利用便携式心血管无创检测仪能够测量血管、心脏、血液、微循环四类参数。该仪器摆脱了传统心血管检测仪器对计算机的依赖,采用一体化的设计,操作方便快捷、结果简单直观、重量轻、体积小,适合个人及家庭的心血管多参数快速的检测,对心血管的保健和预防起到了很好的指导作用。 本文利用半导体压力传感器获得桡动脉处的脉搏波信号,以ARM单片计算机构成的嵌入式系统处理该脉搏波信号,通过提取脉搏波的特征点,对人体循环系统弹性腔分室网络模型进行智能分析,从而达到对心血管健康状况的多参数快速检测。该仪器以32位ARM单片计算机LPC2114为核心,包括传感器、充/放气自动控制电路、信号调理电路、液晶显示器LCD、外部存储器、实时时钟(RTC)电路、键盘、电源管理、USB接口等几部分。系统采用两种传感器:一个是专门用于血压测量的压阻式传感器。另一个是半导体应变片式压阻传感器,用于采集腕部的脉搏波。 血压传感器选用台湾生产的压阻式传感器MPS3100,其特性包括:气压范围0-300mmHg,工作温度范围-40℃~85℃, 易用、易安装于OEM设备、低价位SMD封装,工作电源5V,因此MPS3100是一款非常适合于血压测量的传感器。为了减小温度对传感器信号的影响,在电路中特意设计了温度补偿电路,使传感器转换后的信号失真更小。本仪器采用程控放大电路,并根据采集到的信号大小,利用软件控制不同的放大倍数,使信号输出的幅度在0.8V左右,在采集脉搏信号时,必须施加预压力,因此检测到的脉搏信号中包含一直流分量。为了提取到有用的脉搏波信号,在二级放大电路前加了一个电容来滤掉这个直流分量,AD8400是一个程控放大器,由ARM处理器根据采集脉搏波的幅值进行调整和控制。信号最后送往LPC2114的一路A/D中。 显示部分选用青云公司的液晶显示屏LCM192641,控制器是KS0107。本设计采用薄膜键盘,为28矩阵键盘,包括10个数字键0~9,4个方向键,“返回”和“确定”键。采用扫描输入方式。行线Key1、Key2的一端通过电阻接正电源,另外一端作为输出端接LPC2114的I/O口。列线DB0~DB8作为输入端接ARM的I/O口。系统采用电池和电源适配器两种方式供电。供电电池采用四节1.5V碱性电池,电源适配器采用输出为6V的适配器,使仪器的使用更加方便。 本系统采用源代码公开的μC/OSII操作系统,应用程序中包括若干个任务:液晶显示、键盘扫描、USB通讯、外部存储、充/放气控制、测量任务、打印等,在测量任务中实现脉搏波和血压的测量。脉搏波信号和血压信号是通过两个独立的传感器分别采集处理的,首先采集脉搏波信号,并对其放大、滤波、平均化、归一化等处理后,计算脉搏波的特征点的特征值并保存;然后采集血压信号,在放气过程中,提取脉搏波的峰值组成的包络线,利用示波法计算血压和心率;最后通过血压、心率、个人信息和已存的脉搏波特征值推算心血管参数。
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