全国咨询热线
13816841497
为什么广大客户都选择血压计产品介绍网
·多品牌    ·多种类
·多产品    ·低价格

血压监护仪百度百科

作者:血压计产品品牌介绍网 来源:血压计产品品牌介绍网 时间:2020-07-27 10:45:07 分类:血压计百度百科
血压是生命的指征,血压测量装置是临床上用得最多的医疗仪器。由于现代电子学的进步,血压测量装置从最简单的血压计、血压表发展到今天的各种各样血压监护仪,除了测量血压外,尚可监护其他各种生理多数。 数字化血压监护让内科医生诊断出高血压并帮助他们的病人使高血压得到控制。便携式血压监护仪能让病人在家里无需医生就可以经济地测量血压,从而有助于早期诊断和高血压控制。家庭监护也可以帮助内科医生区分白大褂高血压(诊断室内血压始终增高而诊断室外血压正常)和真正的高血压。
实现原理
血压监护仪是当血液被泵离心脏时用来测量动脉压力的设备。典型的,从一个使用者的角度来说,这个监护仪包括一个可充气的袖套用来限制血流和一个压力计来测量血压。从一个系统设计者的角度来说,一个血压监护仪要复杂得多。它的组成部分包括:电源,电机,贮存器,压力传感器和用户接口(包括显示屏,小键盘或触摸板,发声装置,以及可选的USB或ZigBee®通讯接口)。
血压在血管收缩和舒张的过程中不停变化。血管收缩压是动脉中的峰值压力,它在心律周期接近开始时候发生,此时心室在收缩。血管舒张压是动脉中的最小压力,它在心律周期接近结束时发生,此时心室充满了血液。一个健康的,平静的成年人的典型血压测量值是:收缩压115毫米汞柱(mmHg)(15千帕斯卡[kPa])和舒张压75毫米汞柱(mmHg)(10千帕斯卡[kPa])。SBP和DBP动脉血压不是固定不变的的,一天中的一次心跳和另一次心跳之间的血压值也在不断变化。同时血压也会因为压力,营养,药物,疾病和锻炼的影响而改变。
 
