血压计设计注意事项

本应用笔记介绍了两种主要类型的血压计、各种测量技术、电气元件的功能以及设计人员在选择产品时必须考虑的一些关键方面。

概述

血压计或血压计使用充气气囊袖带和听力装置或压力传感器来测量动脉中的血压。可以使用以下两种方法之一进行这种监测：带有听诊器的手动充气袖带，用于听动脉壁声音（听诊方法），或包含用于感应动脉壁振动的压力传感器的血压监测器（示波法）。

自动监视器类型

自动血压计的两种主要类型是上臂和手腕型号。上臂模型有一个放在上臂上的袖口;袖带通过一根管子连接到放在手臂附近表面上的显示器。手腕型号更小，整个装置缠绕在手腕上——这是一个对空间要求更高的设计。一些上臂型号需要手动充气袖带，但大多数上臂和所有手腕型号都是全自动的。

测量技术

自动血压计以足够的压力为手臂周围的袖带充气，以防止局部主动脉中的血液流动。该压力逐渐释放，直到血液开始流经动脉的那一刻，其测量决定了收缩压。此时也感觉到脉搏率。当血流不再受限时进行的测量决定了舒张压。这个完整的测量周期由泵、袖带、阀门和压力传感器自动执行。

来自压力传感器的信号由运算放大器电路或仪表放大器调理，然后由模数转换器（ADC）进行数据转换。然后使用适合所用监视器和传感器类型的方法在数字域中计算收缩压、舒张压和脉搏率。由此产生的收缩压、舒张压和脉搏率测量值显示在液晶显示器 （LCD） 上，带有时间/日期戳，并存储在非易失性存储器中。

血压计的功能框图，包括高级语音指示器。

数据接口

一些血压监测仪能够将数据上传到计算机，以便进一步分析和跟踪一段时间内的测量结果。这种数据传输通常通过USB接口完成。分立式USB收发器可以提供此功能，也可以集成在微控制器中。

音频指示灯

血压计中的声音指示器范围从简单的蜂鸣器到更高级的音频输出。一个简单的蜂鸣器可以由一个或两个具有脉宽调制（PWM）功能的微控制器端口引脚驱动。通过添加音频数模转换器（DAC）和扬声器放大器，可以实现更高级的语音指示器。

电源管理

上臂监视器通常使用四个 AAA （1.5V） 碱性电池，腕式监视器通常使用两个 AAA 碱性电池。监视器的泵和模拟电路需要 5V 或 3.3V 电源，数字电路需要 3.3V 或 1.8V 电源，具体取决于所使用的技术。因此，典型的上臂监视器需要一个降压-升压开关稳压器来将泵/模拟电源电压调节至5V，需要一个低压差线性稳压器（LDO）来满足3.3V的数字要求。典型的腕式监视器将使用升压开关稳压器将泵/模拟电源电压升压至3.3V，并使用LDO将LDO升压至1.8V数字电源。

为了延长电池寿命，只要实时时钟 （RTC） 保持运行并且可以轻松重新打开监视器，就可以在监视器关闭时关闭开关稳压器的电源。

显示和背光

血压计使用具有100段或更少段的简单LCD，可由集成在微控制器中的驱动器驱动。可以使用 1 或 2 个白光 LED （WLED） 或电致发光 （EL） 光源来添加背光。通过使用腕式显示器的开关拓扑和上臂显示器的线性拓扑，可以轻松地将分立式WLED驱动器添加到显示器设计中。

静电放电

所有监视器必须通过 IEC 61000-4-2 静电放电 （ESD） 要求。使用具有内置ESD保护的电路或在裸露的走线中添加ESD线路保护器有助于满足这些要求。

审核编辑：郭婷