便携式多功能监护系统设计与实现
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计应用ｌ设计思路 ｌ 图３血压交直流信号及收缩压和舒张压的对应位置 图４驱动转换电路 一级媛 ｉ ■ 一 图５心电功能电路结构图 Ｐｓ＝Ｐ／ａ￣＝Ｋｓ×Ａｍ 图６前置放大电路 舒张压判据的确定：也是用最大 振幅法来判定，不过是在脉搏波幅度 包络线的下降段，当某一个脉搏波的 幅 ｉ－￣Ａｍ之比≤ 时，就认为此 时对应的气袖压力为舒张压： Ｐｄ＝Ｐ／Ａｉ＝Ｋｄ×Ａ脚 根据上海医用仪表厂多年的研究 成果，经验取值 ＝０．５８，Ｋｄ＝Ｏ．７７； 血压交直流信号及收缩压和舒张 压的对应位置。如图３。 气泵驱动是由ＭＸＴ８０５１内部 集成ＰＷ＇Ｍ模块输出．ＰＷＭ电平为 ３．３Ｖ。通过如图４驱动电路转换为 ６Ｖ，驱动气泵充气和放气。 心电 由于心电信号非常微弱，频率 在０．１—２０Ｈｚ幅值在１ｍｙ左右，属于 一种低频低幅信号。我们选择的是 ＩＮＡ３３１ 具有高信噪比．高输入阻 抗，高共模抑制比，低噪声低漂移的 仪表放大器。由于工频干扰通过差模 形式进入放大器，所以其中夹杂着较 大的５０Ｈｚ工频干扰，需要增ＪＪｌ￣５０Ｈｚ 陷波器。５０Ｈｚ陷波器通过双Ｔ网络实 现 实现对５０Ｈｚ信号大于３０ｄＢ的衰减 并且对２０Ｈｚ以下的低频信号无衰减。 由于其中混杂着高频千扰信号．需要 经过二阶低通滤波器对２０Ｈｚ以上的信 号进行滤波。以ｌＯＯＨｚ的速度进行采 样，再通过数字滤波算法调整基值及 数字滤波．再将处理过的信号通过点 阵式ＬＣＤ屏幕显示。电路结构如图５。 心电信号属于低频小信号，幅值 小于ｌｍＶ。需要前置放大电路有较高 的增益，高输入阻抗（２Ｍ以上）和 高共模抑制比（６０ｄＢ以上）和很低的 噪声（１Ｏ，ｔｔＶｐｐ以下）及低漂移和合适 —●一－ｌ ４１雹子痤品ｔ幂 ２０１ １．３、＾ｎ＾ｎ ｖ．ｅｅｐｗ．ＣＯｒｎ．ｃｎ 责任编辑：李健 的通频带宽度和动态范围。极化电压 是由于电极和皮肤接触形成的半电池 产生的直流电压，其幅值约为几毫伏 至几百毫伏不等。国标中对极化电压 的要求为小于３００ｍＶ，远大于心电信 号，由于极化电压的存在导致前级放 大倍数不能太高以防止饱和，而差分 仪表放大器的共模抑制比是和放大倍 数有关的，所以导致心电信号的前级 放大电路需要增益和共模抑制比之间 做出平衡。如图６所示，ＬＡ为左臂导 联信号，ＲＡ为右臂导联信号。ＬＬ为 左腿导联信号，左腿驱动电路可以有 效防止位移电流的干扰。人体的位移 电流将不再流入地，而是流向辅助放 大器的输出。当患者和地之间存在很 高的电压时导致放大器饱和以防止患 者受伤。当输入的信号幅值过大超过 Ｖｒｅｆｆｊ寸．放大器停止工作。经过差分 放大后还需要经过二级放大滤波，提 取出较好的心电信号。 血氧 采用光谱法进行无创血氧的测 量和计算，人体中的氧主要集中在血 红细胞中，由于含氧血红细胞和还原 血红细胞对红光和红外光的吸光度差 别很大，由于人体静脉和体表在同一 位置对光的吸收度一定，所以通过手 指的红光和红外光会存在直流分量， 由于动脉血的流动出现交流分量。由 于光电池受到光刺激转换成的是电流 信号，需要增加跨导放大器将电流信 号转换为电压信号。再经过工频陷波 器和二阶低通滤波器，得到完整性较 好的血氧信号。将波长６６０ｎｍ红光和 ９４０ｎｍ的红外光以１ｍｓ的速度切换， 中间间隔１ｍｓ的时间使红光和红外光 管都不发光，将采样数据存储起来，
