无创血压检测模组的制作方法

本实用新型属于生理检测设备技术领域，具体涉及一种无创血压检测模组。

背景技术：

血压是指血液对血管壁的压力。在心脏的每一次收缩与舒张过程中，血流对血管壁的压力也随之变化，分别以收缩压和舒张压表示。动脉血压是一个易变的生理参数，也是估计心血管功能的最常用方法，与心排除量和周围血管阻力有直接关系，及时和准确的检测动脉血压，对于了解病情、指导心血管疾病的治疗和保障病人的安全具有重要的意义。

电子血压计已经广泛应用，血压间接测量法中分为听诊法和示波法，听诊法受听诊人员经验判断、情绪、听力、环境噪音和受测人员情绪、测量时姿态等因素影响大，故此其难以标准化，且误差较大，重复性差。目前大多数电子血压测量采用示波法间接测量，示波法利用袖带充气阻断动脉血流，在放气过程中随着袖带压力的减小，动脉血管将呈现由完全阻闭-逐渐开放-完全开放的过程，通过该过程检测血液流动中碰撞血管壁产生的震动来判断血压，一般震动最强处就是被测部位动脉的平均动脉压，根据平均动脉压计算出动脉和收缩压和舒张压。但不同电子血压测量装置自身电子电路设计方案不同，性能、成本等方面也各有优劣。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种新的无创血压检测模组，误差较小。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种无创血压检测模组，包括传感装置和控制处理模块；

传感装置包括袖带，袖带中设有充气管路，充气管路内设有压力传感器，充气管路上设有气阀且充气管路连通有气泵；

控制处理模块包括控制电路和血压测量电路；所述气泵和气阀分别通过气泵驱动电路和气阀驱动电路连接至所述控制电路；所述压力传感器经血压检测电路连接至所述控制电路。

进一步的，上述的无创血压检测模组中：模组设有电源隔离电路为整个模组供电。

进一步的，上述的无创血压检测模组中：所述气泵驱动电路包括：第一场效应管(Q7)，第一场效应管(Q7)的栅极经过两分压电阻(R51，R52)连接控制电路以接收控制电路提供的控制信号；第一场效应管(Q7)的漏极连接气泵继电器开关(PMOTOR)；所述两分压电阻(R51，R52)的连接节点与第一场效应管(Q7)漏极之间设置电容(C46)；第一场效应管(Q7)源极与栅极之间设置电阻(R56)。

进一步的，上述的无创血压检测模组中：所述气阀驱动电路包括：第二场效应管(Q4)；第二场效应管(Q4)的栅极经过两分压电阻(R54，R54)连接控制电路以接收控制电路提供的控制信号；第二场效应管(Q4)的漏极连接气阀开关(PFAST1)；所述两分压电阻(R54，R55)的连接节点与第二场效应管(Q4)漏极之间连接电容(C47)；第二场效应管(Q4)源极与栅极之间设置电阻(R56)。

进一步的，上述的无创血压检测模组中：所述血压检测电路包括依次连接的通滤波器和信号放大电路以及过压保护电路；其中过压保护电路包括：比较器(U6A)，比较器(U6A)的正相输入端和反相输入端之间连接电容(C13)，且其输出端与正相输入端之间连接电阻(R34)，其负电源引线接负电压后通过电容(C15)接地；比较器(U6A)输出端连接控制电路且输出端通过电阻(R30)连接第四场效应管(Q2)栅极；第四场效应管(Q2)源极与栅极之间并联电容(C16)和电阻(R32)，第四场效应管(Q2)漏极连接至所述气阀驱动电路且漏极接正电压后通过电容(C10)接地。

进一步的，上述的无创血压检测模组中：所述气阀驱动电路还包括：第三场效应管(Q5)，第三场效应管(Q5)的栅极经过两分压电阻(R59，R60)连接所述第四场效应管(Q2)漏极；第三场效应管(Q5)的漏极连接气阀开关(PFAST1)；所述两分压电阻(R59，R60)的连接节点与第三场效应管(Q5)漏极之间连接电容(C56)；第三场效应管(Q5)源极与栅极之间设置电阻(R61)。

