基于STM32的便攜體檢裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

我國(guó)正在大力推進(jìn)全面小康社會(huì)建設(shè)，社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療體系是其中的一個(gè)重點(diǎn)。國(guó)外的社區(qū)醫(yī)療保險(xiǎn)制度已經(jīng)相當(dāng)成熟，我國(guó)的社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療體系還處于剛起步階段?，F(xiàn)在的社區(qū)醫(yī)療現(xiàn)狀是: 大病小病都往大醫(yī)院跑，因而大中醫(yī)院就要承擔(dān)大部分的醫(yī)療壓力。雖然政府推出大力發(fā)展社區(qū)醫(yī)院的政策，由于社區(qū)醫(yī)院資金緊張不可能配備完善的醫(yī)療檢測(cè)儀器，所以便攜式醫(yī)療儀器的發(fā)展及在社區(qū)中推廣使用就顯得尤為重要。本文設(shè)計(jì)的一個(gè)便攜式體檢裝置，用以檢測(cè)人體的主要基本生理指標(biāo)，如身高、體重、血壓等，輔助社區(qū)醫(yī)生的診斷。

1． 系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)方法

體檢箱采用STM32 為核心控制模塊，該核心模塊包括STM32 小系統(tǒng)，液晶觸摸屏電路，SD 卡存儲(chǔ)電路，按鍵電路等常用的面向用戶的模塊。在STM32 核心模塊周?chē)饨痈鞣N測(cè)量生理參數(shù)的電路，包括身高模塊、體重模塊、血壓模塊、體溫模塊、肺活量模塊、心電模塊、血氧飽和度模塊等。各模塊受STM32 控制獨(dú)立工作，互不影響。STM32 控制各個(gè)模塊測(cè)量生理信號(hào)，再通過(guò)內(nèi)部的AD 采樣口對(duì)個(gè)模塊檢測(cè)得到的電信號(hào)進(jìn)行采集，并根據(jù)各個(gè)模塊的測(cè)量要求處理數(shù)據(jù)，把最后得到的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)顯示到液晶屏上并保存到SD 卡中，以便以后復(fù)查或則提供給醫(yī)生查看。系統(tǒng)框圖如( 圖1 所示) 。

1． 1． 1 身高模塊:

采用超聲回波法測(cè)量身高。將超聲收發(fā)探頭固定于距離地面2m 的高度，根據(jù)超聲測(cè)距的原理測(cè)得反射超聲波的阻擋物的距離，若忽略超聲探頭間的距離再通過(guò)2m 減去此距離便可得到人的身高［1 － 2］。
超聲發(fā)射采用換能器TCT40 － 2T，由STM32 發(fā)生40Khz 的方波。由于端口輸出功率不夠， 40kHz 方波脈沖信號(hào)分成兩路，送給一個(gè)由74HC04 組成的推挽式電路進(jìn)行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠(yuǎn)，滿足測(cè)量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器TCT40 － 2T 以聲波形式發(fā)射到空氣中。

超聲波接收部分是將反射波接收到超聲波接收換能器TCT40 － 2S，再進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等處理，這里使用了索尼公司生產(chǎn)的集成芯片CX20106 處理回波信號(hào)，得到一個(gè)負(fù)脈沖送給STM32 的外部中斷引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)射和接受回的信號(hào)的時(shí)間差經(jīng)計(jì)算可獲得身高數(shù)據(jù)。

1． 1． 2 體重模塊:

人體壓力若壓在電阻應(yīng)變片上則會(huì)使其產(chǎn)生形變，用四個(gè)電阻應(yīng)變片組成全橋臂電路，在加上電源，則根據(jù)壓在之上的壓力的大小會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，再經(jīng)放大濾波處理即可獲得體重壓力信號(hào)。在測(cè)種臺(tái)的四個(gè)角上放上四片電阻應(yīng)變片，其中對(duì)角兩個(gè)是受壓力電阻上升的，另外兩個(gè)是受壓力電阻下降型的，這樣使四個(gè)電阻應(yīng)變片組成全臂電橋，再經(jīng)并聯(lián)零位補(bǔ)償，使橋臂電阻達(dá)到平衡。橋路輸出經(jīng)過(guò)差模放大之后再經(jīng)過(guò)電壓跟隨器得出輸出結(jié)果，送到STM32 模塊。

體溫測(cè)量采用AD590 傳感器。AD590 是AD 公司生產(chǎn)的電流輸出型集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品，它是利用PN 結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系的原理制成的。其測(cè)量電路如( 圖2 所示) 。當(dāng)溫度為零度時(shí)，即熱力學(xué)溫度為273． 15K 時(shí)流出AD590 的電流為273． 15uA，在10K 電阻上產(chǎn)生的電壓為2． 7315V。根據(jù)傳感器輸出與溫度的關(guān)系可得溫度值為T(mén) = U
* 100 － 273． 15。

1． 1． 4 血氧飽和度模塊:

人體動(dòng)脈的搏動(dòng)能夠造成測(cè)試部位血液容量的波動(dòng)，從而引起光吸收量的變化，當(dāng)透光區(qū)域動(dòng)脈血管搏動(dòng)時(shí)，動(dòng)脈血液對(duì)光的吸收量將隨之變化，稱為脈動(dòng)分量或交流量( AC) ; 而皮膚、肌肉、骨骼和靜脈血等其他組織對(duì)光的吸收是恒定不變的，稱為直流量( DC) 。脈搏式血氧飽和度測(cè)量技術(shù)就是利用這個(gè)特點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)血液容量波動(dòng)引起的光吸收量變化，消除非血液組織的影響，求得血氧飽和度。由于光路徑長(zhǎng)度變化屬于未知量，所以采用兩束不同波長(zhǎng)的光作為入射光分別照射被測(cè)區(qū)域，即雙光束法。雙波長(zhǎng)法測(cè)量脈搏式血氧飽和度的線性經(jīng)驗(yàn)公式為［3］。

其中A、B 是經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，可以通過(guò)定標(biāo)確定。