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血压计设计

1.概述

随着社会、经济文化的发展，人们饮食、生活、工作习惯出现了不健康的改变，导致心血管疾病成为目前国民的主要死亡原因之一。如果能经常测量自己的血压，就做到对自己的健康情况心理有数，早期发现问题，就能得到较好的治疗效果。另外对于诊断这些疾病方面脉搏信息也包含了许多有价值的人体生理病理信息，如它可反映出血管阻力的大小；脉搏输出量的多少；血管的伸展性；主动脉狭窄和主动脉瓣闭锁的情况等。脉搏作为生理参考资

讯，其在血压测量及血流量检测等方面也起着重要的作用。对于心血管疾病的防治血压与脉搏的量测是大家值得去研究与关注的问题。

而目前家庭中最常用的则为电子式血压计，其除自动化测量外，也不需测量人员协助听诊。测试方法主要透过压脉袋内的压力感测器来侦测压力变化，藉此来判断血压值。其电子式血压计组成件除传感器外，尚需有加压帮浦、泄压阀与微控制器的组合才能达到自动化测量。量测方式于一开始对压脉袋加压，当压脉袋内压力大于人体的收缩压后，再控制泄压阀减压。利用压脉带在加压和减压过程中，将心脏跳动时在血管壁的震动反应到压脉带中感应的压脉波变化，进从测量压脉带中压力和振幅计算出收缩压、舒张压与平均压值。

本文是基于xx科技HY16F19xB内部的高精度Σ△ADC用示波法和臂式量测方式对血压脉搏进行量测，测试资料表明：用该方法实现的电子血压计具有测量精度高、抗干扰能力

强、使用简便，成本低等特点，适合作为保健仪器大批量生产。

2.原理说明

2.1血压检测

现在血压的检测方发大致可以分为两：柯氏法（也叫听诊法）与示波法(也叫震荡法)。而现在大多数电子血压计基本上利用示波法来量测人体的血压，主要是柯氏法存在一些固有的缺点：一是确定舒张压比较困难；二是此法凭人的视觉和听觉，带有主观因素，除非专业医生，一般人很难测准血压。七十年代出现了多种柯氏法电子血压计，试图实现血压的自动检测，但很快发现这血压计未能克服柯氏法的固有缺点，误差大，重复性差。目前，国外大多数无损自动血压自动检测仪器都采用示波法。

血压计示波法的测量过程中包含加压、定速排气或充气、血压测量的技术来进行。并采用充气袖套来阻断上臂动脉血流，由于心搏的血液动力学作用，在袖带压力上将重叠与心搏同步的压力波动，即脉搏波。在加压过程当袖带压力小于收缩压时，动脉逐渐弹开，振荡波幅逐渐增大；当袖带压力等于平均脉压时，动脉管壁完处于去负荷状态，波幅达到最大

值；袖带压力上升到平均脉压以下时，臂带逐渐绑紧，波幅逐渐减小。相应的波形如图1。

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图1.示波法的ADC脉搏曲线信号

基于统计规律的分析方法判定平均脉压的准则是：袖带内振荡信号达到最大值时对应的最小袖带压力为动脉平均压。当腕带的压力等于血压时，血液开始可以流通而产生所谓的cuff声，这时候也就是收缩压，我们必须开始从这里做记录，直到最最后cuff声没有的时候，此点即为舒张压。

2.2感测元件

对于人体血压信号的感测是利用专用半导体材料的传感器US09111-006S，为电阻式桥式压力传感器，具有良好的线性度，输出电压与所加压力成正比关系，宽的工作温度范围-40℃~85℃。通过HY16F19xB内部LDO提供2.4V于压力senor两端它可以直接将动脉血液对血管壁的压力转换为0～100mV的电信号，对应的血压值为0～40KPa，与血压计的设计要求非常匹配，因此特别适合示波法压力测量。

2.3电源控制

血压计的主控部分采用16F19xB32bit为内核的单片机，并其内建单独使用于芯片电源的chargePump电路；这样的电源控制，能在刚启动直流电机的时候由于间的大电流使用这个模块能防止电源间被拉低而造成系统重定。而且当启动马达时，对于HY16F19xB内部ChargePump的控制只需通过软件来切换芯片的工作电源选择。HY16F19xB这样的电源设计架构与其他的血压计应用比较起来，电源部分的设计非常简洁无需外接chargePump的升压电路，而且可以做到能直接使用两节电池来供电。

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MotorDriverDC

MotorDriver

DC

Vin

PowerPWMOutput

Charge

Pump

Regulator

VCC

GND

图2.HY16F19xB内部电源架构

3.系统结构和测量说明

血压计的整体线路主要包括：ADC量测电路、充放气控制、LCD显示控制

3.1ADC量测电路及内部ADC设置

电子式血压计中，传感器扮演一个很重要的角色。当心