无线颅内压监护仪

颅内压是医学上用来评估患者病情的一种常用参数.目前我国常用的颅内压监护仪有国产SJK-2081及美国产SP2000型等,均为有线系统.这种系统虽具有准确性好、灵敏度高等优点,但由于线路限制,只能置于患者身边.其次,所用的压力传感器为气压平衡光纤型,它不仅结构复杂,成本高,而且易损不耐用,对其操作要求十分严格.

作者设计的无线颅内压监护仪,采用灵敏度高、简单耐用的低成本硅压力传感器,通过无线调频发射/接收,经以单片机为核心的数据采集与处理电路,对颅内压进行显示、打印、存储和报警等多功能处理,是一种较理想的颅内压自动监护仪.

1　仪器组成

无线颅内压监护仪由检测电路、无线调频发射/接收电路和数据采集处理电路3部分组成,如图1.其中压力传感器直接置入颅内,与其相连接的电路(温度补偿电路、电池供电电路和无线发射电路)放置在患者身边.接收机及后续电路则可放在不超过无线传输有效距离的任意位置.

2　检测电路

无线颅内压监护仪采用PT14M2型压阻式硅生理压力传感器作为敏感器件[1],将颅内压转换为相应电信号.该传感器是一个压敏电阻构成的电桥(图2中的内桥),当颅内压变化时,电阻值产生变化,从而改变电桥的输出电压,经仪用放大器后得到足够大的电压信号.硅压力传感器虽具有体积小、重量轻、灵敏度高、迟滞小和频响高等优点,但它的温度系数较大.当温度由室温变化到体温时,如不作温度补偿则难以实用化.作者采用双桥法对其温度系数作补偿,补偿原理见图2.把硅压力传感器压敏电阻全桥作为一个测温元件,构成感温电桥的一个桥臂电阻.把测压电桥和感温电桥的输出信号各自经放大器AD626放大后进行相减,从而达到温度补偿的目的.典型的传感器零位失调补偿结果如图3.

3　无线调频发射与接收电路

颅内压经压力传感器、仪用放大器转换后输出的是一缓变的电压信号.为通过无线信道可靠地传送颅压信息,经V/F变换将该电压信号变换为音频频率信号.本系统采用LM331实现V/F变换,它能在一个较宽的频率范围内,使输出频率严格地正比于输入电压.

无线调频发射电路采用MC2833低功耗单片FM发射机.由V/F变换来的音频信号进入MC2833的调制输入端.电路中通过外接晶体构成完整的单信道FM调制器,将音频信号调制到约50 MHz的射频(RF)载波上,经两级功率放大后,由天线发射出去.

无线调频接收电路采用MC3363低功耗双变频FM接收机.接收天线接收到的RF信号,经放大、混频、检波等处理恢复出音频信号,最后由数字比较器得到频率与颅压成正比的数字脉冲信号.