我國(guó)疾病預(yù)防控制中心與衛(wèi)生部聯(lián)合發(fā)布的《中國(guó)慢性病報(bào)告》中指出：血脂異常、糖尿病、高血壓等慢性疾病已經(jīng)對(duì)人類的健康及生命安全造成了嚴(yán)重影響。現(xiàn)階段，人們對(duì)于健康管理和血壓檢測(cè)的重視程度不斷上升，血壓的測(cè)量方式和準(zhǔn)確性逐漸成為了人們的關(guān)注重點(diǎn)。電子血壓計(jì)與傳統(tǒng)水銀汞柱式血壓計(jì)相比，具有操作簡(jiǎn)單、便攜性高、可單獨(dú)操作等優(yōu)勢(shì)，在家庭血壓監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。

　　1.系統(tǒng)測(cè)量的基本原理

　　設(shè)備以示波法為基本原理，人體血壓指的是動(dòng)脈血管中脈動(dòng)的血流對(duì)血管壁產(chǎn)生的側(cè)向垂直于血管壁的壓力。主動(dòng)脈血管中垂直于管壁的壓力的峰值為收縮壓，谷值為舒張壓。示波法測(cè)量血壓的過(guò)程與柯氏音法是一致的。首先通過(guò)氣泵對(duì)袖帶進(jìn)行充氣加壓，以此阻塞上臂肱動(dòng)脈血液流通，在脈搏波消失后，對(duì)袖帶進(jìn)行緩慢放氣減壓，脈搏開始出現(xiàn)。當(dāng)袖帶的壓力從大于人體的收縮壓減小到收縮壓的大小時(shí)，

　　脈搏波突然變大，在達(dá)到人體的平均壓時(shí)，脈搏波幅值達(dá)到最大值，然后又隨著袖帶中壓力的減小而衰減。示波法就是通過(guò)袖帶壓力和脈搏波之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)測(cè)定血壓值，脈搏波最大值即平均壓，而舒張壓和收縮壓則需要通過(guò)它們之間的比例系數(shù)來(lái)計(jì)算。

　　2.系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

　　本文設(shè)計(jì)的電子血壓計(jì)以藍(lán)牙4.0為數(shù)據(jù)傳輸媒介，由Android端APP和下機(jī)位數(shù)據(jù)采集部分（血壓采集盒、袖帶）。利用分支器連接壓力傳感器、電磁閥、氣泵和袖帶，以橡膠管連接的方式，保證裝置和系統(tǒng)的氣密性。電磁閥和氣泵與各自的驅(qū)動(dòng)電路相連接，驅(qū)動(dòng)電路分別和控制芯片的O/I口相連，控制芯片通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路操縱電磁閥開關(guān)和氣泵的充放氣。袖帶壓力數(shù)據(jù)和計(jì)算脈搏波數(shù)據(jù)則由壓力傳感器采集，采用信號(hào)調(diào)理對(duì)其進(jìn)行分離，經(jīng)過(guò)控制芯片內(nèi)部計(jì)算后，在得出血壓值的同時(shí)，將其傳輸至Android端APP進(jìn)行顯示、分析和存儲(chǔ)（詳見圖1）

　　圖1電子血壓計(jì)結(jié)構(gòu)圖

　　3.電子血壓計(jì)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1氣泵和電磁閥設(shè)計(jì)

　　設(shè)備選擇370直流氣泵（日本美上美公司生產(chǎn)），最大供氣氣壓可達(dá)450mmHg，額定電流為250mA，工作電壓DC3-6V，分貝小于65dB；電磁閥則選擇CJ13-A06A1，氣密性3mmHg/min，額定電流60mA，額定電壓為DC3-6V，最低工作電壓3.5V，直流阻抗100Ω，可達(dá)到設(shè)備快速放氣和緩慢放氣的要求。

　　3.2壓力傳感器設(shè)計(jì)

　　由于脈搏波信號(hào)具有采集困難、抗干擾能力差、強(qiáng)度較弱等特點(diǎn)，因此在一定程度上提升了采集脈搏波信號(hào)的難度。本設(shè)備采用MPS20N0040D-D壓阻式脈搏傳感器（無(wú)錫麥姆斯科技有限公司生產(chǎn)），這款產(chǎn)品測(cè)量精準(zhǔn)、體積小、性價(jià)比高，并且具備良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

　　3.3信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì)

　　信號(hào)調(diào)理模塊的根本作用，就是將壓力傳感器采集的線性遞減直流信號(hào)和脈搏波振蕩的周期信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，同時(shí)將調(diào)理后的信號(hào)傳入單片機(jī)。本設(shè)備采用mV級(jí)別的芯片，具有低能耗、低輸入偏置、低噪音、精度較高、成本較低等特點(diǎn)，因此在血壓檢測(cè)等醫(yī)療設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。

　　3.4藍(lán)牙通信模塊設(shè)計(jì)

　　本設(shè)備選用了基于V4.0BLE的藍(lán)牙串口通信模塊（HC-08），與藍(lán)牙2.0模塊相比，功耗低、傳輸速度更快，在低耗能MODE3模式下，向串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)就可將其喚醒，該模塊還可完成廣播者、觀察者、外設(shè)、中心等多角色轉(zhuǎn)換，在空曠環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)80米遠(yuǎn)距離通信。

　　4.下機(jī)位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　下機(jī)位軟件的主要功能就是接收Android端APP的指令，并根據(jù)指令完成不同的操作，最后將經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊和控制芯片處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙4.0上傳至Android端APP。

　　該設(shè)備采用STM32F103ZET6微控制器，以KeilMDK為開發(fā)平臺(tái)，經(jīng)程序處理后，可通過(guò)“串口調(diào)試助手”調(diào)試血壓信號(hào)。

　　5.Android端APP設(shè)計(jì)

　　該設(shè)備Android端軟件包含數(shù)據(jù)處理模塊、波形繪制模塊和藍(lán)牙模塊，從而試下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、顯示與傳輸。界面設(shè)計(jì)如下：歡迎動(dòng)畫（顯示產(chǎn)品名稱及l(fā)ogo）-主界面（測(cè)量界面）-按鈕（連接藍(lán)牙、開始/停止測(cè)量）-顯示區(qū)域（測(cè)量時(shí)心率、氣壓值、收縮壓、舒張壓）-分析界面（可選擇查看歷史血壓曲線圖）-信息提示對(duì)話框（提示用戶重新連接、藍(lán)牙未連接、袖帶未綁好等）。

　　6.測(cè)量結(jié)果分析

　　從穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性兩個(gè)方面，對(duì)基于藍(lán)牙4.0的示波法電子血壓計(jì)進(jìn)行評(píng)估。該設(shè)備與水銀血壓計(jì)測(cè)量相比，雖然測(cè)量的結(jié)果相近，并沒有顯著差異，但設(shè)備舒張壓差值≤5mmHg的比例為90%，收縮壓差值≤5mmHg的比例為80%，符合AAMI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于家庭日常血壓檢測(cè)。