单片机电子血压计原理与设计
本次設計采用的是示波器法:
其信號采集端的原理圖如下:
本次設計使用的血壓計傳感器型號:MPS-3117-006GC
本次使用的勻速放氣閥型號:DS-JJE-01 8-10MMHG,聽說可以用線性電磁閥,可控制放氣速度。
另外使用常用的氣泵充氣和常用的電磁閥用來快速放氣。
本次實驗通過測振法實現舒張壓和收縮壓的測量。
示波法,又稱測振法,是通過建立收縮壓Ps、舒張壓Pd、平均壓Pm與袖套壓力波的關系來判別血壓的。其原理是有檢測裝置內的壓力傳感器感知袖帶下的肱動脈最初和最大搏動,將壓力信號轉換為電信號經過放大、濾波處理,提取靜壓直流分量和脈動交流分量,并給予相應的采集處理,獲取所需的被測量。與柯氏音法相比,示波法不依賴與柯氏聽音,抗環境干擾能力強,同時排除了操作者主觀因素的影響,具有較廣的適用范圍。此外,由于脈搏波與血壓有較為穩定的相關性,因此利用示波原理測量的血壓結果比柯氏音法更為準確。
基于放氣過程的示波法測量血壓的原理圖如下圖。當袖帶壓(靜壓)高于收縮壓Ps時,動脈被壓閉,此時因近端脈搏的沖擊而呈現細小的震蕩波;當袖帶壓小于收縮壓Ps時,則波幅增大;當袖帶壓等于平均壓Pm時,動脈血管壁處于去負荷狀態,波幅達到最大值Om;當袖帶壓小于舒張壓Pd以后,動脈血管腔在舒張期已充分擴展,管壁剛性增加,因而波幅維持在較小的水平。因此,只要在氣袖放氣過程中連續測定振蕩波(振蕩波一般呈現近似拋物線的包跡),振蕩波的包絡線所對應的袖帶壓間接地反映了動脈血壓。
在示波法測量中,主要從脈搏波構成的鐘形包絡中識別特征點來獲取血壓值。目前主要采用兩種方法:
方法一,由Geddes提出的固定比率算法。首先尋找脈搏波鐘形包絡的頂點Om,其對應的袖帶壓Pm,即為平均壓;另外,在包絡線上升沿存在一點Os和下降沿存在一點Od,分別對應收縮壓Ps和舒張壓Pd。Os和Od的大小可根據如下經驗公式求得:
Os/Om=0.55 (1.1)
Od/Om=0.82 (1.2)
臨床實際測量中,上述經驗公式中的取值變化范圍較大,式(1.1)為:0.45-0.75;式(1.2)為:0.69~0.89。
方法二:根據包絡Os、Od點的變化陡度較大,而Om變化較小的特點,對脈搏包絡進行微分,從而得到對應的收縮壓Ps、舒張壓Pd、平均壓Pm。
目前設計中大多采用方法一,即由平均壓經過經驗公式(1.1)、(1.2)獲取收縮壓和舒張壓的辦法。
總結
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