我國(guó)以往主要采用機(jī)械式水銀血壓計(jì)來(lái)作為患者血壓測(cè)量的醫(yī)學(xué)儀器，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，以及醫(yī)療衛(wèi)生水平的進(jìn)步，使得電子血壓儀得到了大規(guī)模的應(yīng)用，贏得了可觀的市場(chǎng)份額。就傳統(tǒng)的機(jī)械式血壓儀和電子血壓儀而言，盡管后者具備人性化的界面，操作簡(jiǎn)便，然而在穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性還有待提高，進(jìn)而為患者的治療提供科學(xué)的依據(jù)。

　　我國(guó)中醫(yī)文化博大精深，脈診是“望聞問(wèn)切”中的重要方法，以脈相診斷作為基礎(chǔ)，對(duì)病人的病情進(jìn)行觀察和大致的估計(jì)。通過(guò)電子儀器來(lái)對(duì)脈象進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于國(guó)內(nèi)脈象測(cè)量的的研究現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，雖然相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了較為深入的研究和探討，但是由于提純脈象信號(hào)的過(guò)程較為復(fù)雜，易受到非線性變形以及多種干擾的共同影響，導(dǎo)致信號(hào)提取完成后一般都產(chǎn)生了根本性的變化，因此在該方面的研究還有待加強(qiáng)。

　　筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，將脈象、心率和血壓的測(cè)量有機(jī)的整合到一起，從而利于臨床醫(yī)學(xué)的開(kāi)展。筆者在研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)著作的基礎(chǔ)上，采用了更為先進(jìn)的智能技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，最大限度的對(duì)非線性變形和脈象提取過(guò)程內(nèi)的噪聲干擾進(jìn)行消除，以提升測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。本設(shè)計(jì)中的脈象血壓儀已開(kāi)發(fā)成功，得到了臨床驗(yàn)證，脈象提取能夠符合設(shè)計(jì)要求，取得了較好的效果。

　　測(cè)量原理簡(jiǎn)介

　　筆者在本設(shè)計(jì)中采用摩托羅拉生產(chǎn)的壓強(qiáng)傳感器MPX50GP，當(dāng)壓強(qiáng)范圍控制在0到40KPa之內(nèi)時(shí)，產(chǎn)生20到60mv的輸出信號(hào)。采用摩托羅拉的MC68HC05SR3單片機(jī)來(lái)作為微控制器。同時(shí)，采取大連東方的EDM 12864B來(lái)作為圖形點(diǎn)陣列晶。

　　基于血壓機(jī)械式測(cè)量方法，來(lái)進(jìn)行舒張壓和收縮壓確定方法的設(shè)計(jì)。通過(guò)氣泵袖套來(lái)環(huán)繞患者的手臂。在進(jìn)行泵氣的過(guò)程中，自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)CP袖套壓強(qiáng)信號(hào)和BP脈沖信號(hào)，袖套壓強(qiáng)信號(hào)CP在增大的過(guò)程中會(huì)使得BP脈沖信號(hào)的振幅持續(xù)增加，在達(dá)到相應(yīng)的數(shù)值時(shí)，又會(huì)呈現(xiàn)出明顯的減小趨勢(shì)，一直到脈沖信號(hào)完全消失。當(dāng)脈沖信號(hào)完全消失時(shí)，然后增加5KPa的脈沖信號(hào)。

　　對(duì)于排氣過(guò)程而言，事先對(duì)舒張壓和收縮壓的閥值進(jìn)行設(shè)定，在排氣的過(guò)程中，脈沖信號(hào)下降到相應(yīng)幅度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)BP，該時(shí)刻即為被袖套束縛的脈管被脈搏沖開(kāi)的時(shí)刻。跟蹤監(jiān)測(cè)脈沖信號(hào)，在袖套壓強(qiáng)信號(hào)CP的振幅大于收縮壓閥值的情況下，收縮壓的數(shù)值即為袖套壓強(qiáng)信號(hào)的數(shù)值，持續(xù)的對(duì)脈沖信號(hào)BP進(jìn)行跟蹤，在脈沖信號(hào)振幅達(dá)到相應(yīng)數(shù)值后迅速減小，達(dá)到事先設(shè)定的閥值時(shí)，測(cè)量獲得的袖套壓強(qiáng)信號(hào)即為患者的舒張壓。

　　對(duì)于排氣過(guò)程而言，實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)向矩形波的轉(zhuǎn)換，并將該矩形波來(lái)作為中斷的觸發(fā)信號(hào)。

　　完成收縮壓的捕捉定位后，在袖套壓強(qiáng)信號(hào)減小2KPa的情況下，獲得了最強(qiáng)的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的采集過(guò)程必須作到準(zhǔn)確、快速，換言之，在1.5個(gè)脈沖信號(hào)周期內(nèi)必須完成128個(gè)數(shù)據(jù)的采樣，進(jìn)行相關(guān)處理后，能夠獲得所需的靜態(tài)脈象圖形，使得數(shù)據(jù)更加直觀。

