專利名稱：電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于捆綁在手臂的袖帶，并利用充氣泵、放氣閥、壓力傳感器和相應(yīng)的電子放大和數(shù)字電路以及脈搏波信號(hào)處理算法完成對(duì)血壓測(cè)量的電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法都是采用基于袖帶脈搏波的振蕩方法。人體血壓的無(wú)創(chuàng)測(cè)量方法主要有利用柯氏音的聽診法(簡(jiǎn)稱柯氏音法)和利用袖帶振蕩波的比例系數(shù)法(簡(jiǎn)稱振蕩法)。柯氏音法是有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)護(hù)人員采用醫(yī)用聽診器、水銀壓力計(jì)及袖帶、充/放氣囊通過將袖帶捆綁在受試者上臂的適當(dāng)位置，以聽診器貼近肱動(dòng)脈，以充/放氣囊向袖帶充氣增加壓力直到阻塞手臂的血液流動(dòng)，然后通過充/放氣囊逐步減低袖帶壓力以恢復(fù)手臂的血液流動(dòng)，在這個(gè)過程中手臂的動(dòng)脈血流脈動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由小到大，再由大到小的柯氏音變化，并可借助聽診器和水銀壓力計(jì)來聽取柯氏音的變化以確定收縮壓和舒張壓。目前在電子血壓測(cè)量設(shè)備中絕大多數(shù)是使用了基于振蕩法的血壓測(cè)量方法，基本過程與聽診法極為類似，即也通過袖帶充氣升壓以阻塞手臂的血液流動(dòng)，然后逐漸使袖帶放氣降壓以恢復(fù)手臂的血液流動(dòng)，并監(jiān)測(cè)袖帶內(nèi)的靜態(tài)壓力和因動(dòng)脈血的脈動(dòng)所產(chǎn)生的壓力脈搏波，但計(jì)算方法是通過測(cè)量在放氣過程手臂的動(dòng)脈血流脈動(dòng)變化傳遞到袖帶內(nèi)所產(chǎn)生的壓力脈搏波及其對(duì)應(yīng)的袖帶壓力，可以檢測(cè)到一組幅度從小到大，再由大到小的壓力脈搏波及對(duì)應(yīng)的由大到小的袖帶壓力，并以壓力脈搏波的最大值所對(duì)應(yīng)袖帶壓力為平均壓，再依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值的壓力脈搏波的幅度比例系數(shù)(壓力脈搏波的最大值乘以二個(gè)小于1的系數(shù)得到的二個(gè)幅度值所對(duì)應(yīng)的袖帶壓力分別為收縮壓和舒張壓，如0.7)來向袖帶壓高的方向推算出收縮壓，而向袖帶壓低的方向推算出舒張壓(簡(jiǎn)稱基于袖帶振蕩脈搏幅度的比例系數(shù)法)。電子血壓測(cè)量設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)一般包含(一)檢測(cè)袖帶壓力的壓力傳感器及處理電路，(二)基于袖帶壓力變化的壓力脈搏波處理電路，(三)過壓力檢測(cè)傳感器及放大、保護(hù)處理電路，(四)袖帶、控制放氣閥、充氣泵與壓力傳感器連接的氣路及充、放氣控制，(五)模/數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機(jī)系統(tǒng)，(六)電源部分。其中測(cè)量過程中壓力脈搏波和袖帶壓力的檢測(cè)可以放在充氣后的放氣階段或充氣階段，放氣階段的放氣形式可以是連續(xù)均勻放氣(即以3-5mmHg均勻壓力遞減，同時(shí)檢測(cè)壓力脈搏波)，也可以是臺(tái)階放氣(即以5-10mmHg的臺(tái)階逐次減低袖帶壓力，在每個(gè)壓力臺(tái)階上檢測(cè)壓力脈搏波)，每次臺(tái)階壓力減低的大小將根據(jù)檢測(cè)到的脈搏波幅度和當(dāng)前的袖帶壓來確定。連續(xù)均勻放氣形式將增加血壓測(cè)量過程的時(shí)間，對(duì)手臂運(yùn)動(dòng)、體位變化的影響也難于克服，抗運(yùn)動(dòng)干擾能力弱，其應(yīng)用受到一定限制，而臺(tái)階放氣形式將減少血壓測(cè)量時(shí)間，并能克服由于手臂運(yùn)動(dòng)、體位變化等引發(fā)的干擾，具備較好的抗干擾能力，所以很多公司在血壓測(cè)量中大多采用臺(tái)階放氣形式。其不足之處是1.壓力、脈搏波信號(hào)檢測(cè)電路較復(fù)雜、無(wú)測(cè)量增益控制。
2.后備的過壓力保護(hù)電路不能有準(zhǔn)確的兩個(gè)或多個(gè)過壓力點(diǎn)設(shè)置，對(duì)壓力傳感器的適應(yīng)能力不好。

發(fā)明內(nèi)容
本項(xiàng)發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種優(yōu)化了模塊模擬信號(hào)的處理電路結(jié)構(gòu)，改善袖帶壓力和脈博波電路的共模仰制能力，增加脈搏波電路的增益控制從而改善了新生兒血壓測(cè)量的適用范圍，增加多個(gè)可調(diào)的過壓力保護(hù)點(diǎn)設(shè)置，改善了過壓力保護(hù)電路對(duì)不同預(yù)期用途的適應(yīng)性，同時(shí)也增加過壓力保護(hù)電路對(duì)壓力傳感器的適應(yīng)能力；本發(fā)明的另一目的是配合硬件電路改進(jìn)重新設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟件，共同完成基于袖帶脈搏波的振蕩方法的電