電子血壓計設計原理

　　目前血壓量測方式可分兩大類(lèi)：一為侵入式，另一為非侵入式測量方式。侵入式的血壓量測，皆需由醫療人員操作，使用上有許多限制。其一般常見(jiàn)的血壓計則為非侵入式的水銀式血壓計與電子式血壓計兩種。
　　
       而水銀式血壓計所使用的方式為聽(tīng)診法(Korotkoff Method)與電子式血壓計所使用之振盪法(Oscillometric Method)有所不同。傳統的水銀式血壓計，使用時(shí)將壓脈電子產(chǎn)品世界袋充氣至壓力大于人體的收縮壓時(shí)，動(dòng)脈血管會(huì )因擠壓而達閉塞情形使血管內無(wú)血液流動(dòng)。接著(zhù)測量人員以固定速率洩氣，藉由聽(tīng)診器聽(tīng)到**個(gè)低沈的衝擊聲(Korotkoff Sounds)時(shí)，讀取水銀壓力計上的讀值，此即為收縮壓;若當壓脈袋壓力小于血管壓力時(shí)則就無(wú)聲音，此時(shí)讀值即為舒張壓。

       而目前家庭中*常用的則為電子式血壓計，其除自動(dòng)化測量外，也不需測量人員協(xié)助聽(tīng)診。測試方法主要透過(guò)壓脈袋內的壓力感測器來(lái)偵測壓力變化，藉此來(lái)判斷血壓值。其電子式血壓計組成件除感測器外，尚需有加壓幫浦、洩壓閥與微控制器的組合才能達到自動(dòng)化測量。量測方式于一開(kāi)始對壓脈袋加壓，當壓脈袋內壓力大于人體的收縮壓后，再控制洩壓閥減壓。利用壓脈帶在加壓和減壓過(guò)程中，將心臟跳動(dòng)時(shí)在血管壁的震動(dòng)反應到壓脈帶中感應的壓脈波變化，進(jìn)從測量壓脈帶中壓力和振幅計算出收縮壓、舒張壓與平均壓值。
　　
　　電子式血壓計的設計需要前置復雜的硬體設計來(lái)完成訊號取樣，并搭配微控制器進(jìn)行訊號取樣，一般需要通過(guò)以下步驟。生理信號通過(guò)感測器轉換成電信號，經(jīng)前置放大器進(jìn)行信號放大和處理，再經(jīng)A/D轉換器進(jìn)行採樣，將類(lèi)比信號轉變?yōu)閿滴恍盘?。微控制器再進(jìn)行自動(dòng)化控制及后端數位信號處理演算法來(lái)進(jìn)行信號分析處理，計算出有意義的資料。

       所用芯片主要核心為內建高解析度類(lèi)比數位轉換器，該核心整合應用系統以達SOC晶片化的目的。在輸入的類(lèi)比訊號不放大的設定下，ADC的性能可以高達ENOB有20bits的超高解析能力。ADC內建可程式化增益放大器功能，間接省去傳統外接前置儀表放大器的功能。ADC內建放大倍率*高達128倍率，等效可解析的RMS Noise可達小訊號100nV的分析能力。ADC在取樣頻率為250KHZ設定下，能夠完整取樣訊號，不僅ADC的超取樣架構提高了訊號的解析能力，可程式化的數位超取樣選擇，也使得ADC解碼輸出率可設定成從8HZ到1KHZ的訊號輸出速度，足以符合250HZ以?xún)鹊娜宇l寬。而在程式設定輸出率約244HZ狀態(tài)下，ADC輸入訊號*小解析能力還可以達0.56uVms，足以分析出微小壓力感測器的訊號輸出範圍。一般電子血壓計壓力感測器靈敏度約50uV/mmHg，相對于A(yíng)DC解析度而言，等效每mmHg約有10倍的解析能力。終端的二階疏狀濾波器搭配超取樣架構也扮演了低通濾波的功能。

       另外電子式血壓計中，感測器扮演一個(gè)很重要的角色。當心臟跳動(dòng)時(shí)血管壁的震動(dòng)需要通過(guò)感測器來(lái)轉換成電信號，而血壓計使用的壓力傳感器多為半導體製程電阻式的壓力傳感器，其傳感器電阻溫飄係數將近為1000PPM/℃等級，因此在系統設計時(shí)，多使用了運算放大器產(chǎn)生一個(gè)定電流源系統，來(lái)提高傳感器的穩定度及降低漂移量。