血壓是人體重要的生理參數(shù)之一,，對其進(jìn)行精確測量，有利于早期發(fā)現(xiàn)和鑒別高血壓類型,，提出合理的治療建議,。目前，臨床上對普通病人主要采用無創(chuàng)檢測的方法,，它大致分為人工柯氏音法和示波法兩類,。人工柯氏音法雖然比較準(zhǔn)確，但操作困難,，受主觀因素影響較大,；傳統(tǒng)的示波法雖然操作簡單，但穩(wěn)定性和個(gè)體適應(yīng)性較差,，不利于在臨床應(yīng)用上的普及和推廣,。本文在示波法的基礎(chǔ)上，從硬件實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面改進(jìn)了原來的測量方法,，并進(jìn)行了比對測試,。

1 硬件設(shè)計(jì)

示波法進(jìn)行血壓檢測的主要過程是獲取袖帶內(nèi)變化的壓力信號,，分析從中分離出的脈搏信號,，找到收縮壓和舒張壓對應(yīng)的位置，從而得到數(shù)據(jù),。傳統(tǒng)的示波法測量是將來自傳感器的信號放大,，對放大后的信號進(jìn)行低通濾波，得到壓力信號,，并由一組A/D轉(zhuǎn)換器將其送入單片機(jī),，然后再對該壓力信號進(jìn)行帶通濾波，得到脈搏信號,，由另一組A/D轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī),。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

       

采用了Σ-Δ型單片機(jī)ADμC848之后，簡化了電路,。

由于集成了高精度的16位Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器,，且其A/D參考電壓可以編程調(diào)整（最小可達(dá)到10mV）。因此,，它可以在保證精度和動態(tài)范圍要求的情況下,，直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而不必經(jīng)過放大,。這樣,，可以消除由于放大器的存在而帶來的動態(tài)范圍改變、噪聲以及電壓失調(diào)等一系列問題,，并且減少了器件的使用,，降低了實(shí)現(xiàn)成本。

由于該Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器提供了差模輸入方式,，可以將傳感器給出的差模信號直接送入A/D轉(zhuǎn)換器,，理論上其共模抑制比可以達(dá)到無窮大。因此,，它可以大大降低由于前級放大電路的不匹配而造成的共模干擾,。

由于Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過程要通過一個(gè)低通濾波器濾波，因此,，在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前,，不必進(jìn)行濾波處理，可以直接將傳感器與A/D連接,，然后再進(jìn)行數(shù)字濾波,。

由于ADμC848中集成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的恒流源，恒流數(shù)值可以通過軟件編程調(diào)節(jié),。因此,，可以根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用的不同環(huán)境，將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的壓力輸出進(jìn)行采樣,，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,，再根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果及時(shí)調(diào)整恒流源，直到輸出期望的轉(zhuǎn)換數(shù)值,，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動校準(zhǔn),。

改進(jìn)后的電子血壓計(jì)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

       

2 軟件設(shè)計(jì)

經(jīng)過以上硬件處理后得到袖帶內(nèi)壓力的變化曲線,，在軟件處理中,，先要分離出其中的脈搏信號；然后去除干擾點(diǎn),，擬合包絡(luò)曲線,，找到對應(yīng)的平均壓,；最后根據(jù)系數(shù)計(jì)算出收縮壓和平均壓。

在分離脈搏信號的過程中引入了形態(tài)濾波算法,。由于袖帶內(nèi)壓力信號與脈搏信號頻帶接近,，直接采用帶通濾波會減小信號幅度，降低信噪比,，給后面的處理帶來困難,。而應(yīng)用形態(tài)濾波處理算法，是從形態(tài)學(xué)角度分離信號,，可以很好地提取脈搏信號,。為了能夠?qū)崟r(shí)完成信號分離，將采用開運(yùn)算進(jìn)行處理,，削平原始信號中所有的波峰,，再用原始信號與處理后的信號做差，得到分離出的脈搏信號,。圖3為原始信號圖,，圖4為分離出的脈搏信號。

        

為了有效抑制干擾,，修復(fù)缺損的脈搏波,，將根據(jù)每個(gè)脈搏波峰值與和它相鄰的脈搏波峰值之間所成角度的關(guān)系，決定每個(gè)脈搏波的可信程度,。由于脈搏波幅值不是單調(diào)變化的,，因此，這樣的判斷還需要考慮幅值因素,。其具體方法見文獻(xiàn)[1],。

利用上面得到的每個(gè)脈搏波的權(quán)值信息進(jìn)行包絡(luò)擬合。由于所得包絡(luò)線明顯不對稱（即二階擬合不能滿足要求）,，將采用帶權(quán)值的三階最小二乘擬合方式,。擬合完成后，曲線上極大值所在位置對應(yīng)的壓力值,，就是平均壓的數(shù)值,。

最后，參照文獻(xiàn)[2]中的方法,，根據(jù)平均壓的大小決定采用何種幅度系數(shù),，并利用幅度系數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的收縮壓,、舒張壓對應(yīng)的位置,，從而得到收縮壓、舒張壓的大小,。

為了驗(yàn)證所得血壓計(jì)的準(zhǔn)確性,，選取了一些典型的樣本,，將其測量結(jié)果與人工聽診的柯氏音法進(jìn)行比對。

首先,，用人工聽診的柯氏音法測量血壓數(shù)值a1,，相隔15分鐘后，再用改進(jìn)后的電子血壓計(jì)進(jìn)行測量,，得測量數(shù)值b,；再等待15分鐘，用人工聽診的柯氏音法重新測量一遍,，測得血壓值a2,，用a1與a2的平均值a作為人工聽診柯氏音法所得的測量數(shù)值。所得測量數(shù)據(jù)如表1和表2所示,。

        

從以上幾組典型的測量結(jié)果可以看出,，應(yīng)用本文所述的電子血壓計(jì)測量血壓，能夠保證血壓測量的精確度在5mmHg以內(nèi),，基本滿足血壓測量的精度要求,。

本文提出了一種基于SoC的血壓檢測儀器的實(shí)現(xiàn)方法。該方法的硬件集成度高,，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡便,；軟件設(shè)計(jì)集合了形態(tài)濾波等多種先進(jìn)算法，精確度高,，抗干擾性強(qiáng),。實(shí)驗(yàn)證明，這種血壓檢測儀具有很好的精度,，能夠滿足血壓測量的一般要求,。