一款基于新MCU和改进型脉搏波测量法的血压计

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随着人们生活水平的逐渐提高,膳食中的脂肪类食物的增加,造成了血脂随之增高,进一步导致血压升高。近些年来,因高血压造成的疾病和死亡率逐步增长,因此血压越来越广泛的被人们的重视。血压是人体重要生理指标之一,是血液正常流动的前提。正常的血压为人体内脏器官提供正常的供血,以保证新陈代谢过程的正常进行。血压值在疾病诊断、治疗效果观察以及反映人体心血管功能的状况上提供着重要的依据。血压检测的需求不仅存在于医院中,更重要的是在于日常。通过日常的家庭血压检测和记录,可以有效地得知心血管系统是否存在潜在的疾病,从而更早的预防和治疗。在我国,由于人们对血压的意义认识较浅,同时市面上电子血压计价格较贵,以致于电子血压计并没有得到大面积普及。因此设计一款成本较低的便携式电子血压计有着重要的意义。本文主要研究一种基于新MCU和脉搏波算法的示波法电子血压计。文章首先分析了人体血压信号产生的基本生理机制和特点,研究如何根据脉搏波来计算得到血压值。由于直接测得的脉搏波信号中含有大量噪声,因此提出了一种基于小波变换的去噪方式,此方式的阈值函数为软阈值,并基于Mallat算法进行小波分解和重构,经过处理后信号相比之前有很大的改善。在硬件方面,使用了一颗自行研制的面向于便携式医疗电子设备的32位MCU,此微处理器的架构不同与市面上主流的MCU,在牺牲性能的前提下降低了成本和面积。本文论述了此微处理器关键的电压转换脉冲电路和基于小波去噪算法的去噪电路,前者是一种模数转换方式,后者是信号处理电路。还设计了血压计系统各模块的电路,绘制PCB,并完成系统整体装配。本文使用C语言编写了系统的算法程序和各模块程序,完成了嵌入式软件设计,使硬件电路得以正常工作。在系统完成后分模块进行测试,认为系统各模块工作正常,且相互之间连接较好。在对系统测量精确度进行测试时,使用了经专业认证的血压计作为对比对象,测得的数据通过Bland Altman一致性分析的方法处理。经验证,本文设计的血压计精确度较好,同时相比于市面上主流的血压计,本设计在硬件上使用的元器件较少,成本较低。
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