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电子血压计的设计要点

发布时间: 2021-12-05 00:03:07      来源:

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随着人们生活水平的提高,医疗监护设备开始逐步进入家庭,血压计即为一种常见的家庭用医疗装置。血压计主要利用一个充气袖带和监听设备,通过侦听的方式测量血压;也可以利用压力传感器测量血压。这种血压计可以通过

随着人们生活水平的提高,医疗监护设备开始逐步进入家庭血压计即为一种常见的家庭用医疗装置。血压计主要利用一个充气袖带和监听设备,通过侦听的方式测量血压;也可以利用压力传感器测量血压。这种血压计可以通过两种途径实现:对袖带手动充气,利用听诊器监听动脉壁发出的声音(听诊法);或者在血压计内部嵌入一个压力传感器,对动脉壁的振动进行测量(振量法)。

自动检测血压计有两种类型:上臂式血压计和腕式血压计。上臂式血压计包含一个气囊,测量时将其缠缚于上臂。充气袖带通过一条皮管连接到放置在手臂附近的监视器。腕式血压计尺寸较小,整个装置可以缠绕在手腕上,因此,这类产品对尺寸的要求比较严格。有些上臂式血压计需要手动充气,但目前市场上的多数上臂式和腕式血压计都采用了全自动设计。

测量技术:自动电子血压计首先对袖带充气使其具有足够的压力,从而阻止血液在局部主动脉的流动。随着压力逐渐释放,当血液开始流过动脉时,测量到的压力值为心脏收缩压。同时还可以监测到脉搏跳动的速率。继续缓慢放气,使袖带内压力逐渐降低,当袖带压力降低到等于或稍低于舒张压时,血流又恢复畅通,此时测量到的数值相当于心脏的舒张压。由此完成一次完整的测量周期,整个过程由装置中的泵、充气袖带、电子阀和压力传感器完成。

压力传感器产生的信号经过运算放大器或仪表放大器调理后送入ADC。然后,针对不同类型的传感器和监视器,采用适当的方法在数字域计算心脏收缩压、舒张压和脉搏速率,并将得到的结果显示在液晶屏上,通常还会将数据和对应的时间/日期存储到非易失存储器内。

数据接口

有些血压计能够把数据上传到计算机,以便进行更深入的分析和后期测量跟踪,可以通过USB接口传输数据。可以选择一个分立的USB收发器,也可以选择内置这种收发器微控制器。

语音提示:血压计的音频提示可以是简单的蜂鸣声,也可以采用高端语音提示。简单的蜂鸣器可以利用微控制器的一个或两个脉宽调制(PWM)输出端口驱动;对于高级语音提示功能电路,可以选择音频数/模转换器和放大器处理音频信号。

电源管理:上臂式血压计通常采用4节AAA碱性电池供电,腕式血压计大多采用2节AAA碱性电池供电。血压计泵和模拟电路要求5V或3.3V供电,数字电路根据具体采用的测量技术选择3.3V或1.8V供电。由此,一个典型的上臂式血压计需要一路升/降压开关电源为泵/模拟电路提供5V电源,另外还需要一路低压差线性稳压器(LDO)为数字电路供电。典型的腕式血压计则采用升压转换器提供泵/模拟电路所需的3.3V电源,利用一个LDO将输入电压转换到1.8V,为数字电路供电。

为了延长电池使用寿命,血压计步工作时可以关断电源,而只维持实时时钟(RTC)有效并可快速恢复血压计的工作状态。

显示与背光:血压计大多使用简单的段式LCD显示器,其中包含100段或更少的段码,LCD驱动器通常集成在微控制器内部。利用一个或两个白光LED或EL灯提供背光源。腕式血压计可以采用开关电源拓扑提供白光LED驱动,上臂式血压计则可采用线性稳压器提供白光LED驱动。

微控制器:血压计功能电路的核心是微控制器,Maxim开发的MAXQ2010微控制器是一款低功耗、16位器件,包含高性能12位多路ADC和LCD接口。配合高性能、低功耗混合信号集成电路,可以理想地用于血压计设计。器件具有64KB闪存、2KB RAM、3个16位定时器和2个通用同步/异步接收器/发送器(USART)。闪存有助于原型开发和量产,对于成本要求严格的大批量生产的产品,可以选择掩模ROM版本。微控制器工作于2.7V至3.6V电源。为实现低功耗性能,MAXQ2010包含低功耗睡眠模式,可以有选择地关闭外围器件,并有多种省电模式。

静电放电:所有血压计监视器必须通过IEC 61000-4-2的静电放电(ESD)测试要求,可以利用内置ESD保护的器件,或者采用ESD保护线对暴露在接口位置的线路加以保护。

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(文/小编)
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