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達(dá)到這種電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，它具有單片機(jī)及外圍存儲(chǔ)與控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、袖帶壓力放大電路與脈搏波放大電路、袖帶壓過壓保護(hù)電路，與袖帶壓力傳感器、快、慢放氣閥和充氣泵相連的氣路，其特殊之處在于脈搏波信號(hào)處理算法對(duì)血壓測(cè)量執(zhí)行如下步驟(1)當(dāng)系統(tǒng)加電后，通過系統(tǒng)加載后首先調(diào)用初始化程序完成對(duì)系統(tǒng)硬件的常規(guī)檢測(cè)和正常工作狀態(tài)的設(shè)置，進(jìn)一步與上位機(jī)完成握手后轉(zhuǎn)入主程序，等待命令；(2)主程序模塊隨時(shí)在查詢當(dāng)前所得到的命令，并根據(jù)這個(gè)命令執(zhí)行下一步的操作，也可以中止當(dāng)前的操作，返回主程序模塊恢復(fù)等待狀態(tài)；(3)串口通訊程序模塊通過串口完成上、下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，命令設(shè)置與應(yīng)答隨時(shí)查詢串口緩存中是否有收到的內(nèi)容或需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，一旦有馬上啟動(dòng)發(fā)送或接受子程序指令；(4)測(cè)量狀態(tài)與模式轉(zhuǎn)換程序模塊將根據(jù)當(dāng)前收到的上位機(jī)命令來調(diào)整當(dāng)前設(shè)置狀態(tài)和測(cè)量模式；(5)血壓測(cè)量模塊完成對(duì)袖帶的充氣、放氣，測(cè)量狀態(tài)監(jiān)測(cè)與判斷、袖帶壓力和脈搏波的分析與處理、最后完成血壓的計(jì)算；(6)數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理程序模塊實(shí)時(shí)進(jìn)行袖帶壓力和脈搏波信號(hào)的采集和預(yù)處理，同時(shí)對(duì)脈搏波進(jìn)行基準(zhǔn)波的識(shí)別和幅度的計(jì)算、存儲(chǔ)；(7)出錯(cuò)處理程序模塊將根據(jù)不同的錯(cuò)誤信息輸入返回不同錯(cuò)誤信息代碼，并通知系統(tǒng)主程序。
主程序模塊將根據(jù)不同的測(cè)量模式，調(diào)用血壓測(cè)量控制程序模塊，啟動(dòng)后首先進(jìn)行充氣過程，并在過程中對(duì)袖帶類型進(jìn)行判斷，當(dāng)袖帶壓力充到預(yù)定的目標(biāo)壓力后，逐步按預(yù)定的放氣臺(tái)階方式進(jìn)行臺(tái)階放氣，并根據(jù)當(dāng)前袖帶壓力和放氣狀態(tài)進(jìn)行放氣狀態(tài)的調(diào)整，同步檢測(cè)各個(gè)臺(tái)階上的袖帶壓力和脈搏波，同時(shí)也對(duì)當(dāng)前的測(cè)量時(shí)間、袖帶壓力變化等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與判斷，確認(rèn)測(cè)量是否繼續(xù)或異常終止，當(dāng)采集到的袖帶壓力和脈搏波達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)后終止臺(tái)階放氣過程，測(cè)量過程正常結(jié)束，對(duì)脈搏波進(jìn)行插值、平滑、擬合處理，最后根據(jù)比例系數(shù)法首先計(jì)算平均壓，再計(jì)算收縮亞和舒張壓，并將結(jié)果通知上位機(jī)，系統(tǒng)返回主程序。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達(dá)到該裝置的電路主要包括袖帶壓力、脈搏信號(hào)及信號(hào)檢測(cè)電路和后備的過壓力保護(hù)電路，其袖帶1分別與壓力傳感器29相連，其中主信道為壓力傳感器2的輸出連接到儀表放大器3完成靜態(tài)袖帶壓力的放大，儀表放大器3輸出端的一路通過適當(dāng)?shù)姆謮汉蜑V波后直接接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器8，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)袖帶壓力的數(shù)據(jù)采集，而從儀表放大器3輸出端的另一路脈搏波經(jīng)過電容17隔離后輸入給兩級(jí)反相比例放大器45來實(shí)現(xiàn)脈搏波的信號(hào)放大，同時(shí)在反相運(yùn)算放大器5上還連接了程控的增益選擇12，確保在不同應(yīng)用模式下(成人/新生兒)設(shè)置有不同的增益，之后將所得到脈搏波信號(hào)6再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器8，完成脈搏波的數(shù)據(jù)采集；后備的壓力檢測(cè)信道是由壓力傳感器9所連接的運(yùn)算放大器100及后續(xù)比較器11組成，用于檢測(cè)袖帶壓力是否超過預(yù)定的保護(hù)壓力點(diǎn)，確保受試者的安全，其中壓力傳感器9以差分形式輸入到差分放大器10，這個(gè)差分