專利名稱：動脈血壓信號處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于血壓測量裝置的，更具體地說，是關(guān)于動脈血壓信號處理器。
目前已知，由傳感器檢測得到并經(jīng)放大的動脈血壓的電壓信號Uaps，經(jīng)過處理后便可得到表征收縮壓的Us和表征舒張壓的Ud。
采用多點采樣處理電壓信號Uaps需要較復(fù)雜的硬件和軟件，因而使得檢測收縮壓和舒張壓的裝置成本昂貴。
原民主德國DD233716號專利申請說明書公開了一種用微分的方法測量動脈血壓的收縮壓和舒張壓的信號處理裝置，該裝置含有微分器、低通濾波器、比較器、脈沖整形電路、采樣保持電路等。該信號處理裝置雖然構(gòu)造簡單，但不能精確檢測出動脈血壓的收縮壓和舒張壓，因為人體實際的血壓波形并非如同理論上那樣光滑，因而利用該技術(shù)方案測量出的收縮壓和舒張壓誤差過大，缺乏實用性。
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、成本低廉的動脈血壓信號處理器。
本實用新型含有峰值保持電路〔1〕、谷值保持電路〔2〕、復(fù)位信號控制器〔26〕。所述峰值保持電路〔1〕用以獲取表征收縮壓的峰值電壓Us，它分別接動脈血壓電壓信號Uaps〔19〕、復(fù)位信號控制器〔26〕。所述谷值保持電路〔2〕用以獲取表征舒張壓的谷值電壓Ud，它由谷值檢測電路〔5〕、采樣脈沖形成電路〔6〕、采樣保持電路〔4〕組成，所述谷值保持電路分別接動脈血壓信號Uaps〔19〕、復(fù)位信號控制器〔26〕。所述復(fù)位信號控制器〔26〕用于產(chǎn)生電脈沖，為峰值保持電路〔1〕和谷值保持電路〔2〕提供復(fù)位信號。
本實用新型可含有平均值運算電路〔3〕，用以計算出平均動脈壓Um，所述Um＝1／3(Us＋2Ud)。所述平均值運算電路〔3〕分別接峰值保持電路〔1〕的輸出端和谷值保持電路〔2〕的輸出端。
本實用新型中的峰值保持電路〔1〕可采用圖2示出的電路，它由運算放大器A1、A2、二極管D1、電容器C1、電阻器R1、開關(guān)S1等構(gòu)成。
本實用新型中的谷值檢測電路〔5〕可以采用由運算放大器A5、電阻器R6－R11和電位器W組成的反相和電平補償電路，用以使Uaps的信號反相，并疊加一個直流電平；所述的谷值檢測電路〔5〕還包括運算放大器A6、A7、二極管D2、電阻器R12、電容器C2、開關(guān)S2組成的峰值檢測電路，用于檢測谷值出現(xiàn)的時間。
本實用新型中的采樣脈沖形成電路〔6〕以采用單穩(wěn)觸發(fā)器為宜。
本實用新型中的平均值運算電路〔3〕可采用由運算放大器A3、A4、電阻器R2、R3、R4、R5構(gòu)成的電路，如圖2所示。
本實用新型的復(fù)位信號控制器〔26〕可采用產(chǎn)生窄脈沖的振蕩器，以產(chǎn)生的脈沖寬度為1毫秒、脈沖周期為3－4秒為最佳。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。


圖1為本實用新型的方框圖；圖2為本實用新型的電路圖；圖3是本實用新型的主要波形圖。
來自壓力傳感器并經(jīng)放大和濾波的動脈血壓電壓信號Uaps〔19〕同時輸送到峰值保持電路〔1〕的A1的同相端、谷值保持電路〔2〕的反相電路輸入端R7、采樣保持電路〔4〕的信號輸入端。
由A1、A2、D1、C1、R1、S1組成的峰值保持電路〔1〕的輸出電壓Us隨著Uaps的上升而上升，當(dāng)升至第一個峰頂后，Uaps開始下降，而Us則保持原峰值，而不下降。當(dāng)Uaps再次上升并大于第一個峰值時，Us再次跟隨Uaps的上升而上升。只要Uaps小于Us，Us就保持Uaps的最大值，如圖3峰值保持波形Us。直到控制器〔26〕給峰值保持電路〔1〕發(fā)送復(fù)位信號，使Us復(fù)位為零，峰值Us才作為表征收縮壓輸出。
復(fù)位信號的周期也是數(shù)據(jù)的采集周期。周期的長短根據(jù)醫(yī)療要求而定，通常以3－4秒為宜。復(fù)位信號的脈沖寬度則以1毫秒為宜。
Uaps經(jīng)谷值保持電路〔2〕中的R7加到A5上，由A5等構(gòu)成的反相和電平補償電路將Uaps信號反相，使其尖峰變成低谷，原來的谷變成峰，再由電平補償電路給此信號疊加一個直流電平，以保證反相信號的尖峰點為正電平。在所述的反相和電平補償電路中。A5實際上是一個加法電路，其輸入一個是來自R7的Uaps，另一個是來自R6、W、R8分壓得來的負(fù)電壓，經(jīng)A5求和，得到反相直流補償。W分得負(fù)電壓的大小影響著輸出的直流電平，因此，對W的調(diào)節(jié)，必須保證反相信號的峰尖要大于零電平。為保證正確工作，最好把整個波形都移到零電平以上。
經(jīng)反相和電平補償之后的信號送至A6、A7等組成的峰值檢測電路。A6、A7等組成的峰值檢測電路，與A1、A2等組成的峰值保持電路的結(jié)構(gòu)相似，但它不是用來獲取信號的最大值，而是用來檢測出現(xiàn)最大值的時刻。也就是說，當(dāng)Uaps出現(xiàn)第一個谷點時(見圖3)，A6的輸出端產(chǎn)生急速的負(fù)躍變，并保持該低電平，直到Uaps再次出現(xiàn)低于第一個谷點，才使A6輸出復(fù)位。隨著新谷點的出現(xiàn)，A6輸出端又產(chǎn)生一個負(fù)躍變。因此，負(fù)躍變標(biāo)志著谷點的出現(xiàn)。
