血压是人体重要的生理参数之一,对其进行精确丈量,有利于前期发现和辨别高血压类型,提出合理的医治主张。现在,临床上对一般患者首要选用无创检测的办法,它大致分为人工柯氏音法和示波法两类。人工柯氏音法尽管比较精确,但操作困难,受主观要素影响较大;传统的示波法尽管操作简略,但稳定性和个别适应性较差,不利于在临床使用上的遍及和推行。本文在示波法的基础上,从硬件完结和软件规划两个方面改善了本来的丈量办法,并进行了比对测验。
1 硬件规划
示波法进行血压检测的首要进程是获取袖带内改动的压力信号,剖析从中别离出的脉息信号,找到收缩压和舒张压对应的方位,然后得到数据。传统的示波法丈量是将来自传感器的信号扩大,对扩大后的信号进行低通滤波,得到压力信号,并由一组A/D转化器将其送入单片机,然后再对该压力信号进行带通滤波,得到脉息信号,由另一组A/D转化器送入单片机。其根本结构如图1所示。
选用了Σ-Δ型单片机ADμC848之后,简化了电路。
因为集成了高精度的16位Σ-Δ型A/D转化器,且其A/D参阅电压可以编程调整(最小可到达10mV)。因而,它可以在确保精度和动态规模要求的情况下,直接进行A/D转化,而不用通过扩大。这样,可以消除因为扩大器的存在而带来的动态规模改动、噪声以及电压失调等一系列问题,而且减少了器材的运用,下降了完结本钱。
因为该Σ-Δ型A/D转化器供给了差模输入办法,可以将传感器给出的差模信号直接送入A/D转化器,理论上其共模按捺比可以到达无穷大。因而,它可以大大下降因为前级扩大电路的不匹配而形成的共模搅扰。
因为Σ-Δ型A/D转化器转化进程要通过一个低通滤波器滤波,因而,在进行A/D转化之前,不用进行滤波处理,可以直接将传感器与A/D衔接,然后再进行数字滤波。
因为ADμC848中集成了一个规范的恒流源,恒流数值可以通过软件编程调理。因而,可以依据产品使用的不同环境,将一个规范的压力输出进行采样,然后进行A/D转化,再依据转化成果及时调整恒流源,直到输出希望的转化数值,以完结产品的主动校准。
改善后的电子血压计硬件结构如图2所示。
2 软件规划
通过以上硬件处理后得到袖带内压力的改动曲线,在软件处理中,先要别离出其间的脉息信号;然后去除搅扰点,拟合包络曲线,找到对应的均匀压;最终依据系数计算出收缩压和均匀压。
在别离脉息信号的进程中引入了形状滤波算法。因为袖带内压力信号与脉息信号频带挨近,直接选用带通滤波会减小信号起伏,下降信噪比,给后边的处理带来困难。而使用形状滤波处理算法,是从形状学视点别离信号,可以很好地提取脉息信号。为了可以实时完结信号别离,将选用开运算进行处理,削平原始信号中所有的波峰,再用原始信号与处理后的信号做差,得到别离出的脉息信号。图3为原始信号图,图4为别离出的脉息信号。
为了有用按捺搅扰,修正残缺的脉息波,将依据每个脉息波峰值与和它相邻的脉息波峰值之间所成视点的联系,决议每个脉息波的可信程度。因为脉息波幅值不是单调改动的,因而,这样的判别还需要考虑幅值要素。其具体办法见文献[1]。
使用上面得到的每个脉息波的权值信息进行包络拟合。因为所得包络线显着不对称(即二阶拟合不能满意要求),将选用带权值的三阶最小二乘拟合办法。拟合完结后,曲线上极大值所在方位对应的压力值,便是均匀压的数值。
最终,参照文献[2]中的办法,依据均匀压的巨细决议选用何种起伏系数,并使用起伏系数计算出相应的收缩压、舒张压对应的方位,然后得到收缩压、舒张压的巨细。
为了验证所得血压计的精确性,选取了一些典型的样本,将其丈量成果与人工听诊的柯氏音法进行比对。
首要,用人工听诊的柯氏音法丈量血压数值a1,相隔15分钟后,再用改善后的电子血压计进行丈量,得丈量数值b;再等候15分钟,用人工听诊的柯氏音法从头丈量一遍,测得血压值a2,用a1与a2的均匀值a作为人工听诊柯氏音法所得的丈量数值。所得丈量数据如表1和表2所示。
从以上几组典型的丈量成果可以看出,使用本文所述的电子血压计丈量血压,可以确保血压丈量的精确度在5mmHg以内,根本满意血压丈量的精度要求。
本文提出了一种根据SoC的血压检测仪器的完结办法。该办法的硬件集成度高,规划完结简洁;软件规划调集了形状滤波等多种先进算法,精确度高,抗搅扰性强。试验证明,这种血压检测仪具有很好的精度,可以满意血压丈量的一般要求。