试论电子血压计的构造与维护

[关键词]电子血压计;硬件结构;软件流程;维护

电子血压计是利用现代电子技术与血压间接测量原理进行血压测量的医疗设备。电子血压计有臂式和腕式之分。电子血压计现已成为家庭自测血压的主要工具。

一、电子血压计的硬件结构及软件流程

(一)电子血压计的工作原理

电子血压计主要工作原理为:PWM输出控制气泵充气/漏气调整袖带内气压;一路ADC采样袖带内气压直流分量以便取得收缩压和舒张压;一路ADC采样袖带内气压交流分量经分析计算分析后确定收缩压和舒张压的瞬态时间位置;接收血压脉冲信号触发ADCI作;将计算出的收缩压和舒张压结果输出至LCD显示并进行数值的语音提示。一次测量血压的过程为:按激活键单片机PWM输出控制气泵充气至200mmHg高,慢慢以每s约下降smmHg的速度放气。压力传感器输出信号经差分放大器后变单端信号,一路送入单片机ADc监视直流分量,另一路送入0.8Hz二阶高通滤波器滤除直流分量:交流分量经200倍放大后输入38Hz二阶低通滤波器去除电源及皮肤与袖带摩擦的高频噪声和工频干扰,并将此信号维持在0～5V,滤波后的交流分量一路送入血压脉冲触发,然后触发单片机ADC工作,另一路送入单片机ADC计算幅值,先找出最大振幅值Amax,在往前找幅值为0.5Amax的瞬态位置对应血压直流分量即为收缩压,往后找幅值为0.8Amax的瞬态位置对应血压直流分量即为舒张压,将计算出的收缩压和舒张压结果输出至液晶驱动器显示。

(二)硬件结构

选择MicroChip 8位PIC18F85J90 CMOS FLASH 64/80引脚的带LCD驱动的单片机,采用RISC CPU,有75条单字节的指令,既保证了必要的指令效率也兼具了控制芯片成本和简化编程复杂度。电路采用BP01型压力传感器和Intersil运放ISL28413,BP01型压力传感器是为检测血压而专门设计的,主要用于便携式电子血压计,在全量程范围内精度为±1%、零点失调不大于±300μV、测量范围-300～ 300mmHg。ISL28413是常用的4运放TSSOP-14集成电路,ISL28196是常用的单路比较器6脚SOT-23集成电路,具有电源电压范围宽、静态功耗小、低价等优点。液晶显示电路采用ZJM12864BSBD,这是一款低功耗的点阵图形式LCD,显示格式为128点(列)×64点(行),具有多功能指令,很容易与MPu相连。集成语音芯片ISD2560是Winbond公司生产的一款具有较强功能的语音录放芯片,是一种永久记忆型语音录放电路,录音时间为60s,可重复录放10万次(见图1)。

硬件采用MC68HC908LJ12为控制芯片,直接驱动14×4段液晶显示器,电路框图如图1所示。电路使用片内10位A/D转换器,脉搏波和静态压力分两路A/D输入,其中脉搏波是静态压力值(实际上是静态压力值与脉搏波的叠加)经隔直放大得到。电源开采用硬件方式,电源关采用软件控制方式,当电压低于4.0V时报警。采用MPX53作为压力传感器,用来测量脉搏波的振幅及静态压力值。串行口与PC机通信,设定血压计的工作参数。

(三)软件流程

电子血压计的主程序如图2所示。主程序依此调用5个模块:键盘处理模块―判断键盘的当前状态(开/关电源、起动/停止测量、校准状态记忆状态)执行相应的操作。测量模块―MPX53压力传感器的信号经放大送AD1,作为静态血压信号;隔直后经再次放大送AD2,作为脉搏波信号。由于MC68HC908LJ12的AD为10位,因此最高精度可达1/1024。采样后的信号经信号处理模块的处理,最终计算得到收缩压、舒张压和心率。

二、电子血压计的维护

电子血压计测量血压是否准确,是高血压患者关注的一个热点。为了正确使用和维护电子血压计,在购买之后,应仔细阅读使用说明,或请专业人员教你如何使用。要经常检查电池能量是否充足,空气管插头是否松动,以及液晶显示屏上的显示是否正常等情况,以保证测量的准确性。如血压计不常用,必须把电池取出,当电池电力不足时应及时更换。因为不同类型、不同品牌的电子血压计在血压测量范围和对患病人群的适应性上是有差异的。比如,有些电子血压计收缩压(高压)的测量上限为200毫米汞柱(mmHg),舒张压(低压)的测量上限为150毫米汞柱。而有些电子血压计则大于上述测量的上限。又如,智能化的电子血压计比非智能化的电子血压计在适用患病人群上要宽些。在电子血压计允许的血压测量范围和适用患者人群范围内,测量血压是准确的;超出电子血压计的使用范围,则血压测量就不准了或有可能测量不出来。袖带的尺寸对血压测量的准确性影响很大。有的电子血压计袖带使用范围为22～32厘米,使用者的臂围大于或小于袖带使用范围,其血压测量值就可能不准确。也就是说,手臂或手腕太粗或者太细,都会影响测量。上臂式电子血压计与腕式电子血压计测量误差没有明显差异。因为上臂处的动脉血管与手腕处的动脉血管的直径几乎是一样的。而且电子血压计从设计精度到制造精度都是一样的,出厂时每台的检验规格也都是一样。

总之,电子血压计测量血压相对稳定,只要把握血压测量注意事项,缩小两遍测量差值,多测量数遍,则结果会更加满意。电子血压计使用方便、快捷,不需要特殊培训,所以中国高血压联盟也推荐电子血压计,无论在病房、急诊、门诊或家中均可使用。随着科学技术的日新月异,电子血压日趋完善,必将在不久的将来为广大临床工作者和患者所接受。