放大器10是由兩個(gè)同相比例放大器100組成的具有差分輸入/輸出的放大電路，完成靜態(tài)袖帶壓力的放大，這個(gè)放大電路的兩個(gè)輸出端分別連接到后續(xù)比較器11的兩個(gè)輸入端，同時(shí)在這個(gè)后續(xù)比較器11的同相輸入端接入多個(gè)可調(diào)的參考電壓15，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)過壓點(diǎn)保護(hù)的準(zhǔn)確狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不用應(yīng)用模式下期望設(shè)置不同過壓保護(hù)點(diǎn)的需求，而后續(xù)比較器11的輸出狀態(tài)改變將輸入到微處理器16做進(jìn)一步的處理，通訊接口21為中央微處理器16與上位機(jī)聯(lián)系通道，袖帶1通過氣路轉(zhuǎn)接器分別接入快放閥14、慢放閥13，而快放閥14和慢放閥13通過接入閥控制電路19受到中央微處理器16控制，抽氣泵18也是通過氣路轉(zhuǎn)接器接入袖帶1，再通過接入泵控制電路20受到中央微處理器16的控制。
上述框圖的實(shí)際電路原理圖如圖所示，具體描述為主信號(hào)通道的壓力傳感器S1的輸出經(jīng)引線1、引線3接入儀表放大器U4的端口2、端口3，壓力傳感器S1的輸入引線4接入運(yùn)算放大器U1的端口1，壓力傳感器S1的引線2與引線5并聯(lián)接入運(yùn)算放大器U1-1的端口3，運(yùn)算放大器U1引腳4接地，引腳8接電源Vcc并通過電容C1接地AGND，壓力傳感器S1的引腳6接地，儀表放大器U4的引腳1接電阻R1后接入儀表放大器U4的引腳8，儀表放大器U4的引腳7接電源Vcc，并通過電容C2接地，儀表放大器U4的引腳4接地，儀表放大器U4的引腳5同時(shí)接在電阻R2和R3，其中R2的一端接Vcc，R3的一端接地，儀表放大器U4的輸出腳6分兩路，一路通過電位器RW1與電阻R4串連分壓輸出到電阻R7，并接電容C4到地，同時(shí)節(jié)點(diǎn)120作為袖帶壓的輸出CuffPress，另一路通過隔直電容C3連接電阻R5，并通過R5輸入到運(yùn)算放大器U1-2的引腳6，同時(shí)在電容C3和電阻R5結(jié)點(diǎn)60分出一路并通過電阻R6接入模擬開關(guān)U7的引腳4，而模擬開關(guān)U7的引腳3又連接到運(yùn)算放大器U1-2的引腳6，通過模擬開關(guān)U7的控制來實(shí)現(xiàn)電阻R5與R6并聯(lián)或斷開以完成對(duì)運(yùn)算放大器U1-2的增益控制，U7的引腳9接STEP來自CPU的一個(gè)端口，運(yùn)算放大器U1-2的引腳6通過電阻R8和電容C5并聯(lián)后與引腳7連接，而引腳5接Vrefl，運(yùn)算放大器U1-2的引腳7的一路通過R9接入運(yùn)算放大器U2-1的引腳2，另一路通過R10接入模擬開關(guān)U7的引腳15，而模擬開關(guān)U7的引腳1又連接到運(yùn)算放大器U2-1的引腳2，通過模擬開關(guān)U7的控制來實(shí)現(xiàn)電阻R9與R10并聯(lián)或斷開以完成對(duì)運(yùn)算放大器U2-1的增益控制，運(yùn)算放大器U2-1的引腳2通過電阻R11和電容C6并聯(lián)后接入引腳1，運(yùn)算放大器U2-1引腳4接地，引腳8接電源Vcc，并通過C15接地，引腳3接Vref2，運(yùn)算放大器U2-1的輸出引腳1接電阻R12到節(jié)點(diǎn)110實(shí)現(xiàn)脈搏波的輸出，而節(jié)點(diǎn)110通過電容C7接地。過壓保護(hù)信號(hào)通道是由壓力傳感器S2的引腳1通過R13與電源輸入VI連接，而節(jié)點(diǎn)180又通過穩(wěn)壓管D1與電容C10并聯(lián)接地AGND，壓力傳感器S2的引腳3也接地AGND，壓力傳感器S2的引腳4接到運(yùn)算放大器U3-1的引腳3，運(yùn)算放大器U3-1的引腳2通過電阻R19接到引腳1，這個(gè)引腳2同時(shí)還通過電阻R18與電位器RW3串連后連接到運(yùn)算放大器U3-2的引腳6，壓力傳感器S2的引腳2接到運(yùn)算放大器U3-2的引腳6，這個(gè)引腳6通過電阻R20接到引腳7，運(yùn)算放大器U3的引腳1通過電阻R21連接到運(yùn)算放大器U2-2的引腳6，引腳6又通過電阻R23連接到模擬開關(guān)U7的引腳14，并進(jìn)一步通過U7的引腳13或12分別連接到參考電壓V1.25和V2.5，運(yùn)算放大器U3-2的引腳7通過R22與運(yùn)算放大器U2-2的引腳5連接，同時(shí)運(yùn)算放大器U2-2的引腳5又通過電阻R24和電阻R25分別與地GND和引腳7相連接，運(yùn)算放大器U2-2的引腳5和引腳6之間通過電容C13相連，運(yùn)算放大器U2-2的引腳7通過電阻R26與場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳1連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳1又通過電阻R27與引腳2連接，并與地AGND接通，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳3通過電阻R28與電源Vcc連接，這個(gè)引腳3同時(shí)也是過壓狀態(tài)的輸出端口。
