路能提取所需的脈沖信號,還能對微弱的脈沖信號進行放大。脈搏信號的強度因人而異,但一般在1至3毫米汞柱之間。
4、功能優(yōu)勢
①采用低功耗設計,由2節(jié)AAA電池供電,供電電壓/DC3V
②電流消耗
氣泵充氣狀態(tài):32mA
三放氣及放氣測量狀態(tài):21mA
休眠狀態(tài):20uA
③采用微電子氣泵控制系統(tǒng),全自動加壓/泄壓,自動完成血壓/脈搏測量,并顯示測量結果。
以上是血壓測量模塊的血壓和脈搏判斷方法,心率是指心臟每分鐘跳動的次數(shù),由于心臟與脈搏一起跳動,因此可以在測量血壓的同時測量心率。測量心率的關鍵是確定脈搏波的峰值,然后根據(jù)對應時間內脈搏波的數(shù)量計算出心率。