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　　精密設計之傳感器

　　穿戴式多參數(shù)監(jiān)測智能系統(tǒng)電路設計

　　傳感器負責測量心率、體溫等生命體征參數(shù)的采集。考慮到本系統(tǒng)可穿戴式的特點，在傳感器的選型方面，盡量選用集成化，靈敏度和精度高的產(chǎn)品，這樣既能減少系統(tǒng)電路的面積，便于穿戴，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　血壓采集模塊采用Freescal公司生產(chǎn)的 MPXV5050GP壓電傳感器，將其置于衣袖中部肘關節(jié)內側，這樣可以直接將動脈血液對血管壁的壓力轉換為輸出電信號，具體電路如圖2所示。該傳感器采用離子注入工藝，內部集成了放大器，濾波器等信號處理單元電路，外部只需要很少的元件即可工作。在輸出端輸出經(jīng)過放大和整形的電信號，這樣就直接將傳感器的輸出端接入ADμC7024內部集成的12位ADC進行模數(shù)轉換。再經(jīng)過軟件處理得到血壓值。

　　體溫采集模塊采用Maxim公司的模擬溫度傳感器MAX6612檢測體表溫度。MAX6612采用5 PIN的SC70封裝，最大工作電流僅為35μA，具有功耗低、精度高、體積小的特點，并對ADC做了電路上的優(yōu)化，適合本系統(tǒng)的應用。具體的體溫采集電路如圖4所示。

　　本系統(tǒng)采用藍牙模塊實現(xiàn)與內嵌藍牙功能的外部設備的數(shù)據(jù)交換。為減小系統(tǒng)體積、減輕系統(tǒng)質量和降低功耗，本藍牙模塊采用Class-2設計方案，USB輸出，傳輸距離為10 m，支持藍牙2.0版本協(xié)議能夠滿足系統(tǒng)的需求。藍牙芯片采用CSR公司的BC417413，芯片內部集成了8 MB閃存，主要存放的是基帶、鏈路管理層和主機控制接口的軟件，還包括一些API，用于對芯片進行配置。前端射頻帶通濾波器選用MDR771F-CSR- T，巴倫采用TDK公司的HHM-1517完成系統(tǒng)的差分射頻信號和天線輸入輸出信號之間的轉換。具體設計方案原理圖如圖5所示。

　　Elecfans技術編輯點評：系統(tǒng)將傳感器、織物電纜和柔性電路板有機結合到服裝中，實現(xiàn)了在日常生活以及作業(yè)環(huán)境下對多生理參數(shù)的動態(tài)、協(xié)同監(jiān)測，具有生理信號檢測、信號特征提取功能，并利用藍牙技術完成數(shù)據(jù)的備份，以便于進一步分析，也可以利用具有藍牙功能的通信設備，實現(xiàn)遠程醫(yī)療服務等功能。

　　可穿戴腕式電子血壓計傳感電路設計圖

　　電路原理：本電路采用BP01型壓力傳感器和運放MAX4472。BP01型壓力傳感器是為檢測血壓而專門設計的，主要用于便攜式電子血壓計。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應力小的特點;采用內部標定和溫度補償方式，提高了測量精度、穩(wěn)定性和重復性，在全量程范圍內，精度為±1%、零點失調不大于±300μV。MAX4472是MAXIM公司的一款集成了四個運算放大器的低功耗放大芯片。本系統(tǒng)中內部集成運放 A接恒流源，為壓力傳感器提供恒定的電流，運放B和運放C，運放D組成差分輸入、單端輸出放大電路，直接輸入ADC0監(jiān)視血壓直流分量。

　　Elecfans技術編輯點評：電子血壓計手掌大小，外形與手腕間隙更小的碗帶，抗菌材料制作，數(shù)字顯示血壓及脈搏數(shù)。可穿戴腕式血壓計由于所測的壓力值為腕動脈“脈搏壓力值”，對于大多數(shù)中、老年人，特別是血液粘稠度高者、微循環(huán)不佳者、血管硬化癥患者等較特殊的人群，用可穿戴腕式血壓計與用上臂式血壓計多次測量的平均值之間，會有較大的差別——相差±1·3kPa（10mmHg）以上是很常見的。