测量方法
当包裹着患者手臂周围的袖套被慢慢放走时,袖套中压力的小变化可以被察觉。这些压力的波动由患者的心律周期产生,接着它通过一个1Hz的高通滤波后被放大和偏移,产生血压曲线。这个新信号就是心跳信号。使用前面所述心跳检测方法,可以通过简单的示波计法来测量血管收缩压(SBP)和血管舒张压(DBP),这种方法被大多数自动非介入式血压监护设备所采用。当袖套被充气至收缩压以上,然后缓慢放气时,袖套中压力变化的幅度被测量。当压力低于血管的收缩压时,这一幅度会突然增加。当袖套中压力进一步下降时,该脉冲幅度达到最大值并快速减小。舒张压是在这一快速变化的开始时被获得的。因此SBP和DBP是通过定义脉冲幅度的快速上升区域(SBP)和下降区域(DBP)来获得的。平均动脉血压(MAP)就在最大幅度处。测量SBP和DBP能帮助诊断通常的高血压,但是仅仅靠临床监护不能区分两种通常类型的高血压。
设计精度
微控制器(MCUs)和压力传感器是血压计的核心技术。在这一应用中最重要的MCU模块是ADC。控制器片上的ADC模块是逐次逼近式ADC。包含用于获取输入电压的采样锁存电路、一个比较器、一个逐次逼近式寄存器子电路和一个内部参照电压电容式数模转换器(DAC)。DAC提供了比较器一个模拟电压,它等值于从渐近式寄存器(SAR)输出的数字编码,这个模拟电压是为了和VIN相比较。类似于血压监护仪这样的应用需要测量很小的信号。因此ADC分辨率通常是一个关键参数(如,10-比特,12-比特 或16-比特分辨率),这也是为应用设计选择MCU的重要因素。同样重要的还有ADC的精度。记住所有的ADC有其固有的不准确性,因为他们通过离散的步骤(这一过程被称为量化)来数字化信号。因此,数字输出不能完美的反映模拟输入信号。例如,一个1 2 -比特的转换器将为一个最大5V的输入电压提供一个1.22mV最低有效位(LSB)。因此,ADC仅能将数值数字化到1.22mV的倍数:1.22mV,2.44mV,3.66mV等。在这个例子中,它表明一个最佳测量永远不能比±0.5个最低有效位LSB(±610μV)更为精确。
不幸的是,一些其他嵌入式ADC特性引入了误差并降低了其精度,这些特性包括:偏移,增益,温度漂移和非线性性。一些ADC例如在飞思卡尔新的Flexis™产品上使用的16-比特ADC具有通过校准减低偏移和增益误差的能力。ADC通道上的片上温度传感器,许多ADC具有测量芯片温度的能力,这使温度补偿得以具体化。
一个ADC有效比特位(ENOB)是分辩率和精度的真实指标。这个数值表明了在一个特定系统中有多少比特提供了准确信息。它可以通过下面的公式计算:
ENOB = (SNR - 1.76 dB)/6.02 dB
这里,信噪比(SNR)是在有意义信息(信号)和背景噪音(噪音或误差)之间的比率。信噪比值不仅受到ADC设计和芯片集成的影响,也受到印刷电路板(PCB)设计、布线和所选附加离散元器件的影响。一个大的信噪比值意味着更多的信号是数据并且误差很小,这能改进当测量微伏级变化的信号时测量结果的精度。小的信噪比意味着信号淹没在系统噪声中,精度受到了影响。
提高精度
分辨率的一位上下变动,通过这种方法可避免再去四舍五入。转换的最低有效位的状态随机在0~1之间抖动,而不是固定在一个数值上。通过引入微小噪声,可扩展ADC能够转换信号的有效范围,而不是简单去除在这个低水平上的所有信号。同样,这在整个范围内都引入了量化误差。抖动仅仅增加了分辨率,改善了线性度,但是并没有提高精度。然而,通过在信号里增加1~2位最低有效位的噪声并且采用过采样的技术可以提高精度。
过采样是通过一个比Nyquist 采样频率显著提高的采样率来采集信号的过程。实际上,过采样被用来获取高分辨的ADC转换器。例如,使用运行于256倍目标采样率的12位转换器就可进行16位转换。对每一个附加分辨率位,信号必须过采样4倍。因为现实世界的ADC不能进行不间断的转换,输入值应当在转换器进行转换期间保持一定。
采样和保持电路通过这种方法来完成这样一个任务:用一个电容贮存输入端的模拟电压,并用一个电子开关来使电容从输入端断开。使用设置好最适合输入信号的采样和保持时间的ADC,对改进转换结果的精度很有帮助。
将噪声耦合和过采样结合在一起能进一步改善精度。这一技术通常被认为是过采样和抽取滤波。顶部的曲线图表示了ADC转换器随时间产生的结果,并且显示了如果不采用附加噪声,单独使用过采样会是怎样的结果。通过增加1~2个LSB噪声,如在底部垂直线表示的那样,同时进行的采样不会有同样的结果。这个方法增加了信噪比并且提高了有效比特位。 通过在输入信号处增加1~2个LSB噪声和过采样,结果被平均以后可以提供一个更精确的值。从ADC测量中获得的平均数据,它使输入信号中的毛刺变平,从而具有减小信号波动和噪声的优点。
还有四个可以管理的误差来源:偏移、增益、漏电流和较小范围的温度。一些嵌入式MCU片上的ADC模块,如新的Flexis产品上的16位ADC,具有硬件校准特性,能在代码执行期间反复进行校准。不具有硬件校准的嵌入式ADC模块仍然能进行校准,但这必须在工厂中完成,或者有为产品设计的方案。