CN105249946B - 一种抑制温漂的有创血压采集电路 - Google Patents

Abstract

一种抑制温漂的有创血压采集电路，包括有创血压传感器、滤波电路、差分放大电路、ADC采集电路、有创血压传感器脱落判断电路、实时采集与零点切换开关电路和MCU处理器，有创血压传感器脱落判断电路的输出端与MCU处理器的IO端口相连接，滤波电路的输出端与实时采集与零点切换开关电路的输入端相连接，实时采集与零点切换开关电路的输出端与差分放大电路的输入端相连接，实时采集与零点切换开关电路的开关选择输入端与MCU处理器相连接，差分放大电路的输出端与ADC采集电路的输入端相连接，ADC采集电路的输出端与MCU处理器的输入端相连接。实现了有创血压采集电路自动化调节、抑制温漂。

Description

一种抑制温漂的有创血压采集电路

技术领域

本发明涉及有创血压采集电路，更具体地说涉及一种抑制温漂的有创血压采集电路，属于模拟采集电路技术领域。

背景技术

有创血压监测技术能够实现对血压进行实时变化的监测，在危重病人如休克病人、一些心脏手术和其他重大手术时，其具有相应时间快、结果准确、抗干扰强和应用范围广的特点，因此有创血压监测技术具有很重要的临床价值。有创血压一般可监测动脉血压、中心静脉压、肺动脉压、左房压和颅内压；其测量原理是：首先将导管通过穿刺，置于被测部位的血管内，导管的外端直接与压力传感器相连接，由于流体具有压力传递作用，血管内的压力将通过导管内的液体传递到外部的压力传感器上，从而可获得血管内实时压力变化的动态波形，通过特定的计算方法，可获得被测部位血管的收缩压、舒张压和平均动脉压。

当使用有创血压监护仪监测有创血压时，随着监护仪的运行，会产生大量的热量，造成监护仪内部温度发生很大的变化。现有的有创血压监护仪通常是通过模拟电路实现的，对于模拟电路来讲，温漂是一个不可避免的问题，因此随着监护仪内部温度的上升，有创血压的零点也会随着上升，这严重影响着有创血压测量的准确性。现有通常通过手动的调校避免误差；但是，但是对于一个实时监护的病人来讲手动调校比较繁琐，而且有时候是不允许的。

发明内容

本发明针对现有的有创血压电路产生温漂导致有创血压测量不准确、手动调校比较繁琐等问题，提供一种抑制温漂的有创血压采集电路。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是： 一种抑制温漂的有创血压采集电路，包括有创血压传感器、滤波电路、差分放大电路、ADC采集电路，还包括有创血压传感器脱落判断电路、实时采集与零点切换开关电路和MCU处理器，所述有创血压传感器的输出端分别与有创血压传感器脱落判断电路的输入端和滤波电路的输入端相连接，所述有创血压传感器脱落判断电路的输出端与MCU处理器的IO端口相连接，所述滤波电路的输出端与实时采集与零点切换开关电路的输入端相连接，所述实时采集与零点切换开关电路的输出端与差分放大电路的输入端相连接，实时采集与零点切换开关电路的开关选择输入端与MCU处理器相连接，所述差分放大电路的输出端与ADC采集电路的输入端相连接，所述ADC采集电路的输出端与MCU处理器的输入端相连接。

所述的有创血压传感器脱落判断电路包括电容C1、C2、C3、C4，电阻R1、R2、R3、R4、R5，钳位二极管D1、D2、D3，运算放大器U1，所述电阻R1、电阻R4、电容C1和钳位二极管D1的一端分别与创血压传感器的输出正极相连接，电阻R1和电容C1的另一端分别接地，所述电阻R3、电阻R2、电容C2和钳位二极管D2的一端分别与创血压传感器的输出负极相连接，所述电阻R2和电容C2的另一端分别接地，所述电阻R3和电阻R4的另一端相连接并与运算放大器U1的正输入端相连接，所述运算放大器U1的输出端与电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端分别与钳位二极管D3和电容C3的一端、导联脱落判断电平输出相连接，所述的电容C3另一端接地。

所述的实时采集与零点切换开关电路包括模拟开关芯片U2，实时采集与零点切换开关电路的输入正极接滤波电路实时信号的输出正极，实时采集与零点切换开关电路的输入负极接滤波电路实时信号的输出负极，所述模拟开关芯片U2的通道切换位管脚与MCU处理器的IO端口相连接，模拟开关芯片U2的输出端X与差分放大电路中的差分放大器正极输入端相连接，模拟开关芯片U2的输出端Y与差分放大电路中的差分放大器负极输入端相连接。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明中的有创血压传感器脱落判断电路能够实现自主的识别有创血压传感器是否脱落；实时采集与零点采集切换开关电路能够通过模拟开关自动切换实时采集信号和零点信号的采集，通过对这两个采集数据的处理实现对温漂的滤除。

附图说明

图1是本发明整体框图。

图2是本发明中的有创血压传感器脱落判断电路原理图。

图3是本发明中的滤波电路原理图。

图4 是本发明中的实时采集与零点切换开关电路原理图。

图5是本发明中的差分放大电路原理图。

图6是本发明中的ADC采集电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，一种抑制温漂的有创血压采集电路，包括有创血压传感器、滤波电路、差分放大电路、ADC采集电路、创血压传感器脱落判断电路、实时采集与零点切换开关电路和MCU处理器，其中的MCU处理器包含有创血压算法。所述有创血压传感器的输出端分别与有创血压传感器脱落判断电路的输入端和滤波电路的输入端相连接，所述有创血压传感器脱落判断电路的输出端与MCU处理器的IO端口相连接，所述滤波电路的输出端与实时采集与零点切换开关电路的输入端相连接，所述实时采集与零点切换开关电路的输出端与差分放大电路的输入端相连接，实时采集与零点切换开关电路的开关选择输入端与MCU处理器相连接，所述差分放大电路的输出端与ADC采集电路的输入端相连接，所述ADC采集电路的输出端与MCU处理器的输入端相连接。

参见图2，所述的有创血压传感器脱落判断电路包括电容C1、C2、C3、C4，电阻R1、R2、R3、R4、R5，钳位二极管D1、D2、D3，运算放大器U1。所述电阻R1、电阻R4、电容C1和钳位二极管D1的一端分别与有创血压传感器的输出正极相连接，图2中IBP1-1即指的有创血压传感器的输出正极；电阻R1和电容C1的另一端分别接地。所述电阻R3、电阻R2、电容C2和钳位二极管D2的一端分别与有创血压传感器的输出负极相连接，图2中IBP1-2即指的有创血压传感器的输出负极；所述电阻R2和电容C2的另一端分别接地。所述电阻R3和电阻R4的另一端相连接并与运算放大器U1的正输入端相连接，所述运算放大器U1的输出端与电阻R5的一端相连接；所述电阻R5的另一端分别与钳位二极管D3和电容C3的一端、导联脱落判断电平输出相连接，电容C3另一端接地。图2中IBP1-OFF即指的导联脱落判断电平输出，IBP1-OFF与MCU处理器的IO端口相连接，MCU处理器的IO端口通过IBP1-OFF的电平来判断有创血压传感器是否脱落，高电平为连接、低电平为脱落。其工作原理是：当有创血压传感器没有连接上时，输入部分由电阻R1、R2下拉到地，通过电阻R3、R4连接到运算放大器U1的输入端，再由运算放大器U1组成射随隔离输出，通过电阻R5、电容C3滤波，消除高平信号耦合对输出造成的干扰，再将该电平传送给MCU处理器的IO端口，当MCU处理器的IO端口接受到低电平时，此时判断有创血压传感器是脱落的。当有创血压传感器连接上时，有创血压传感器输出端会输出一个高电平的点位，通过电阻R3、R4连接到运算放大器U1的输入端，再由运算放大器U1组成射随隔离输出，当MCU处理器的IO端口接受到高电平时，此时判断有创血压传感器是连接上的。电路中的钳位二极管D1、D2、D3保证了信号源的输入端电压输入不会超过5V或者3.3V。