模擬開關(guān)電路的U7引腳15接電源Vcc，引腳7、8和引腳6接地AGND，引腳9接STEPJ是來自CPU的一個(gè)端口，以完成對(duì)引腳4與引腳3或引腳5的連接和斷開，引腳10和引腳11并聯(lián)后連接到AN_MODE是來自CPU一個(gè)端口，以完成引腳15連接到引腳1或引腳2，引腳14連接到引腳13或引腳12的同步切換。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.優(yōu)化袖帶壓和脈搏波檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)，提高電路的共模抑制比的能力，增加電路的增益設(shè)置可改善新生兒的血壓測(cè)量適應(yīng)范圍。
2.優(yōu)化了過壓保護(hù)電路對(duì)壓力傳感器的適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)多個(gè)過壓力點(diǎn)保護(hù)的準(zhǔn)確設(shè)置，增強(qiáng)電路對(duì)不同應(yīng)用范圍的過壓保護(hù)的安全保證。


圖1是本發(fā)明主要電路結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是說明數(shù)字計(jì)算機(jī)中央處理機(jī)基本單元的方框圖。
圖3是說明本發(fā)明最佳實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。
圖4是本發(fā)明的電路圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述請(qǐng)參閱圖1、圖4，該發(fā)明裝置的電路結(jié)構(gòu)主要包括袖帶壓力、脈搏信號(hào)、信號(hào)檢測(cè)電路、后備的過壓力保護(hù)電路、充氣泵和放氣閥控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字系統(tǒng)電路等主要部件，其中具體的信號(hào)通路袖帶1分別與壓力傳感器29相連，其中主信道為壓力傳感器2的輸出連接到儀表放大器3完成靜態(tài)袖帶壓力的放大，儀表放大器3輸出端的一路通過適當(dāng)?shù)姆謮汉蜑V波后直接接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器8，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)袖帶壓力的數(shù)據(jù)采集，而從儀表放大器3輸出端的另一路脈搏波經(jīng)過電容17隔離后輸入給兩級(jí)反相比例放大器45來實(shí)現(xiàn)脈搏波的信號(hào)放大，同時(shí)在反相運(yùn)算放大器5上還連接了程控的增益選擇12，確保在不同應(yīng)用模式下(成人/新生兒)設(shè)置有不同的增益，之后將所得到脈搏波信號(hào)6再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器8，完成脈搏波的數(shù)據(jù)采集；后備的壓力檢測(cè)信道是由壓力傳感器9所連接的運(yùn)算放大器100及后續(xù)比較器11組成，用于檢測(cè)袖帶壓力是否超過預(yù)定的保護(hù)壓力點(diǎn)，確保受試者的安全，其中壓力傳感器9以差分形式輸入到差分放大器10，這個(gè)差分放大器10是由兩個(gè)同相比例放大器100組成的具有差分輸入/輸出的放大電路，完成靜態(tài)袖帶壓力的放大，這個(gè)放大電路的兩個(gè)輸出端分別連接到后續(xù)比較器11的兩個(gè)輸入端，同時(shí)在這個(gè)后續(xù)比較器11的同相輸入端接入多個(gè)可調(diào)的參考電壓15，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)過壓點(diǎn)保護(hù)的準(zhǔn)確狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不用應(yīng)用模式下期望設(shè)置不同過壓保護(hù)點(diǎn)的需求，而后續(xù)比較器11的輸出狀態(tài)改變將輸入到微處理器16做進(jìn)一步的處理，通訊接口21為中央微處理器16與上位機(jī)聯(lián)系通道，袖帶1通過氣路轉(zhuǎn)接器分別接入快放閥14、慢放閥13，而快放閥14和慢放閥13通過接入閥控制電路19受到中央微處理器16控制，抽氣泵18也是通過氣路轉(zhuǎn)接器接入袖帶1，再通過接入泵控制電路20受到中央微處理器16的控制。
主信號(hào)通道的壓力傳感器S1的輸出經(jīng)引線1、引線3接入儀表放大器U4的端口2、端口3，壓力傳感器S1的輸入引線4接入運(yùn)算放大器U1的端口1，壓力傳感器S1的引線2與引線5并聯(lián)接入運(yùn)算放大器U1-1的端口3，運(yùn)算放大器U1引腳4接地，引腳8接電源Vcc并通過電容C1接地AGND，壓力傳感器S1的引腳6接地，儀表放大器U4的引腳1接電阻R1后接入儀表放大器U4的引腳8，儀表放大器U4的引腳7接電源Vcc，并通過電容C2接地，儀表放大器U4的引腳4接地，儀表放大器U4的引腳5同時(shí)接在電阻R2和R3，其中R2的一端接Vcc，R3的一端接地，儀表放大器U4的輸出腳6分兩路，一路通過電位器RW1與電阻R4串連分壓輸出到電阻R7，并接電容C4到地，同時(shí)節(jié)點(diǎn)120作為袖帶壓的輸出CuffPress，另一路通過隔直電容C3連接電阻R5，并通過R5輸入到運(yùn)算放大器U1-2的引腳6，同時(shí)在電容C3和電阻R5結(jié)點(diǎn)60分出一路并通過電阻R6接入模擬開關(guān)U7的引腳4，而模擬開關(guān)U7的引腳3又連接到運(yùn)算放大器U1-2的引腳6，通過模擬開關(guān)U7的控制來實(shí)現(xiàn)電阻R5與R6并聯(lián)或斷開以完成對(duì)運(yùn)算放大器U1-2的增益控制，U7的引腳9接STEP來自CPU的一個(gè)端口，運(yùn)算放大器U1-2的引腳6通過電阻R8和電容C5并聯(lián)后與引腳7連接，而引腳5接Vrefl，運(yùn)算放大器U1-2的引腳7的一路通過R9接入運(yùn)算放大器U2-1的引腳2，另一路通過R10接入模擬開關(guān)U7的引腳15，而模擬開關(guān)U7的引腳1又連接到運(yùn)算放大器U2-1的引腳2，通過模擬開關(guān)U7的控制來實(shí)現(xiàn)電阻R9與R10并聯(lián)或斷開以完成對(duì)運(yùn)算放大器U2-1的增益控制，運(yùn)算放大器U2-1的引腳2通過電阻R11和電容C6并聯(lián)后接入引腳1，運(yùn)算放大器U2-1引腳4接地，引腳8接電源Vcc，并通過C15接地，引腳3接Vref2，運(yùn)算放大器U2-1的輸出引腳1接電阻R12到節(jié)點(diǎn)110實(shí)現(xiàn)脈搏波的輸出，而節(jié)點(diǎn)110通過電容C7接地。
過壓保護(hù)信號(hào)通道是由壓力傳感器S2的引腳1通過R13與電源輸入VI連接，而節(jié)點(diǎn)180又通過穩(wěn)壓管D1與電容C10并聯(lián)接地AGND，壓力傳感器S2的引腳3也接地AGND，壓力傳感器S2的引腳4接到運(yùn)算放大器U3-1的引腳3，運(yùn)算放大器U3-1的引腳2通過電阻R19接到引腳1，這個(gè)引腳2同時(shí)還通過電阻R18與電位器RW3串連后連接到運(yùn)算放大器U3-2的引腳6，壓力傳感器S2的引腳2接到運(yùn)算放大器U3-2的引腳6，這個(gè)引腳6通過電阻R20接到引腳7，運(yùn)算放大器U3的引腳1通過電阻R21連接到運(yùn)算放大器U2-2的引腳6，引腳6又通過電阻R23連接到模擬開關(guān)U7的引腳14，并進(jìn)一步通過U7的引腳13或12分別連接到參考電壓V1.25和V2.5，運(yùn)算放大器U3-2的引腳7通過R22與運(yùn)算放大器U2-2的引腳5連接，同時(shí)運(yùn)算放大器U2-2的引腳5又通過電阻R24和電阻R25分別與地GND和引腳7相連接，運(yùn)算放大器U2-2的引腳5和引腳6之間通過電容C13相連，運(yùn)算放大器U2-2的引腳7通過電阻R26與場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳1連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳1又通過電阻R27與引腳2連接，并與地AGND接通，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳3通過電阻R28與電源Vcc連接，這個(gè)引腳3同時(shí)也是過壓狀態(tài)的輸出端口。
另外，模擬開關(guān)電路的U7引腳15接電源Vcc，引腳7、8和引腳6接地AGND，引腳9接STEPJ是來自CPU的一個(gè)端口，以完成對(duì)引腳4與引腳3或引腳5的連接和斷開，引腳10和引腳11并聯(lián)后連接到AN_MODE是來自CPU一個(gè)端口，以完成引腳15連接到引腳1或引腳2，引腳14連接到引腳13或引腳12的同步切換。
最后是上述電路的供電系統(tǒng)，外界輸入電源VI，接入三端穩(wěn)壓器U5的引腳3，U5的引腳2接地AGNG，U5的引腳1通過電容C8、C9并聯(lián)后接地，同時(shí)也是電源的輸出Vcc，提供所有Vcc的應(yīng)用，精密穩(wěn)壓基準(zhǔn)U6的引腳1接Vcc，同時(shí)通過電容C11與地相連，并接在引腳3上，U6的引腳2是基準(zhǔn)V2.5的輸出，并分成兩路，一路是由電阻R14、R15、R16、R17串連后接地，形成基準(zhǔn)Verfl、Vref2、Vref3，另一路是由電容C12、電位器RW2并聯(lián)后接地，其中RW2的中間抽頭分壓出基準(zhǔn)V1.25。
圖2、圖3說明了本發(fā)明運(yùn)作算法的流程圖。
請(qǐng)參閱圖2，脈搏波信號(hào)處理算法對(duì)血壓測(cè)量執(zhí)行如下步驟(1)當(dāng)系統(tǒng)加電后，通過系統(tǒng)加載后首先調(diào)用初始化程序完成對(duì)系統(tǒng)硬件的常規(guī)檢測(cè)和正常工作狀態(tài)的設(shè)置，進(jìn)一步與上位機(jī)完成握手后轉(zhuǎn)入主程序，等待命令；(2)主程序模塊隨時(shí)在查詢當(dāng)前所得到的命令，并根據(jù)這個(gè)命令執(zhí)行下一步的操作，也可以中止當(dāng)前的操作，返回主程序模塊恢復(fù)等待狀態(tài)；(3)串口通訊程序模塊通過串口完成上、下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，命令設(shè)置與應(yīng)答隨時(shí)查詢串口緩存中是否有收到的內(nèi)容或需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，一旦有馬上啟動(dòng)發(fā)送或接受子程序指令；(4)測(cè)量狀態(tài)與模式轉(zhuǎn)換程序模塊將根據(jù)當(dāng)前收到的上位機(jī)命令來調(diào)整當(dāng)前設(shè)置狀態(tài)和測(cè)量模式；
