动视云获7800万元战略投资
06-18
我国正在大力推进全面小康社会建设，社区健康医疗体系是重点之一。
国外社区医疗保险制度已经相当成熟，但我国的社区医疗保健制度还处于起步阶段。
社区医疗的现状是：大病小病都去大医院，所以大中型医院要承担大部分的医疗压力。
虽然政府推出了大力发展社区医院的政策，但由于资金限制，社区医院无法配备齐全的医疗检测设备，因此便携式医疗设备在社区的研发和推广显得尤为重要。
本文设计了一种便携式体检设备，用于检测人体的主要基本生理指标，如身高、体重、血压等，辅助社区医生进行诊断。
1。
系统组成及设计方法 体检箱采用STM32作为核心控制模块。
核心模块包括STM32小系统、液晶触摸屏电路、SD卡存储电路、按键电路等面向用户常用的模块。
围绕STM32核心模块连接了各种测量生理参数的电路，包括身高模块、体重模块、血压模块、体温模块、肺活量模块、心电图模块、血氧饱和度模块等。
各个模块均由STM32和STM32控制。
独立工作，互不影响。
STM32控制各个模块测量生理信号，然后通过内部AD采样口采集各个模块检测到的电信号，根据各个模块的测量要求对数据进行处理，将最终的生理指标数据显示在液晶屏上保存它。
保存到 SD 卡以供将来查看或提供给医生查看。
系统框图如图1所示。
1。
1 硬件电路设计： 1． 1. 1个高度模块： 采用超声波回波法测量高度。
将超声波收发探头固定在距地面2m的高度，根据超声波测距原理测量反射超声波的障碍物的距离。
如果忽略超声波探头之间的距离，将距离减去2m，就可以得到人的身高[1-2]。
超声波发射采用换能器TCT40-2T，STM32产生40Khz方波。
由于端口输出功率不足，将40kHz方波脉冲信号分成两路送入74HC04组成的推挽电路进行功率放大，使传输距离足够远，满足测量距离要求，最后发送到超声波发射换能器TCT40-2T以声波的形式发射到空气中。
超声波接收部分将反射波接收到超声波接收换能器TCT40-2S中，然后将其转换为电信号，并对电信号进行放大、滤波、整形等处理。
这里使用索尼公司生产的超声波集成芯片CX6处理回波信号，得到负脉冲发送到STM32的外部中断引脚，产生中断。
通过计算发射信号和接收信号之间的时间差即可获得高度数据。
1。
1. 2 体重模块： 如果人体的压力压在电阻应变片上，电阻应变片就会变形。
采用四个电阻应变片组成全桥臂电路。
当加上电源时，压力就会产生相应的电压，然后经过放大和滤波，就可以得到体重压力信号。
将四个电阻应变片放置在种子测量平台的四个角上。
其中对角的两个在压力下阻力上升，另外两个在压力下阻力下降。
这样，四个电阻应变片就形成了一个完整的臂。
然后将电桥并联并进行过零补偿，以平衡桥臂电阻。
电桥输出经过差模放大后，通过电压跟随器得到输出结果，发送至STM32模块。
图2 温度测量电路 1. 3 体温模块 体温测量采用AD传感器。
AD是AD公司生产的电流输出型集成温度传感器的代表产品。
它是根据PN结正向电流与温度的关系原理制成的。
测量电路如图2所示。
当温度为零时，即热力学温度为15K时，从AD流出的电流为15uA，在10K电阻上产生的电压为2.V。
根据传感器输出与温度的关系，可得到温度值T = U * - 。
15. 1。
1. 4血氧饱和度模块： 人体动脉的搏动会引起测试部位血容量的波动，从而引起光吸收的变化。
当透光区的动脉血管搏动时，动脉血液吸收的光量也会相应变化，称为搏动分量或交流电（AC）；而皮肤、肌肉、骨骼、静脉血等其他组织对光的吸收是恒定的，称为直接量（DC）。
脉搏血氧饱和度测量技术正是利用这一特点，通过检测血量波动引起的光吸收变化来获取血氧饱和度，消除了非血液组织的影响。
由于光路长度的变化是未知量，因此采用两束不同波长的光作为入射光，分别照射被测区域，即双光束法。
双波长法测量脉搏血氧饱和度的线性经验公式为[3]。
