電子血壓計設計原理

　　目前血壓量測方式可分兩大類：一為侵入式，另一為非侵入式測量方式。侵入式的血壓量測，皆需由醫療人員操作，使用上有許多限制。其一般常見的血壓計則為非侵入式的水銀式血壓計與電子式血壓計兩種。
　　
       而水銀式血壓計所使用的方式為聽診法(Korotkoff Method)與電子式血壓計所使用之振盪法(Oscillometric Method)有所不同。傳統的水銀式血壓計，使用時將壓脈電子產品世界袋充氣至壓力大于人體的收縮壓時，動脈血管會因擠壓而達閉塞情形使血管內無血液流動。接著測量人員以固定速率洩氣，藉由聽診器聽到**個低沈的衝擊聲(Korotkoff Sounds)時，讀取水銀壓力計上的讀值，此即為收縮壓;若當壓脈袋壓力小于血管壓力時則就無聲音，此時讀值即為舒張壓。

       而目前家庭中*常用的則為電子式血壓計，其除自動化測量外，也不需測量人員協助聽診。測試方法主要透過壓脈袋內的壓力感測器來偵測壓力變化，藉此來判斷血壓值。其電子式血壓計組成件除感測器外，尚需有加壓幫浦、洩壓閥與微控制器的組合才能達到自動化測量。量測方式于一開始對壓脈袋加壓，當壓脈袋內壓力大于人體的收縮壓后，再控制洩壓閥減壓。利用壓脈帶在加壓和減壓過程中，將心臟跳動時在血管壁的震動反應到壓脈帶中感應的壓脈波變化，進從測量壓脈帶中壓力和振幅計算出收縮壓、舒張壓與平均壓值。
　　
　　電子式血壓計的設計需要前置復雜的硬體設計來完成訊號取樣，并搭配微控制器進行訊號取樣，一般需要通過以下步驟。生理信號通過感測器轉換成電信號，經前置放大器進行信號放大和處理，再經A/D轉換器進行採樣，將類比信號轉變為數位信號。微控制器再進行自動化控制及后端數位信號處理演算法來進行信號分析處理，計算出有意義的資料。

       所用芯片主要核心為內建高解析度類比數位轉換器，該核心整合應用系統以達SOC晶片化的目的。在輸入的類比訊號不放大的設定下，ADC的性能可以高達ENOB有20bits的超高解析能力。ADC內建可程式化增益放大器功能，間接省去傳統外接前置儀表放大器的功能。ADC內建放大倍率*高達128倍率，等效可解析的RMS Noise可達小訊號100nV的分析能力。ADC在取樣頻率為250KHZ設定下，能夠完整取樣訊號，不僅ADC的超取樣架構提高了訊號的解析能力，可程式化的數位超取樣選擇，也使得ADC解碼輸出率可設定成從8HZ到1KHZ的訊號輸出速度，足以符合250HZ以內的取樣頻寬。而在程式設定輸出率約244HZ狀態下，ADC輸入訊號*小解析能力還可以達0.56uVms，足以分析出微小壓力感測器的訊號輸出範圍。一般電子血壓計壓力感測器靈敏度約50uV/mmHg，相對于ADC解析度而言，等效每mmHg約有10倍的解析能力。終端的二階疏狀濾波器搭配超取樣架構也扮演了低通濾波的功能。

       另外電子式血壓計中，感測器扮演一個很重要的角色。當心臟跳動時血管壁的震動需要通過感測器來轉換成電信號，而血壓計使用的壓力傳感器多為半導體製程電阻式的壓力傳感器，其傳感器電阻溫飄係數將近為1000PPM/℃等級，因此在系統設計時，多使用了運算放大器產生一個定電流源系統，來提高傳感器的穩定度及降低漂移量。