(5)血壓測(cè)量模塊完成對(duì)袖帶的充氣、放氣，測(cè)量狀態(tài)監(jiān)測(cè)與判斷、袖帶壓力和脈搏波的分析與處理、最后完成血壓的計(jì)算；(6)數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理程序模塊實(shí)時(shí)進(jìn)行袖帶壓力和脈搏波信號(hào)的采集和預(yù)處理，同時(shí)對(duì)脈搏波進(jìn)行基準(zhǔn)波的識(shí)別和幅度的計(jì)算、存儲(chǔ)；(7)出錯(cuò)處理程序模塊將根據(jù)不同的錯(cuò)誤信息輸入返回不同錯(cuò)誤信息代碼，并通知系統(tǒng)主程序。
圖3的流程圖指示當(dāng)開始血壓測(cè)量100時(shí)，首先啟動(dòng)充氣泵101，處理器執(zhí)行判斷步驟102，以判斷預(yù)定目標(biāo)壓力達(dá)到否，如果判斷是否定的，則執(zhí)行101啟動(dòng)充氣泵步驟；如果判斷是肯定的，則執(zhí)行步驟103，啟動(dòng)放氣閥開始臺(tái)階放氣；進(jìn)入步驟104，以判斷預(yù)定臺(tái)階放氣時(shí)間是否超限？如果判斷是肯定的，則執(zhí)行步驟105，即測(cè)量結(jié)束并返回壓力異常信息；如果判斷是否定的，則執(zhí)行步驟106，以判斷下一目標(biāo)壓力達(dá)到否？如果判定是否定的，則執(zhí)行步驟107，以判斷當(dāng)前袖帶壓力是否小于目標(biāo)壓力？如果判斷是肯定的，則執(zhí)行步驟108，隨后進(jìn)入步驟103，如果判斷是否定的也同樣進(jìn)入步驟103，如果進(jìn)入步驟106判斷是肯定的則執(zhí)行步驟109，即采集袖帶壓力和相應(yīng)的脈搏波識(shí)別有效的基準(zhǔn)脈搏數(shù)，隨后進(jìn)入步驟110，以判斷采集和存儲(chǔ)的脈搏波是否滿足某個(gè)臺(tái)階的脈搏波計(jì)算要求？如果判斷是否定的，則執(zhí)行步驟109，如果判斷是肯定的則執(zhí)行步驟111，以判斷本次則量的總時(shí)間是否超限？如果判斷是肯定的，則執(zhí)行步驟112，即測(cè)量異常結(jié)果返回超時(shí)信息，如果判斷是否定的，則執(zhí)行步驟113，以判斷臺(tái)階放氣是否結(jié)束？如果判斷是否定的，則執(zhí)行步驟103，如果判斷是肯定的，則執(zhí)行步驟114，計(jì)算平均壓、收縮壓、舒張壓，測(cè)量正常結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，它具有單片機(jī)及外圍存儲(chǔ)與控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、袖帶壓力放大電路與脈搏波放大電路、袖帶壓過壓保護(hù)電路，與袖帶壓力傳感器、快、慢放氣閥和充氣泵相連的氣路，其特征在于脈搏波信號(hào)處理算法對(duì)血壓測(cè)量執(zhí)行如下步驟(1)當(dāng)系統(tǒng)加電后，通過系統(tǒng)加載后首先調(diào)用初始化程序完成對(duì)系統(tǒng)硬件的常規(guī)檢測(cè)和正常工作狀態(tài)的設(shè)置，進(jìn)一步與上位機(jī)完成握手后轉(zhuǎn)入主程序，等待命令；(2)主程序模塊隨時(shí)在查詢當(dāng)前所得到的命令，并根據(jù)這個(gè)命令執(zhí)行下一步的操作，也可以中止當(dāng)前的操作，返回主程序模塊恢復(fù)等待狀態(tài)；(3)串口通訊程序模塊通過串口完成上、下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，命令設(shè)置與應(yīng)答隨時(shí)查詢串口緩存中是否有收到的內(nèi)容或需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，一旦有馬上啟動(dòng)發(fā)送或接受子程序指令；(4)測(cè)量狀態(tài)與模式轉(zhuǎn)換程序模塊將根據(jù)當(dāng)前收到的上位機(jī)命令來調(diào)整當(dāng)前設(shè)置狀態(tài)和測(cè)量模式；(5)血壓測(cè)量模塊完成對(duì)袖帶的充氣、放氣，測(cè)量狀態(tài)監(jiān)測(cè)與判斷、袖帶壓力和脈搏波的分析與處理、最后完成血壓的計(jì)算；(6)數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理程序模塊實(shí)時(shí)進(jìn)行袖帶壓力和脈搏波信號(hào)的采集和預(yù)處理，同時(shí)對(duì)脈搏波進(jìn)行基準(zhǔn)波的識(shí)別和幅度的計(jì)算、存儲(chǔ)；(7)出錯(cuò)處理程序模塊將根據(jù)不同的錯(cuò)誤信息輸入返回不同錯(cuò)誤信息代碼，并通知系統(tǒng)主程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，其特征在于該裝置的電路主要包括袖帶壓力、脈搏信號(hào)及信號(hào)檢