脉象血压仪的开发和设计

　　我国中医文化博大精深，脉诊是“望闻问切”中的重要方法，以脉相诊断作为基础，对病人的病情进行观察和大致的估计。通过电子仪器来对脉象进行测量。对于国内脉象测量的的研究现状来说，虽然相关学者进行了较为深入的研究和探讨，但是由于提纯脉象信号的过程较为复杂，易受到非线性变形以及多种干扰的共同影响，导致信号提取完成后一般都产生了根本性的变化，因此在该方面的研究还有待加强。

　　笔者结合自身工作经验，将脉象、心率和血压的测量有机的整合到一起，从而利于临床医学的开展。笔者在研究国内外相关学术著作的基础上，采用了更为先进的智能技术和信号处理技术，最大限度的对非线性变形和脉象提取过程内的噪声干扰进行消除，以提升测量数据的稳定性和准确性。本设计中的脉象血压仪已开发成功，得到了临床验证，脉象提取能够符合设计要求，取得了较好的效果。

　　测量原理简介

　　笔者在本设计中采用摩托罗拉生产的压强传感器MPX50GP，当压强范围控制在0到40KPa之内时，产生20到60mv的输出信号。采用摩托罗拉的MC68HC05SR3单片机来作为微控制器。同时，采取大连东方的EDM 12864B来作为图形点阵列晶。

　　基于血压机械式测量方法，来进行舒张压和收缩压确定方法的设计。通过气泵袖套来环绕患者的手臂。在进行泵气的过程中，自动跟踪监测CP袖套压强信号和BP脉冲信号，袖套压强信号CP在增大的过程中会使得BP脉冲信号的振幅持续增加，在达到相应的数值时，又会呈现出明显的减小趋势，一直到脉冲信号完全消失。当脉冲信号完全消失时，然后增加5KPa的脉冲信号。

　　对于排气过程而言，事先对舒张压和收缩压的阀值进行设定，在排气的过程中，脉冲信号下降到相应幅度时，就会产生脉冲信号BP，该时刻即为被袖套束缚的脉管被脉搏冲开的时刻。跟踪监测脉冲信号，在袖套压强信号CP的振幅大于收缩压阀值的情况下，收缩压的数值即为袖套压强信号的数值，持续的对脉冲信号BP进行跟踪，在脉冲信号振幅达到相应数值后迅速减小，达到事先设定的阀值时，测量获得的袖套压强信号即为患者的舒张压。

　　对于排气过程而言，实现脉冲信号向矩形波的转换，并将该矩形波来作为中断的触发信号。

　　完成收缩压的捕捉定位后，在袖套压强信号减小2KPa的情况下，获得了最强的脉冲信号，脉冲信号的采集过程必须作到准确、快速，换言之，在1.5个脉冲信号周期内必须完成128个数据的采样，进行相关处理后，能够获得所需的静态脉象图形，使得数据更加直观。

　　图1脉象血压仪系统框图

    血压仪袖套内的泵排气通过微控制予以实现，袖套气压的感测转换通过脉搏传感器予以完成。电信号通过压强传感器产生后，较为微弱，一般在10uf之内，却拥有多达20uf以上的无效偏压，另外还含有为数众多的高频噪声。所以，信号需要通过前置放大级来完成差动放大，与此同完成去噪工作，然后开展二级放大和零点调整。

　　袖套压强信号和脉冲信号的分离基于信号分离部分完成，得到的脉冲信号在完成模/数转化后送入压力检测通道进行后续处理。由于袖套压强信号在完成分离后，相对高频干扰而言，较为微弱（主要为50HZ的交流电干扰），所以后级放大在完成高频滤波后还需要实现三级放大。处理后的信号分为以下两路：一路进行整形处理，将信号转换为矩形波，进而用作触发中断，以利于计时捕捉功能的实现。另外一路在完成模数转换环节后，送到微控制通道，完成数字处理等多项处理工作。

　　要想系统高效、准确的进行工作，软件系统功能示意图如下：

　　图2血压仪软件功能结构示意图

　　设计中关键因素的考虑

　　对于MPX50GP传感器而言，其输出信号组成如下：CP信号（频率小于0.4HZ）和BP信号（频率为1HZ），所以在分开这两路信号时需要通过两级高通滤波器来完成，如果没有较为理想的抑制CP信号，则无法稳定BP信号基线，进而导致脉冲振荡的比较基准无法获得统一。下图为两级过滤器电路示意图。

　　图3两级过滤器电路示意图

　　由图可见，两个RC网络构成了过滤器，从而使得截止频率得到确定，必须确保振荡信号不至于产生丢失或者失真。另外确定过滤器的增益的因素为R2/R1，通过该增益来对脉冲信号实施放大处理。高频成分的滤除通过C3完成。

　　分离得到的脉冲信号还必须经过放大、滤波和基线校准等处理，以此作为舒张压和收缩压的判定标准。

    面向用户的人性化设计

　　本脉象血压仪的操作交互界面尽可能的实现了较好的易读性、易操作性和简洁性。不仅如此，系统还实现了下列的几点重要突破：

　　(1)所有控制功能都只通过3个按键就可以实现；

　　(2)安全、准确的按键操作过程。对于不用的按键，通过系统实现了按键的暂时关闭，杜绝由于误操作而使得操作的错误；

　　(3)简洁和形象的液晶显示界面；

　　(4)设置了蜂鸣信号提示和指示灯；

　　总而言之，本脉象血压仪在测量数据的稳定性、清晰度、精确度和准确性方面都已经符合了临床医学的需求，另外由于其简单的操作、简洁友好的操作界面和较低的成本，使得其能够占据较大的市场份额。