常見(jiàn)家庭用醫療裝置電子血壓計的設計要點(diǎn)解析

隨著(zhù)人們生活水平的提高，醫療監護設備開(kāi)始逐步進(jìn)入家庭，血壓計即為一種常見(jiàn)的家庭用醫療裝置。血壓計主要利用一個(gè)充氣袖帶和監聽(tīng)設備，通過(guò)偵聽(tīng)的方式測量血壓；也可以利用壓力傳感器測量血壓。這種血壓計可以通過(guò)兩種途徑實(shí)現：對袖帶手動(dòng)充氣，利用聽(tīng)診器監聽(tīng)動(dòng)脈壁發(fā)出的聲音（聽(tīng)診法）；或者在血壓計內部嵌入一個(gè)壓力傳感器，對動(dòng)脈壁的振動(dòng)進(jìn)行測量（振量法）。

　　自動(dòng)檢測血壓計有兩種類(lèi)型：上臂式血壓計和腕式血壓計。上臂式血壓計包含一個(gè)氣囊，測量時(shí)將其纏縛于上臂。充氣袖帶通過(guò)一條皮管連接到放置在手臂附近的監視器。腕式血壓計尺寸較小，整個(gè)裝置可以纏繞在手腕上，因此，這類(lèi)產(chǎn)品對尺寸的要求比較嚴格。有些上臂式血壓計需要手動(dòng)充氣，但目前市場(chǎng)上的多數上臂式和腕式血壓計都采用了全自動(dòng)設計。

　　測量技術(shù)：自動(dòng)電子血壓計首先對袖帶充氣使其具有足夠的壓力，從而阻止血液在局部主動(dòng)脈的流動(dòng)。隨著(zhù)壓力逐漸釋放，當血液開(kāi)始流過(guò)動(dòng)脈時(shí)，測量到的壓力值為心臟收縮壓。同時(shí)還可以監測到脈搏跳動(dòng)的速率。繼續緩慢放氣，使袖帶內壓力逐漸降低，當袖帶壓力降低到等于或稍低于舒張壓時(shí)，血流又恢復暢通，此時(shí)測量到的數值相當于心臟的舒張壓。由此完成一次完整的測量周期，整個(gè)過(guò)程由裝置中的泵、充氣袖帶、電子閥和壓力傳感器完成。

　　壓力傳感器產(chǎn)生的信號經(jīng)過(guò)運算放大器或儀表放大器調理后送入ADC。然后，針對不同類(lèi)型的傳感器和監視器，采用適當的方法在數字域計算心臟收縮壓、舒張壓和脈搏速率，并將得到的結果顯示在液晶屏上，通常還會(huì )將數據和對應的時(shí)間/日期存儲到非易失存儲器內。

　　數據接口

　　有些血壓計能夠把數據上傳到計算機，以便進(jìn)行更深入的分析和后期測量跟蹤，可以通過(guò)USB接口傳輸數據?？梢赃x擇一個(gè)分立的USB收發(fā)器，也可以選擇內置這種收發(fā)器微控制器。

　　語(yǔ)音提示：血壓計的音頻提示可以是簡(jiǎn)單的蜂鳴聲，也可以采用高端語(yǔ)音提示。簡(jiǎn)單的蜂鳴器可以利用微控制器的一個(gè)或兩個(gè)脈寬調制（PWM）輸出端口驅動(dòng)；對于高級語(yǔ)音提示功能電路，可以選擇音頻數/模轉換器和放大器處理音頻信號。

　　電源管理：上臂式血壓計通常采用4節AAA堿性電池供電，腕式血壓計大多采用2節AAA堿性電池供電。血壓計泵和模擬電路要求5V或3.3V供電，數字電路根據具體采用的測量技術(shù)選擇3.3V或1.8V供電。由此，一個(gè)典型的上臂式血壓計需要一路升/降壓開(kāi)關(guān)電源為泵/模擬電路提供5V電源，另外還需要一路低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）為數字電路供電。典型的腕式血壓計則采用升壓轉換器提供泵/模擬電路所需的3.3V電源，利用一個(gè)LDO將輸入電壓轉換到 1.8V，為數字電路供電。

　　為了延長(cháng)電池使用壽命，血壓計步工作時(shí)可以關(guān)斷電源，而只維持實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）有效并可快速恢復血壓計的工作狀態(tài)。

　　顯示與背光：血壓計大多使用簡(jiǎn)單的段式LCD顯示器，其中包含100段或更少的段碼，LCD驅動(dòng)器通常集成在微控制器內部。利用一個(gè)或兩個(gè)白光LED或EL 燈提供背光源。腕式血壓計可以采用開(kāi)關(guān)電源拓撲提供白光LED驅動(dòng)，上臂式血壓計則可采用線(xiàn)性穩壓器提供白光LED驅動(dòng)。

　　微控制器：血壓計功能電路的核心是微控制器，Maxim開(kāi)發(fā)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