式中A、B为经验常数，可通过标定确定。
为了减少组织对测量精度的影响，在选择光波长时，要求氧合血红蛋白HbO2和还原型血红蛋白Hb在此波长下的吸收系数大于非血液组织的吸收系数，但不太大以至于传输部分难以检测。
根据入射光波长与吸收系数的关系，最终选定两个波长nm和nn。
本装置采用两根发光管交替发光来采集脉搏波信号，并采用硅光伏电池接收信号。
然后经过放大、滤波传输到STM32。
？通过滤波，可以获得与瞬时流量对应的电压。
发送到STM32采样后，在程序中积分流量即可得到肺活量值。
1。
1. 6个血压模块： 我们采用振动测量方法来测量血压。
使用STM32控制电机充气，然后控制释放阀将袖带内的气体逐渐释放。
利用压力传感器检测袖带内的压力和微弱的脉搏振荡信号，经放大电路放大后送至A/D转换器。
，经过STM32处理后得到收缩压和舒张压。
压力传感器为GXP。
MPXGP是Motorala采用离子注入工艺生产的压力传感器。
其压阻元件采用离子注入工艺光刻在单个硅隔膜上。
它还采用计算机控制的激光校正技术和温度补偿技术，使得MPXGP压力传感器极其精确，具??有广泛的应用范围。
MPXGP的输出直接连接到一个A/D通道采样获取血压值，另一通道通过RC网络放大得到心脏收缩信号并发送给另一个A/D通道。
随着袖带压力的减小，心脏收缩信号先减小后增大，如图3所示。
我们设定一个阈值（通过校准获得），在阈值处测得的袖带压力就是血压。
图3 脉搏波振幅变化 1. 1. 7心电模块： 心电模块的具体设计步骤如下（如图4所示）。
对于电极采集的心电信号，通过前置放大对微弱的心电信号进行高保真放大，然后通过低通滤波、高通滤波和50Hz陷波滤除干扰，最后进行A/D转换[4]。
图4心电提取步骤 理论上，人体上任意两点之间都存在心电引起的电位差，用两个电极即可实现心电测量。
但在采集心电信号的过程中，必须尽量消除或减少交流市电共模电压的干扰。
工程上常采用“右脚驱动”的方法来消除，因此这里我们使用3个电极来提取心电信号。
，即左右手和右脚。
前置放大电路采用差分输入形成差模信号。
为了提高精度，采用高精度仪表放大器AD作为心电前置放大器的运算放大器。
前置放大电路由输入跟随器、仪表放大器、右腿浮动驱动器三部分组成。
滤波电路中，低通滤波器采用归一化设计的BUTTERWORTH四阶低通滤波器，截止频率fH为Hz。
由于高通电路中的噪声主要集中在0. 03Hz～2Hz，为了在不影响心电信号的情况下滤除尽可能多的干扰，截止频率fL选择为0. Hz。
50Hz陷波电路采用“双T带阻滤波器”电路，滤除工频干扰。
通过缺口后的心电信号是双极性的。
由于系统中的A/D芯片只能量化单极性信号，因此必须采用电平升压电路将双极性信号转换为单极性信号。
信号。
1。
2 软件设计： STM32包括处理用户按键数据输入、定时外部中断控制超声测量身高，以及体温、体重、肺活量、心电图等信号的A/D采样。
控制电机对放气阀进行充气、放气并测量血压值。
在液晶屏上显示测量信号。
流程图如图（图5）所示。
2。
结果 STM32显示界面如图6所示。
其中，准水银体温计与体检装置的实验对比显示，所有误差≤0.1℃；重量测量误差≤2kg；标准水银血压计与体检设备的实验对比表明，所有收缩压、舒张压数据误差均小于7%；卷尺测量结果与体检设备实验对比，误差均≤1cm；均能满足监控要求。
图5 整体程序流程图 图6 显示界面图 3.结论 实验测量结果表明，该设计方案成本低、功能齐全、操作简单、人机界面友好。
这是非常人性化的。
随着人们对健康越来越重视，国家对医疗保健越来越重视，这种便携式体检盒将具有广阔的应用前景。
本文的创新之处在于，它将测量人体生理数据的多种功能集于一身，采用液晶彩屏显示结果，并保存结果，非常人性化。
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