基于蓝牙4.0的示波法电子血压计的设计方案

　　我国疾病预防控制中心与卫生部联合发布的《中国慢性病报告》中指出：血脂异常、糖尿病、高血压等慢性疾病已经对人类的健康及生命安全造成了严重影响。现阶段，人们对于健康管理和血压检测的重视程度不断上升，血压的测量方式和准确性逐渐成为了人们的关注重点。电子血压计与传统水银汞柱式血压计相比，具有操作简单、便携性高、可单独操作等优势，在家庭血压监测中得到了广泛应用。

　　1.系统测量的基本原理

　　设备以示波法为基本原理，人体血压指的是动脉血管中脉动的血流对血管壁产生的侧向垂直于血管壁的压力。主动脉血管中垂直于管壁的压力的峰值为收缩压，谷值为舒张压。示波法测量血压的过程与柯氏音法是一致的。首先通过气泵对袖带进行充气加压，以此阻塞上臂肱动脉血液流通，在脉搏波消失后，对袖带进行缓慢放气减压，脉搏开始出现。当袖带的压力从大于人体的收缩压减小到收缩压的大小时，

　　脉搏波突然变大，在达到人体的平均压时，脉搏波幅值达到最大值，然后又随着袖带中压力的减小而衰减。示波法就是通过袖带压力和脉搏波之间的对应关系来测定血压值，脉搏波最大值即平均压，而舒张压和收缩压则需要通过它们之间的比例系数来计算。

　　2.系统框架设计

　　本文设计的电子血压计以蓝牙4.0为数据传输媒介，由Android端APP和下机位数据采集部分（血压采集盒、袖带）。利用分支器连接压力传感器、电磁阀、气泵和袖带，以橡胶管连接的方式，保证装置和系统的气密性。电磁阀和气泵与各自的驱动电路相连接，驱动电路分别和控制芯片的O/I口相连，控制芯片通过驱动电路操纵电磁阀开关和气泵的充放气。袖带压力数据和计算脉搏波数据则由压力传感器采集，采用信号调理对其进行分离，经过控制芯片内部计算后，在得出血压值的同时，将其传输至Android端APP进行显示、分析和存储（详见图1）

　　

　　图1电子血压计结构图

　　3.电子血压计硬件设计

　　3.1气泵和电磁阀设计

　　设备选择370直流气泵（日本美上美公司生产），最大供气气压可达450mmHg，额定电流为250mA，工作电压DC3-6V，分贝小于65dB；电磁阀则选择CJ13-A06A1，气密性3mmHg/min，额定电流60mA，额定电压为DC3-6V，最低工作电压3.5V，直流阻抗100Ω，可达到设备快速放气和缓慢放气的要求。

　　3.2压力传感器设计

　　由于脉搏波信号具有采集困难、抗干扰能力差、强度较弱等特点，因此在一定程度上提升了采集脉搏波信号的难度。本设备采用MPS20N0040D-D压阻式脉搏传感器（无锡麦姆斯科技有限公司生产），这款产品测量精准、体积小、性价比高，并且具备良好的稳定性和可重复性。

　　3.3信号调理模块设计

　　信号调理模块的根本作用，就是将压力传感器采集的线性递减直流信号和脉搏波振荡的周期信号进行放大、滤波，同时将调理后的信号传入单片机。本设备采用mV级别的芯片，具有低能耗、低输入偏置、低噪音、精度较高、成本较低等特点，因此在血压检测等医疗设备中得到了广泛应用。

　　3.4蓝牙通信模块设计

　　本设备选用了基于V4.0BLE的蓝牙串口通信模块（HC-08），与蓝牙2.0模块相比，功耗低、传输速度更快，在低耗能MODE3模式下，向串口发送一个字节的数据就可将其唤醒，该模块还可完成广播者、观察者、外设、中心等多角色转换，在空旷环境下能够实现80米远距离通信。

　　4.下机位系统的软件设计

　　下机位软件的主要功能就是接收Android端APP的指令，并根据指令完成不同的操作，最后将经过信号调理模块和控制芯片处理后的数据通过蓝牙4.0上传至Android端APP。

　　该设备采用STM32F103ZET6微控制器，以KeilMDK为开发平台，经程序处理后，可通过“串口调试助手”调试血压信号。

　　5.Android端APP设计

　　该设备Android端软件包含数据处理模块、波形绘制模块和蓝牙模块，从而试下数据转换、显示与传输。界面设计如下：欢迎动画（显示产品名称及logo）-主界面（测量界面）-按钮（连接蓝牙、开始/停止测量）-显示区域（测量时心率、气压值、收缩压、舒张压）-分析界面（可选择查看历史血压曲线图）-信息提示对话框（提示用户重新连接、蓝牙未连接、袖带未绑好等）。

　　6.测量结果分析

　　从稳定性和准确性两个方面，对基于蓝牙4.0的示波法电子血压计进行评估。该设备与水银血压计测量相比，虽然测量的结果相近，并没有显著差异，但设备舒张压差值≤5mmHg的比例为90%，收缩压差值≤5mmHg的比例为80%，符合AAMI国际标准，具有携带方便、操作简单、稳定性更强等优点，适用于家庭日常血压检测。