参见图3，所述的滤波电路包括电阻R6、R7、R8、R9，电容C5、C6、C7、C8、C9。该电路的工作原理是由电阻R6、R7、R8、R9组成低通滤波电路，消除了部分外部高频噪音，提高了输入信号质量；电容C5、C6、C7消除了差分输入端高频噪音，提高差分电路的抗高频噪音的能力。

参见图4，所述的实时采集与零点采集切换开关电路包括模拟开关芯片U2，实时采集与零点采集切换开关电路的输入正极接滤波电路实时信号的输出正极，图4中P1-1即为实时采集与零点切换开关电路的输入正极；实时采集与零点采集切换开关电路的输入负极接滤波电路实时信号的输出负极，图4中P1-2即为实时采集与零点切换开关电路的输入负极。模拟开关芯片U2的输出端X与差分放大电路中的差分放大器U3的正极输入端相连接，模拟开关芯片U2的输出端Y与差分放大电路中的差分放大器U3的负极输入端相连接。所述模拟开关芯片U2的通道切换位管脚与MCU处理器的IO端口相连接，图4中IBP_SEL即为模拟开关芯片U2的通道切换位；MCU处理器的IO端口通过输出高低电平来切换输出通道，当IBP_SEL为高电平时，模拟开关芯片U2选择X0由X输出，Y0由Y输出；当IBP_SEL为低电平时，模拟开关芯片U2选择X1由X输出，Y1由Y输出。模拟开关芯片U2是一个双通道、4选1的模拟开关，通过9、10脚的A、B电平来选择X0～X3或者Y0～Y3的输出通道。当A为高电平时，X与X1相连、Y与Y1相连，此时切换到零点的采集，信号输入是一个2.5V的共模信号（由于没有压力差，所以有创血压传感器的输出端是两个等电位的点，这里我们使用2.5V参考电压模拟），通过差分放大后就是零点的电位；当A为低电平时，X与X0相连、Y与Y0相连，此时切换到实时采集，输入的是有创血压传感器的输出信号。因此本实时采集与零点切换开关电路通过其中的开关不停的切换、并通过实时采集当前零点的电压来确定当前的零点，消除了固定零点随着温漂而动态变化、消除了温度漂移所造成的有创血压零点的漂移、导致最终测量数据不准的弊端，从而实现了有创血压采集电路自动化调节、抑制温漂。

参见图5，所述的差分放大电路包括电阻R10、R11、R12，电容C10、C11、C12，差分运放放大器U3。该差分运放放大器U3的参考REF为2.5V，所以该差分运放放大器U3的输出都被抬高了2.5V，电阻R10、R11是差分远方放大倍数的设定，该图设定的放大倍数为G=100倍，电阻R12、电容C12是一个低通滤波器，滤除部分高频噪音提高信号质量。

参见图6，所述的ADC采集电路主要完成信号的采集和模数转换。信号通过差分运放放大后，通过模数转换芯片U4采集完成模拟信号的拾取，再将模拟信号量化，转化成数字信号传送给MCU处理器。

所述的MCU处理器是一个简单的微处理器CPU，MCU处理器将ADC采集电路的数据做分析运算，还原成当前测试的压力值；同时MCU处理器还控制实时采集与零点切换开关电路中的开关切换，MCU处理器通过IO端口配置不同的电平来选择当前采集的通道。

