基于示波法的数字血压计的硬件实现

     血压是人体重要的生理指标之一，合适的血压是维持人体正常新陈代谢的必要条件.同时，血压的高低也反映了人体心脏和血管的功能状况。血压监测对防病治病、及早发现疾病，都具有重要意义.另外。临床上还常需要对危重病人和手术中的病人实行血压的连续监护，以防病人出现意外，也便于医护人员及时采取措施.特别是近年来，高血压在中老年人中呈高发态势，这就需要体积小、操作方便的电子血压计.

     自1628年生理学家W·Harvey创立了血液循环理论之后的几百年来，人们一直在寻找一种既方便可行又准确可靠的血压测量方法，但迄今为止，各种方法各有缺陷，均不尽如人意.人体血压测量始于1875年，到1896年Riva-Rocci发明了气袖式血压计和1905年Korotkoff发明了柯氏音，奠定了柯氏音听诊测量方法之后，无创血压测量在临床上得到了广泛的接收和应用。

    目前，人体血压的无创伤测量方法常用的有:触诊法、充盈法、听诊法、示波法等几种.考虑到示波法适用范围广，不依赖于柯氏音.抗环境于扰能力强，且脉搏波信号频率较低，适于单片机处理，能较可靠的测出血压，在研制血压监护仪时我们选用了示波法。

1  示波法测量原理

    如图1，它用充气袖袋阻断动脉血流，在放气过程中检测袖袋内气体的振荡波，振荡波起源于血管壁的搏动。当袖袋内压(静压)大于收缩压时，动脉被关闭，此时因近端脉搏的冲击而呈细小的振荡波;静压小于收缩压时，则波幅增大:静压等于平均动脉压时，动脉壁处于去负荷状态，波幅达到最大值;静压小于平均动脉压时，则波幅逐渐减小;静压小于舒张压以后，动脉管腔在舒张期已充分扩张，管壁刚性增加，因而波幅维持较小的水平。

2血压值的计算

    从图1中可以看到，振荡波与血压之间存在一定的关系。但是在实际检测中并不是直接检测出收缩压和舒张压，而是通过一定的关系求得血压值.在具体算法实现时，气袖压力不是连续减少而是按一个预定的减少量逐次减少的.每一压力水平要维持一段时间，形成一系列不同压力水平的台阶.在每个台阶上连续检测到两个脉搏波，并计算振幅.显然，脉搏波的振幅随放气台阶的变化而变化.然后，在一系列检测的振幅中，找出最大值。经验证明，在袖带内气压发生最大波动时的袖带最低压和平均动脉压最接近，然后可以才良据下列公式计算出收缩压s和舒张压d。

3血压计的硬件设计

    基于示波法的数字血压计的硬件部分主要由图2中所示各部分构成。测量时，由单片机控制的气阀电路对气阀控制，手动充气，台阶放气，最后再快速放气。袖套内的压力是气袖静压和脉搏波信号的叠加，压力传感器把压力信号转换为电信号后经过自动调零处理后送由三运放组成的典型仪器放大器，再经过滤波处理。处理后的信号分两路，一路经增益调整后作为脉搏波信号.另一路作为袖套静压信号，这是一个接近直流的信号.两信号经A/D转换后送单片机处理，剔除干扰，检测出真正脉搏波，并根据放气过程中脉搏波的振幅变化确定平均压，再确定收缩压和舒张压.[2l