责任编辑：李健 跨 Ｉ： 放大 陷波器 二级 放人器 Ａ蜊 图７血氧单元结构 在计算时将数组序号除以４取余．将 与为１的点提取出来组成红光的波 形，再将余为３的点提取出来组成红 外光的波形，将余为０和２的点取出 来，分别让红光波形与红外光的波形 减去余为Ｏ和２组成的新数组，以减小 外部光源对信号的干扰。经过处理分 析将接收端的直流量和交流量分别算 出，计算出吸光度Ｒ，通过最小二乘 法和曲线拟合法来确定血样计算公式 中的各个系数。电路如图７所示。 驱动电路由四个三极管组成、 Ｉ／Ｏ１和Ｉ／Ｏ２分别为占空比百分之 二十五，相位相差１ ８０度的方波信 号，分别控制红光和红外光二极管发 光。ＤＡＣ １和ＤＡＣ２起着控制电流的作 用，根据发光管的额定工作电流确 定驱动电流的大小。一般为２０多个毫 安。通过产生１ＫＨｚ的方波信号。时序 是红光开红光关红外光开红外光关。 血氧探头中的光接收器是由光 电池完成的，光电池可以有效的把接 收到的光信号转化为电流信号。将转 换的电流通过跨导放大器将电流信号 转化成电压信号，需要采用低噪放大 器。反馈电阻和反馈电容的值的大小 图８光接收器结构 需要根据发光二极管的内阻和内电容来 确定。将放大之后的信号含有１ 右的 直流信号和３０Ｍｖ左右的交流信号，将 信 Ｄｃ转换器输入系统， 并经过 数字直流跟随滤波器提取直流分量输入 系统。电路图如图８所示。 其他单元 呼吸：目前对呼吸的测量最常用 的是阻抗测量法。在呼吸过程中，胸 腔的阻抗会随着呼吸的变化而变化。 将高频脉冲信号加到胸腔上，由于呼 吸的频率远远小于脉冲的频率，使 得高频脉冲的幅值随着胸腔阻抗的改 变而改变。将被高频信号调制之后的 呼吸信号经过带通滤波器，滤除不在 Ｏ．０５Ｈｚ￣ｌＪｌ０Ｈｚ内的干扰信号．再通过 的ＡＤＣ采进系统，得到呼吸信号的原 型。将幅值变化的包络线计算出来． 进而可以计算出胸腔阻抗的变化。 体温：体温信号相比于其他生理 参数，其干扰较少，波形平滑且易于 处理，所以采用传感器ＤＳ１８Ｂ２０可通 过一根数据线获得与温度相关的数字 数据，采进系统进行处理，获得被测 体征的温度参数。 ／囊赣≮ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｄｅａｓ：Ａｐｅ４ ｃｅ￣ｉｏ ｓ ｉ ＬＣＤ显示：采用二次开发后的 ＬＣＤ屏ＬＭ２０６８Ｒ，通过串口与系统连 接。串口可发送命令，实现坐标的定 位和颜色的选择，也可以直接发送汉 字数字￣ＡＳＣＩＩ码，通过其内部字库来 显示汉字数字和符号等，大大的简化 了程序员的工作和系统的资源。将心 电和脉搏波形显示在屏幕上，其他生 理参数以数值的形式显示在屏幕上。 所有的信息可以同屏显示，使患者和 医生对生理参数的变化一目了然。 蓝牙：采用２．４ＧＨｚ频带的蓝牙 协议传输，并能够与手机实现自动建 连．将采集的实时人体体征数据通过 手机的ＧＰＲＳ功能上传至固定网站。 网站会将接收到的数据按照不同帐户 与固定医生联系．使医生能够及时的 获得第一手原始数据，监控病人健康 状况。茔譬 参考文献 【１］郭兴明等多生命参数监护仪 自动化与仪表，２００２ ［２】王林琳多参数监护系统的研究［Ｍ】北京：中国计量出版杜， ２００４ ［３】文军等基于嵌入式系统的便携式多参数仪的研究 测控技术与 仪器仪表 ２００９． ［４】严新忠，畅静等人体学氧饱和度捡测方法的研究＿Ｊ＿医疗设备， ２００５ ［５］李刚，张旭等生物医学电子学【Ｍ］北京：电子工业出版社， ２００８ …一 … … … … 己口１ １未必Ａｎｄｒｏｉｄ￣ｌＥ： 手ｊＩｉ几厂商热度或将衰退 分析人士指出．谷歌Ａｎｄｒｏｉｄ 与微软早期Ｗｉｎｄｏｗ５业务模式相 似，如果让Ａｎｄｒｏｉｄ垄断智能手 机市场，只会引发手机厂商价格 战 使利润受损。因此未来两年 内，手机厂商对Ａｎｄｒｏｉｄ热衷程度 将大大衰减。认为Ａｎｄｒｏｉｄ已经胜 出还为时尚早．因为智能手机市 场的竞争才刚刚开始。 来源：新浪科技 ＶＶ￣／ＶＶ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃｎ ２０１ １．３ ・誊孑茬品畦容
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