进一步的，上述的无创血压检测模组中：所述控制电路包括控制芯片和数模转换器，数模转换器设置在血压检测电路与控制芯片之间；控制芯片连接有数据传送接口。

进一步的，上述的无创血压检测模组中：所述控制芯片为STM32F103VCT6芯片。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型气泵气阀的充、放气控制、压力传感器和血压检测电路的信号处理为精准压力值的获取提供良好的条件，而基于控制电路的硬件构成实现的高精度的数模转换及对数字信号的分析处理能力，能稳定、精准地提取信号特征值，继而利于实现获得高精度的心率值和重复性很好的血压示值。

附图说明

图1为本实用新型提供的无创血压检测模组的结构示意图；

图2为图1中所示气泵驱动电路和气阀驱动电路的电路原理图；

图3为图1中所示血压检测电路的电路框图；

图4为图3中所示过压保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式以及附图对本实用新型进行详细阐述，以便本领域技术人员理解本实用新型的技术方案。需指出，本文中涉及的各功能电路中，元器件后的标号，如没有特别说明，则均是为了对元器件进行区别的作用，标号不对元器件本身起到限定作用。

如图1-4所示的，一种无创血压检测模组，包括用于采集脉搏振动情况的传感装置和控制获取采集数据并处理的控制处理模块；所述传感装置包括袖带，袖带中设有充气管路，充气管路内设有压力传感器，充气管路上设有气阀且充气管路连通有气泵，气泵用于向充气管路充气加压，气阀用于充气管路的放气控制。

控制处理模块包括控制电路、用于控制气泵的气泵驱动电路、用于控制气阀的气阀驱动电路以及血压测量电路；气泵驱动电路连接在气泵和控制电路之间；气阀驱动电路连接在气阀和控制电路之间；所述压力传感器通过血压检测电路连接至所述控制电路；模组设有电源隔离电路为整个模组供电。

工作时，控制电路通过气泵驱动电路控制气泵向围绕在受测人员上臂的袖带中的充气管路充气，压力传感器采集充气管路中的压力数据，直到袖带产生的压力阻断上臂动脉血的流动(通过充气管路中的震动情况检测判断)，压力传感器将这些压力数据传输经血压检测电路传输至控制电路；控制电路经过数据处理后，发送指令信号至气阀驱动电路令气阀逐渐放气，随着袖带中充气管路的压力减小，动脉血管对着脉搏跳动，袖带中的充气管路中产生气体震动波，压力传感器可以产生一个随着脉搏跳动的脉动信号，并转换为电信号发送出去。

血压检测电路将电信号进行滤波、放大，后发送至控制电路中进行模数转换并对转换后的数字信号进行数据处理分析。控制电路提取数字信号的特征值，继而计算出血压值。控制电路电路连接有数据传送接口，已将计算出的数据传输出去。

所述控制电路包括控制芯片和ADC(Analog-to-Digital Converter，数模转换器)，ADC连接在血压检测电路和控制芯片之间，采集血压检测电路传输的模拟信号并转换为数字信号发送至控制芯片中进行处理。本实用新型给出的一个优选实施例为，控制芯片采用STM32F103VCT6芯片，在芯片内部集成ADC，性能优良；12bit的AD精度满足对血压信号采集的需求，通过控制芯片对数据信号进行处理获取信号特征值，从而计算出收缩压、舒张压和心率。并通过数据传送接口与其他设备或模块进行通信；该数据传送接口为UART接口，采用3.3V的CMOS逻辑电平。

作为进一步改进，本实用新型中，所述气泵驱动电路包括：第一场效应管Q7控制的开关电路，第一场效应管Q7为大功率N通道场效应管；第一场效应管Q7的栅极经过两分压电阻(R51，R52)连接控制芯片以接收控制芯片提供的控制信号SO_MOTOR，该控制信号SO_MOTOR作为驱动气泵的开关信号。第一场效应管Q7的漏极连接气泵继电器开关PMOTOR；所述两分压电阻(R51，R52)的连接节点与第一场效应管Q7漏极之间设置电容C46；第一场效应管Q7源极与栅极之间设置电阻R56。所述控制芯片输出引脚输出的SO_MOTOR信号置于高电平则导通第一场效应管Q7，继而启动继电器开关PMOTOR所在的气泵；SO_MOTOR信号置于低电平则第一场效应管Q7截断，气泵关闭。