如图1所示，工作时，有创血压传感器的输出信号分为两个支路，一个支路连接有创血压传感器脱落判断电路，通过有创血压传感器脱落判断电路将电平传送到MCU处理器，MCU处理器通过电平识别有创血压传感器是否连接、是否对有创血压进行采集：有创血压传感器脱落时，有创血压传感器脱落判断电路输出低电平，MCU处理器提示有创血压传感器脱落，不采集数据；当有创血压传感器连接时，有创血压传感器脱落判断电路输出高电平，MCU处理器提示有创血压传感器连接，采集数据。有创血压传感器输出信号的第二个支路连接滤波电路，滤波电路通过低通滤波电路滤除高频信号；接着滤波电路输出信号到实时采集与零点采集切换开关电路，实时采集与零点采集切换开关电路通过MCU处理器输出的高低电平来控制开关选择切换到实时采集或者零点采集：当MCU处理器输出高电平时，开关选择切换到零点采集；当MCU处理器输出低电平时，开关选择切换到实时采集。实时采集与零点采集切换开关电路输出信号到差分运放电路，差分运放电路将差分信号放大，此处放大的倍数为100倍；放大后的信号连接到ADC采集电路，ADC采集电路将模拟信号转化为数字信号，然后ADC电路将模数转换的数字信号发送给MCU处理器。当MCU处理器IO端口输出高电平切换到零点采集时，此时ADC采集电路采集到带有温漂的零点，并将带有温漂的零点转化成数字信号传送给MCU处理器，MCU处理器保存该数据；当MCU处理器IO端口输出低电平切换到实时采集时，此时ADC采集电路采集到带有温漂的实时有创血压，并将带有温漂的有创血压转化成数字信号传送给MCU处理器，MCU处理器将该带有温漂的实时有创血压减去带有温漂的零点，此时前后温漂都是相同的，通过减法运算消除掉了温漂；最后相减结果就是实际的有创血压压力值，从而使得MCU处理器通过算法将采集的数字型号转换成当前的有创血压，并实现了消除温漂。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种抑制温漂的有创血压采集电路，包括有创血压传感器、滤波电路、差分放大电路、ADC采集电路，其特征在于：还包括有创血压传感器脱落判断电路、实时采集与零点切换开关电路和MCU处理器，所述有创血压传感器的输出端分别与有创血压传感器脱落判断电路的输入端和滤波电路的输入端相连接，所述有创血压传感器脱落判断电路的输出端与MCU处理器的IO端口相连接，所述滤波电路的输出端与实时采集与零点切换开关电路的输入端相连接，所述实时采集与零点切换开关电路的输出端与差分放大电路的输入端相连接，实时采集与零点切换开关电路的开关选择输入端与MCU处理器相连接，所述差分放大电路的输出端与ADC采集电路的输入端相连接，所述ADC采集电路的输出端与MCU处理器的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种抑制温漂的有创血压采集电路，其特征在于：所述的有创血压传感器脱落判断电路包括电容C1、C2、C3、C4，电阻R1、R2、R3、R4、R5，钳位二极管D1、D2、D3，运算放大器U1，所述电阻R1、电阻R4、电容C1和钳位二极管D1的一端分别与创血压传感器的输出正极相连接，电阻R1和电容C1的另一端分别接地，所述电阻R3、电阻R2、电容C2和钳位二极管D2的一端分别与创血压传感器的输出负极相连接，所述电阻R2和电容C2的另一端分别接地，所述电阻R3和电阻R4的另一端相连接并与运算放大器U1的正输入端相连接，所述运算放大器U1的输出端与电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端分别与钳位二极管D3和电容C3的一端、导联脱落判断电平输出相连接，所述的电容C3另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种抑制温漂的有创血压采集电路，其特征在于：所述的实时采集与零点切换开关电路包括模拟开关芯片U2，实时采集与零点切换开关电路的输入正极接滤波电路实时信号的输出正极，实时采集与零点切换开关电路的输入负极接滤波电路实时信号的输出负极，所述模拟开关芯片U2的通道切换位管脚与MCU处理器的IO端口相连接，模拟开关芯片U2的输出端X与差分放大电路中的差分放大器正极输入端相连接，模拟开关芯片U2的输出端Y与差分放大电路中的差分放大器负极输入端相连接。