測(cè)電路和后備的過壓力保護(hù)電路，其袖帶1分別與壓力傳感器29相連，其中主信道為壓力傳感器2的輸出連接到儀表放大器3完成靜態(tài)袖帶壓力的放大，儀表放大器3輸出端的一路通過適當(dāng)?shù)姆謮汉蜑V波后直接接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器8，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)袖帶壓力的數(shù)據(jù)采集，而從儀表放大器3輸出端的另一路脈搏波經(jīng)過電容17隔離后輸入給兩級(jí)反相比例放大器45來實(shí)現(xiàn)脈搏波的信號(hào)放大，同時(shí)在反相運(yùn)算放大器5上還連接了程控的增益選擇12，確保在不同應(yīng)用模式下(成人/新生兒)設(shè)置有不同的增益，之后將所得到脈搏波信號(hào)6再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器8，完成脈搏波的數(shù)據(jù)采集；后備的壓力檢測(cè)信道是由壓力傳感器9所連接的運(yùn)算放大器100及后續(xù)比較器11組成，用于檢測(cè)袖帶壓力是否超過預(yù)定的保護(hù)壓力點(diǎn)，確保受試者的安全，其中壓力傳感器9以差分形式輸入到差分放大器10，這個(gè)差分放大器10是由兩個(gè)同相比例放大器100組成的具有差分輸入/輸出的放大電路，完成靜態(tài)袖帶壓力的放大，這個(gè)放大電路的兩個(gè)輸出端分別連接到后續(xù)比較器11的兩個(gè)輸入端，同時(shí)在這個(gè)后續(xù)比較器11的同相輸入端接入多個(gè)可調(diào)的參考電壓15，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)過壓點(diǎn)保護(hù)的準(zhǔn)確狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不用應(yīng)用模式下期望設(shè)置不同過壓保護(hù)點(diǎn)的需求，而后續(xù)比較器11的輸出狀態(tài)改變將輸入到微處理器16做進(jìn)一步的處理，通訊接口21為中央微處理器16與上位機(jī)聯(lián)系通道，袖帶1通過氣路轉(zhuǎn)接器分別接入快放閥14、慢放閥13，而快放閥14和慢放閥13通過接入閥控制電路19受到中央微處理器16控制，抽氣泵18也是通過氣路轉(zhuǎn)接器接入袖帶1，再通過接入泵控制電路20受到中央微處理器16的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，其特征在于主程序模塊將根據(jù)不同的測(cè)量模式，調(diào)用血壓測(cè)量控制程序模塊，啟動(dòng)后首先進(jìn)行充氣過程，并在過程中對(duì)袖帶類型進(jìn)行判斷，當(dāng)袖帶壓力充到預(yù)定的目標(biāo)壓力后，逐步按預(yù)定的放氣臺(tái)階方式進(jìn)行臺(tái)階放氣，并根據(jù)當(dāng)前袖帶壓力和放氣狀態(tài)進(jìn)行放氣狀態(tài)的調(diào)整，同步檢測(cè)各個(gè)臺(tái)階上的袖帶壓力和脈搏波，同時(shí)也對(duì)當(dāng)前的測(cè)量時(shí)間、袖帶壓力變化等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與判斷，確認(rèn)測(cè)量是否繼續(xù)或異常終止，當(dāng)采集到的袖帶壓力和脈搏波達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)后終止臺(tái)階放氣過程，測(cè)量過程正常結(jié)束，對(duì)脈搏波進(jìn)行插值、平滑、擬合處理，最后根據(jù)比例系數(shù)法首先計(jì)算平均壓，再計(jì)算收縮亞和舒張壓，并將結(jié)果通知上位機(jī)，系統(tǒng)返回主程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，其特征在于主信號(hào)通道的壓力傳感器S1的輸出經(jīng)引線1、引線3接入儀表放大器U4的端口2、端口3，壓力傳感器S1的輸入引線4接入運(yùn)算放大器U1的端口1，壓力傳感器S1的引線2與引線5并聯(lián)接入運(yùn)算放大器U1-1的端口3，運(yùn)算放大器U1引腳4接地，引腳8接電源Vcc并通過電容C1接地AGND，壓力傳感器S1的引腳6接地，儀表放大器U4的引腳1接電阻R1后接入儀表放大器U4的引腳8，儀表放大器U4的引腳7接電源Vcc，并通過電容C2接地，儀表放大器U4的引腳4接地，儀表放大器U4的引腳5同時(shí)接在電阻R2和R3，其中R2的一端接Vcc，R3的一端接地，儀表放大器U4的輸出腳6分兩路，一路通過電位器RW1與電阻R4串連分壓輸出到電阻R7，并接電容C4到地，同時(shí)節(jié)點(diǎn)120作為袖帶壓的輸出CuffPress，另一路通過隔直電容C3連接電阻R5，并通過R5輸入到運(yùn)算放大器U1-2的引腳6，同時(shí)在電容C3和電阻R5結(jié)點(diǎn)60分出一路并通過電阻R6接入模擬開關(guān)U7的引腳4，而模擬開關(guān)U7的引腳3又連接到運(yùn)算放大器U1-2的引腳6，通過模擬開關(guān)U7的控制來實(shí)現(xiàn)電阻R5與R6并聯(lián)或斷開以完成對(duì)