基于TI OMAP3平臺的多參數(shù)監(jiān)護儀設計與實現(xiàn)

　　關鍵設計

　　參數(shù)采集前端

　　前端中的心電模塊使用儀表放大器和運放組成兩級放大電路將微弱心電信號放大200倍，并在設計中加入右腿驅動電路來克服50Hz工頻共模干擾[2]。血氧的測量是根據(jù)血液中各種血紅蛋白對血氧探頭發(fā)射的不同特定波長光吸收程度不同而進行的。血壓采用振動無創(chuàng)方法測量，首先充氣袖套阻斷上臂的動脈血流，通過檢測因為血液流經(jīng)彈性動脈而引起袖套內壓力的波動幅度來識別動脈收縮壓、舒張壓和平均壓[3]。呼吸頻率的測量共用心電模塊的前端導聯(lián)電極，使用呼吸阻抗法，根據(jù)呼吸時胸腔張弛，肺阻抗的變化來檢測人體的呼吸頻率[4]。設計中體溫的測量線路采用惠斯登電橋，將熱敏電阻接在電橋的一個橋臂上，通過測量電橋的不平衡輸出，即可測定體溫的大小。

　　高速PCB設計

　　系統(tǒng)中采用LPDDR數(shù)據(jù)總線頻率高達330MHz，屬于典型的高速電路，必須考慮器件管腳的電氣特性、PCB(印制電路板)參數(shù)、布局和高速信號的布線等因素，否則容易導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，甚至無法工作。PCB采用6層板設計，F(xiàn)R4板材，分層方案為：頂層-地層-走線層-電源層-地層-底層。在高速PCB設計中，首先要對信號進行分組，再確定布線規(guī)則，如表1所示。

　　監(jiān)護程序設計

　　監(jiān)護程序需要完成各參數(shù)的采集、接收、顯示、存儲以及網(wǎng)絡傳輸?shù)裙δ?。程序中使用JNI技術向Java層提供串口的訪問接口，通過文件描述符對象創(chuàng)建輸入/輸出流進行串口通信。為保證數(shù)據(jù)采集的實時性和完整性，設計采用多線程和雙緩沖機制。如開啟遠程監(jiān)護，系統(tǒng)將動態(tài)生成一個線程來完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?。波形顯示是界面設計中的難點，考慮到數(shù)據(jù)采集、波形繪制時的頁面刷新和網(wǎng)絡傳輸給系統(tǒng)帶來的消耗以及屏的大小限制，繪制波形的視圖采用多緩沖機制來實現(xiàn)，避免屏幕刷新時閃爍的現(xiàn)象。為了維護Android的單線程模型，設計中使用消息通知機制來完成非主界面線程與主界面線程之間的通信[5]。監(jiān)護界面如圖3所示。

　　結語

　　樣機測試結果表明，基于OMAP3530雙核處理器設計的多參數(shù)監(jiān)護儀，可以實現(xiàn)對心電、心率、血氧、血壓、呼吸頻率和體溫6個生命參數(shù)的實時檢測、顯示、存儲和網(wǎng)絡傳送等功能。該監(jiān)護儀便于操作、成本低、功耗小、功能強大、便攜等特點使其具有廣泛的應用領域和良好的市場價值。隨著人們醫(yī)療意識的提高和醫(yī)療體系的完善，該類型監(jiān)護儀將會在個人醫(yī)療保健、醫(yī)院救護、野外急救和遠程醫(yī)療監(jiān)護等場合得到越來越廣泛的應用。

　　參考文獻：

　　[1]德州儀器公司.醫(yī)療應用設計方案[R].2007:17-18

　　[2]廖江海,姜來,李蓁,等.基于DSP的EASI十二導聯(lián)多功能Holter系統(tǒng)[J].電子技術應用,2009，35(10): 38-40

　　[3]王義山.多參數(shù)監(jiān)護儀血壓參數(shù)的檢驗校準方法探討[J].中國計量,2008(2): 81

　　[4]呂文標,馬桂玲.多參數(shù)監(jiān)護儀測量原理及應用[J].醫(yī)療設備信息,2001(5): 21-23

　　[5]姚昱旻,劉衛(wèi)國.Android的架構與應用開發(fā)研究[J].計算機系統(tǒng)應用,2008(11):110-112