　　圖1脈象血壓儀系統(tǒng)框圖

　　血壓儀袖套內(nèi)的泵排氣通過(guò)微控制予以實(shí)現(xiàn)，袖套氣壓的感測(cè)轉(zhuǎn)換通過(guò)脈搏傳感器予以完成。電信號(hào)通過(guò)壓強(qiáng)傳感器產(chǎn)生后，較為微弱，一般在10uf之內(nèi)，卻擁有多達(dá)20uf以上的無(wú)效偏壓，另外還含有為數(shù)眾多的高頻噪聲。所以，信號(hào)需要通過(guò)前置放大級(jí)來(lái)完成差動(dòng)放大，與此同完成去噪工作，然后開(kāi)展二級(jí)放大和零點(diǎn)調(diào)整。

　　袖套壓強(qiáng)信號(hào)和脈沖信號(hào)的分離基于信號(hào)分離部分完成，得到的脈沖信號(hào)在完成模/數(shù)轉(zhuǎn)化后送入壓力檢測(cè)通道進(jìn)行后續(xù)處理。由于袖套壓強(qiáng)信號(hào)在完成分離后，相對(duì)高頻干擾而言，較為微弱（主要為50HZ的交流電干擾），所以后級(jí)放大在完成高頻濾波后還需要實(shí)現(xiàn)三級(jí)放大。處理后的信號(hào)分為以下兩路：一路進(jìn)行整形處理，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為矩形波，進(jìn)而用作觸發(fā)中斷，以利于計(jì)時(shí)捕捉功能的實(shí)現(xiàn)。另外一路在完成模數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)后，送到微控制通道，完成數(shù)字處理等多項(xiàng)處理工作。

　　要想系統(tǒng)高效、準(zhǔn)確的進(jìn)行工作，軟件系統(tǒng)功能示意圖如下：

　　圖2血壓儀軟件功能結(jié)構(gòu)示意圖

　　設(shè)計(jì)中關(guān)鍵因素的考慮

　　對(duì)于MPX50GP傳感器而言，其輸出信號(hào)組成如下：CP信號(hào)（頻率小于0.4HZ）和BP信號(hào)（頻率為1HZ），所以在分開(kāi)這兩路信號(hào)時(shí)需要通過(guò)兩級(jí)高通濾波器來(lái)完成，如果沒(méi)有較為理想的抑制CP信號(hào)，則無(wú)法穩(wěn)定BP信號(hào)基線，進(jìn)而導(dǎo)致脈沖振蕩的比較基準(zhǔn)無(wú)法獲得統(tǒng)一。下圖為兩級(jí)過(guò)濾器電路示意圖。

　　圖3兩級(jí)過(guò)濾器電路示意圖

　　由圖可見(jiàn)，兩個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了過(guò)濾器，從而使得截止頻率得到確定，必須確保振蕩信號(hào)不至于產(chǎn)生丟失或者失真。另外確定過(guò)濾器的增益的因素為R2/R1，通過(guò)該增益來(lái)對(duì)脈沖信號(hào)實(shí)施放大處理。高頻成分的濾除通過(guò)C3完成。

　　分離得到的脈沖信號(hào)還必須經(jīng)過(guò)放大、濾波和基線校準(zhǔn)等處理，以此作為舒張壓和收縮壓的判定標(biāo)準(zhǔn)。

　　面向用戶的人性化設(shè)計(jì)

　　本脈象血壓儀的操作交互界面盡可能的實(shí)現(xiàn)了較好的易讀性、易操作性和簡(jiǎn)潔性。不僅如此，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了下列的幾點(diǎn)重要突破：

　　(1)所有控制功能都只通過(guò)3個(gè)按鍵就可以實(shí)現(xiàn)；

　　(2)安全、準(zhǔn)確的按鍵操作過(guò)程。對(duì)于不用的按鍵，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按鍵的暫時(shí)關(guān)閉，杜絕由于誤操作而使得操作的錯(cuò)誤；

　　(3)簡(jiǎn)潔和形象的液晶顯示界面；

　　(4)設(shè)置了蜂鳴信號(hào)提示和指示燈；

　　總而言之，本脈象血壓儀在測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、清晰度、精確度和準(zhǔn)確性方面都已經(jīng)符合了臨床醫(yī)學(xué)的需求，另外由于其簡(jiǎn)單的操作、簡(jiǎn)潔友好的操作界面和較低的成本，使得其能夠占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。

　　作者簡(jiǎn)介：曹巖（1980-），男，天津市人，本科，主要做醫(yī)療器械（血壓類(lèi)）的研發(fā)工作。