所述气阀驱动电路包括：第二场效应管Q4，该场效应管为N通道场效应管。第二场效应管Q4的栅极经过两分压电阻(R54，R54)连接控制芯片以接收控制芯片提供的控制信号SO_FAST，该控制信号SO_FAST作为驱动气阀泄气的开关信号；第二场效应管Q4的漏极连接气阀开关PFAST1；所述两分压电阻(R54，R55)的连接节点与第二场效应管Q4漏极之间连接电容C47；第二场效应管Q4源极与栅极之间设置电阻R56；所述控制芯片输出引脚输出的SO_FAST信号置于低电平则截断第二场效应管Q4，继而令气阀开关PFAST1所在的气阀开启放气；SO_FAST信号置于高电平则导通第二场效应管Q4，气阀关闭结束放气。

所述血压检测电路包括：高通滤波器和信号放大电路以及过压保护电路；高通滤波器(约1Hz)滤出脉动信号，经过放大电路放大信号后，为控制电路提供数模转换的信号，高通滤波器和放大电路为本领域成熟技术，本实用新型不做唯一限定。为防止充气压力过高，血压检测电路还提供过压保护电路，其中所述过压保护电路包括：比较器U6A，比较器U6A的正相输入端和反相输入端之间连接电容C13，且其输出端与正相输入端之间连接电阻R34，其负电源引线接负电压后通过电容C15接地；比较器U6A输出端连接控制电路向控制芯片输出控制信号(即PROT信号)且输出端通过电阻R30连接第四场效应管Q2栅极；第四场效应管Q2源极与栅极之间并联电容C16和电阻R32，第四场效应管Q2漏极连接至至所述气阀驱动电路向气阀驱动电路输出控制信号(即PROTECT信号)且漏极接正电压后通过电容C10接地。

并且气阀驱动电路还包括：与第二场效应管Q4并联的第三场效应管Q5，第三场效应管Q5的栅极经过两分压电阻(R59，R60)连接所述第四场效应管Q2漏极以接收过压保护电路输出的控制信号SO_PROTECT；第三场效应管Q5的漏极连接气阀开关PFAST1；所述两分压电阻(R59，R60)的连接节点与第三场效应管Q5漏极之间连接电容C56；第三场效应管Q5源极与栅极之间设置电阻R61。

比较器U6A检测到电路中压力超过设定值后，输出信号PROT置于高电平，PROTECT置于低电输出至气阀驱动电路形成SO_PROTECT，开启开关PFAST1所在的气阀进行泄气，同时置高的PROT信号给控制芯片提出过压中断申请，控制芯片对过压中断的处理为输出SO_FAST信号开启所有气阀进行放气。

本实施例中，第二场效应管Q4控制的开关电路与第三场效应管Q5控制的开关电路可以各自控制连接一个气阀，即充气管路上设置两个气阀进行放气。

整个模组通过电源隔离电路供电，电源隔离电路提供+5V电压，因气泵、气阀的驱动电流较大，且为保证提供良好的压力信号，+5V DC要求为电压误差在+5％范围内，电流不小于1000mA，噪声纹波不大于150mV，同时电源隔离电路对输入的+5V DC进行隔离等处理再提供给各部分的电路。本实施例中，电源隔离电路包括DC-DC电路及其电路连接的隔离芯片，DC-DC电路能够保证良好的电源，向无创血氧检测模块中各功能电路提供独立的电压；所述隔离芯片优选采用速度快、功耗低、体积小的磁耦隔离芯片ADUM2201进行隔离，保证电路之间电源不互相干扰。本领域技术人员也应当理解，本实用新型模块的各电路结构基于PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)为支撑实现。

本实用新型气泵气阀的充、放气控制、压力传感器和血压检测电路的信号处理为精准压力值的获取提供良好的条件，而基于控制电路的硬件构成实现的高精度的数模转换及对数字信号的分析处理能力，能稳定、精准地提取信号特征值，经实际试验后，整个电路最终能提供280mmHg下压力误差不超过±2mmHg，180mmHg和50mmHg下压力误差±1mmHg；在150mmHg/100mmHg检定点进行5次测量，收缩压示值重复性Ss在(0.24～2.14)mmHg范围内，舒张压示值重复性SD在(0.00～0.85)mmHg范围内；而心率的准确度达到±1bpm。因此整个电路提供了高精度的心率值和重复性很好的血压示值。

本文中应用了具体个例对实用新型构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该实用新型构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。