利用負(fù)躍變觸發(fā)采樣脈沖形成電路〔6〕，本實施例采用的是單穩(wěn)觸發(fā)器。于是，單穩(wěn)觸發(fā)器便產(chǎn)生一個窄脈沖，即采樣脈沖〔57〕去啟動采樣保持電路〔4〕，使其工作。當(dāng)窄脈沖到來時，采樣保持電路〔4〕便采樣，脈沖過去后，它便保持采樣數(shù)值。
采樣保持電路〔4〕的輸入即為Uaps〔19〕，令它利用谷值檢測電路檢測谷點進行采樣并捕捉Uaps的谷值。該谷值出現(xiàn)后，若Uaps未出現(xiàn)更低的谷點，便不再有采樣脈沖產(chǎn)生，采樣保持電路〔4〕的輸出也不會更改。只有當(dāng)Uaps有更低的谷點出現(xiàn)，采樣保持電路〔4〕才再次采樣并予以保持，直到復(fù)位信號到來，它才輸出保持有Uaps的最低谷值，即Ud，作為表征舒張壓的輸出。
復(fù)位信號〔59〕來自復(fù)位信號控制器〔26〕，它可采用產(chǎn)生窄脈沖的振蕩器，以產(chǎn)生脈沖寬度為1毫秒、脈沖周期為3－4秒的為最佳。復(fù)位信號〔59〕到來之前，控制開關(guān)S1、S2、S3都處于開路狀態(tài)，從而使峰、谷值保持電路〔1〕和〔2〕處于采集工作狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位信號〔59〕到來時，復(fù)位脈沖使開關(guān)S1、S2、S3短路，使A2、A7、采樣保持電路〔4〕的輸出變零，以便能采集到下一周期出現(xiàn)的小于上周期最大值的峰值和大于上一周期最小值的谷值。這也就是說，復(fù)位信號啟動了下一個峰、谷值的采集周期。
如果還需要得到動脈壓的平均值Um，則可再加上平均值運算電路〔3〕。將Us和Ud送至A3、A4和R2、R3、R4、R5等構(gòu)成的運算電路進行運算。其中A4為單位反相放大器，即K＝－1，以便將A3運算后得到的負(fù)值取正，其輸出為平均值Um，所述的Um＝1／3(Us＋2Ud)。
圖3中示出的波形是采樣脈沖形成電路〔6〕輸出的采樣脈沖串〔57〕的波形。由圖3我們可觀察到一個采集周期內(nèi)Uaps、Us、Ud等的波形變化情況。
本實用新型的信號處理器結(jié)構(gòu)簡單、電路可靠、測量精確，而且成本低廉，它可方便地用于測量動脈血壓的收縮壓、舒張壓和平均壓。
權(quán)利要求1.一種動脈血壓信號處理器，含有采樣保持電路[4]，其特征是，它還含有峰值保持電路[1]、谷值保持電路[2]、復(fù)位信號控制器[26]；所述峰值保持電路[1]用以獲取表征收縮壓的峰值電壓US，它分別接動脈血壓電壓信號Uaps[19]、復(fù)位信號控制器[26]；所述谷值保持電路[2]用以獲取表征舒張壓的谷值電壓Ud，它由谷值檢測電路[5]、采樣脈沖形成電路[6]、采樣保持電路[4]組成，所述谷值保持電路[2]分別接動脈血壓電壓信號Uaps[19]、復(fù)位信號控制器[26]；所述復(fù)位信號控制器[26]用于產(chǎn)生電脈沖，為峰值保持電路[1]和谷值保持電路[2]提供復(fù)位信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理器，其特征是，它還含有平均值運算電路〔3〕，用以計算出平均動脈壓Um，所述Um＝1／3(Us＋2Ud)，所述平均值運算電路〔3〕分別接峰值保持電路〔1〕的輸出端和谷值保持電路〔2〕的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理器，其特征是，所述的峰值保持電路〔1〕由運算放大器A1、A2、二極管D1、電容器C1、電阻器R1、開關(guān)S1等構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理器，其特征是，所述的谷值檢測電路〔5〕由運算放大器A5、電阻器R6－R11和電位器W組成反相和電平補償電路，用以使Uaps的信號反相，并疊加一個直流電平，所述谷值檢測電路〔5〕還包括運算放大器A6、A7、二極管D2、電阻器R12、電容器C2、開關(guān)S2組成的峰值檢測電路，用于檢測谷值出現(xiàn)的時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理器，其特征是，所述的采樣脈沖形成電路〔6〕采用單穩(wěn)觸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號處理器，其特征是，所述的平均值運算電路〔3〕由運算放大器A3、A4、電阻器R2、R3、R4、R5構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理器，其特征是，所述的復(fù)位信號控制器〔26〕采用產(chǎn)生窄脈沖的振蕩器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的信號處理器，其特征是，所述的振蕩器產(chǎn)生的脈沖寬度為1毫秒，脈沖周期為3－4秒。
專利摘要本實用新型公開了一種動脈血壓信號處理器，它含有峰值保持電路[1]、谷值保持電路[2]、復(fù)位信號控制器[26]。所述峰值保持電路[1]用以獲取表征收縮壓的峰值電壓U
文檔編號A61B5/0225GK2129580SQ9220356
公開日1993年4月14日 申請日期1992年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月1日
發(fā)明者劉鴻銓 申請人:天津大學(xué)