運(yùn)算放大器U1-2的增益控制，U7的引腳9接STEP來自中央微處理器的一個(gè)端口，運(yùn)算放大器U1-2的引腳6通過電阻R8和電容C5并聯(lián)后與引腳7連接，而引腳5接Vrefl，運(yùn)算放大器U1-2的引腳7的一路通過R9接入運(yùn)算放大器U2-1的引腳2，另一路通過R10接入模擬開關(guān)U7的引腳15，而模擬開關(guān)U7的引腳1又連接到運(yùn)算放大器U2-1的引腳2，通過模擬開關(guān)U7的控制來實(shí)現(xiàn)電阻R9與R10并聯(lián)或斷開以完成對(duì)運(yùn)算放大器U2-1的增益控制，運(yùn)算放大器U2-1的引腳2通過電阻R11和電容C6并聯(lián)后接入引腳1，運(yùn)算放大器U2-1引腳4接地，引腳8接電源Vcc，并通過C15接地，引腳3接Vref2，運(yùn)算放大器U2-1的輸出引腳1接電阻R12到節(jié)點(diǎn)110實(shí)現(xiàn)脈搏波的輸出，而節(jié)點(diǎn)110通過電容C7接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，其特征在于過壓保護(hù)信號(hào)通道是由壓力傳感器S2的引腳1通過R13與電源輸入VI連接，而節(jié)點(diǎn)180又通過穩(wěn)壓管D1與電容C10并聯(lián)接地AGND，壓力傳感器S2的引腳3也接地AGND，壓力傳感器S2的引腳4接到運(yùn)算放大器U3-1的引腳3，運(yùn)算放大器U3-1的引腳2通過電阻R19接到引腳1，這個(gè)引腳2同時(shí)還通過電阻R18與電位器RW3串連后連接到運(yùn)算放大器U3-2的引腳6，壓力傳感器S2的引腳2接到運(yùn)算放大器U3-2的引腳6，這個(gè)引腳6通過電阻R20接到引腳7，運(yùn)算放大器U3的引腳1通過電阻R21連接到運(yùn)算放大器U2-2的引腳6，引腳6又通過電阻R23連接到模擬開關(guān)U7的引腳14，并進(jìn)一步通過U7的引腳13或12分別連接到參考電壓V1.25和V2.5，運(yùn)算放大器U3-2的引腳7通過R22與運(yùn)算放大器U2-2的引腳5連接，同時(shí)運(yùn)算放大器U2-2的引腳5又通過電阻R24和電阻R25分別與地GND和引腳7相連接，運(yùn)算放大器U2-2的引腳5和引腳6之間通過電容C13相連，運(yùn)算放大器U2-2的引腳7通過電阻R26與場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳1連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳1又通過電阻R27與引腳2連接，并與地AGND接通，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的引腳3通過電阻R28與電源Vcc連接，這個(gè)引腳3同時(shí)也是過壓狀態(tài)的輸出端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，其特征在于模擬開關(guān)電路的U7引腳15接電源Vcc，引腳7、8和引腳6接地AGND，引腳9接STEPJ是來自中央微處理器的一個(gè)端口，以完成對(duì)引腳4與引腳3或引腳5的連接和斷開，引腳10和引腳11并聯(lián)后連接到AN_MODE是來自中央微處理器一個(gè)端口，以完成引腳15連接到引腳1或引腳2，引腳14連接到引腳13或引腳12的同步切換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量裝置，袖帶脈搏波信號(hào)處理算法對(duì)血壓測(cè)量執(zhí)行步驟主程序模塊依不同的測(cè)量模式，調(diào)用血壓測(cè)量程序模塊，啟動(dòng)后充氣，對(duì)袖帶類型進(jìn)行判斷，當(dāng)袖帶壓力充到預(yù)定目標(biāo)壓力后，逐步按預(yù)定的放氣臺(tái)階方式進(jìn)行臺(tái)階放氣，并依當(dāng)前袖帶壓力和放氣狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，同步檢測(cè)各個(gè)臺(tái)階上的袖帶壓力和脈搏波，同時(shí)對(duì)測(cè)量時(shí)間、袖帶壓力變化等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與判斷，確認(rèn)測(cè)量是否繼續(xù)或異常終止，當(dāng)采集到的袖帶壓力和脈搏波達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)后終止臺(tái)階放氣過程，測(cè)量過程正常結(jié)束，對(duì)存儲(chǔ)的脈搏波進(jìn)行插值、平滑、擬合處理，得到脈搏波和對(duì)應(yīng)袖帶壓序列組，依最大幅度的脈搏所對(duì)應(yīng)袖帶壓即為平均壓、比例系數(shù)法先計(jì)算平均壓，再計(jì)算收縮亞和舒張壓，并將結(jié)果通知上位機(jī)。
文檔編號(hào)G06F17/00GK1513417SQ03139708
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月7日
發(fā)明者葉繼倫, 黃曉東, 陶波, 余深衍 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司