目錄：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　


一.????????????????前提??P. 2

二、血壓原理及癥狀??P.4

＠什麼叫做血壓？ P.4

＠高血壓的癥狀 P.4

三、比較傳統(tǒng)血壓計(jì)與電子式血壓計(jì)的測量方法??P.4

＠傳統(tǒng)血壓計(jì)的測量方法 P.4

＠電子式血壓計(jì)的測量方法 P.5

四、成品介紹??P.6

＠系統(tǒng)功能與特色 P.6

＠電路相關(guān)知識(shí)和原理 P.6

＠系統(tǒng)方塊圖 P.8

＠系統(tǒng)方塊圖動(dòng)作說明 P.9

＠電路圖 P.11??????????????????????????????????????????????????????????????

＠程式流程圖 P.12

五、製作過程及心得??P.26

六、參考資料??P.27





一.前提

????西元2000年初，行政院制訂了一項(xiàng)重要的法規(guī)，那就是“病歷是屬於病患所有，非醫(yī)院
所屬”，這項(xiàng)新法規(guī)，使得個(gè)人病歷資料能夠快速的在醫(yī)院間傳送，免除許多轉(zhuǎn)診及會(huì)診所
帶來的不便。


????????而在這項(xiàng)法令發(fā)佈以後，從前書面的病歷資料都將改成數(shù)位化的電子媒體來儲(chǔ)存，
包括各項(xiàng)動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的生理信號(hào)資料，這也使得數(shù)位資料的取得成為一個(gè)問題。



????????為了取得數(shù)位資料，一些醫(yī)院都會(huì)雇用專門人員來從事轉(zhuǎn)換的工作，使得大家懷疑
電子化的病歷系統(tǒng)是否能夠帶來真正的便利性，因此，在醫(yī)療資訊研究室裡，我們藉著這次
的PIC盃單晶片大賽，以及醫(yī)院資料庫方面的專長，試著發(fā)展出這一套新產(chǎn)品。



????????藉著這套系統(tǒng)，能夠輕易的將量測者的精確血壓波形，輸入至後端Sever中做儲(chǔ)
存，而這些血壓波形及數(shù)據(jù)的直接取得，都可輕易的由醫(yī)生來進(jìn)行操作，不需他人幫忙，甚
至，我們發(fā)展出這套無線傳輸血壓計(jì)，使得在一定的範(fàn)圍內(nèi)都可以進(jìn)行量測，只需按下一個(gè)
鍵，電子病歷就可輕鬆的存入資料庫中，方便性不在話下。



????????根據(jù)調(diào)查，醫(yī)院中最常進(jìn)行的量測工作就是血壓量測，而最不準(zhǔn)確的也是血壓的量
測，這就是為何我們從血壓的量測著手，希望克服各種難題，製作出一個(gè)以 MiCcroChip
16F877為核心的無線傳輸血壓計(jì)。








血壓對人的影響

長期病程中，過高的血壓機(jī)械性地?fù)p傷動(dòng)脈血管內(nèi)膜，通透性增加，血膽固醇沉積於血管
壁，引起心、腦、腎動(dòng)脈發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化。最終形成冠心病、腦動(dòng)脈硬化、中風(fēng)、腎固縮
功能衰竭。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)指出有45.4%的高血壓病人死於心血管病，腦中風(fēng)比正常人高八倍。



血壓的重要性

最近美國加州Novato的Buck老化研究中心就發(fā)表了一個(gè)歷經(jīng)28年的資料收集，6500人的大型
研究成果，他們宣稱四項(xiàng)與健康長壽最重要的指標(biāo)分別是：

（１）體重不過重

（２）不吸煙

（３）正常的血壓

（４）正常的血糖

由於物質(zhì)生活的富裕，現(xiàn)代人罹患文明病的機(jī)會(huì)大幅提升，當(dāng)四十歲以上的成年人，其高血
壓罹患率已高達(dá)五分之一。

相對於傳統(tǒng)量測血壓時(shí)不僅儀器攜帶不便而且量測時(shí)亦需要專門的技術(shù)所以，我們想到用數(shù)
位電子的方式，讓受測者能方便的攜帶且容易操作量測血壓值。與市售血壓計(jì)最大的不同
點(diǎn)，在於我們設(shè)計(jì)的電子式血壓計(jì)除了能夠在LCD上顯示外，也可以經(jīng)由無線即時(shí)的傳輸方
式，將資料透過RS232介面?zhèn)鬏?，將血壓變化的情況在個(gè)人電腦的顯示器中呈現(xiàn)且將資料儲(chǔ)
存，以供長期監(jiān)測及生理分析用。

在下面的敘述，我們將根據(jù)血壓的原理及癥狀、傳統(tǒng)和電子式血壓計(jì)的比較、成品的功能及
特色、硬體電路及原理及軟體流程控制等作深入的介紹。

二、血壓原理及癥狀

＠什麼叫做血壓？

血壓，是血液流經(jīng)血管壁時(shí)的壓力。由心臟出來的血液，需要有推力，才能繞行身體一周，
心臟就是藉著不停的收縮、放鬆，將血液推送前進(jìn)。

血壓有二種表現(xiàn)法
（１）收縮壓：收縮壓又叫心縮壓，是當(dāng)心臟收縮把血液打到血管所測得的血壓。

（２）舒張壓：舒張壓又叫心舒壓，是心臟在不收縮所得的壓力。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織定義：

（１）收縮壓超過140毫米汞柱

（２）舒張壓超過90毫米汞柱

符合此兩個(gè)條件，就稱為高血壓。

＠高血壓的癥狀

大部份高血壓的病人，不一定有什麼特別的癥狀，因此定期檢查血壓十分的重要。



三、比較傳統(tǒng)血壓計(jì)與電子式血壓計(jì)的測量方法

＠傳統(tǒng)血壓計(jì)的測量方法

１．自備血壓計(jì)，聽診器。

２．採平躺或坐姿，將手臂置於有支托的位置，露出上臂。

３．血壓計(jì)的零點(diǎn)與心臟在同一水平線上，壓脈帶纏於上臂距肘關(guān)節(jié)上1吋處（約2.5公
分）。

４．以食指，中指觸診肱動(dòng)脈之脈動(dòng)處（在肘關(guān)節(jié)內(nèi)面之內(nèi)側(cè)）。

５．將聽診器的膜面置於肱動(dòng)脈處，關(guān)緊血壓計(jì)之充氣囊，並擠壓之，將空氣打入氣囊，此
時(shí)血壓計(jì)之水銀柱會(huì)緩慢上升，約打到180mmHg左右。

６．再慢慢放氣（每秒約下降2mmHg之速度），一面注視血壓計(jì)上的讀數(shù)一面傾聽聲音，第
一聲噗通聲為收縮壓，最後一聲消失音為舒張壓。

７．測量完之後記錄日期、時(shí)間及血壓值，如有懷疑可再重測一次以證實(shí)無誤。



資料來源：臺(tái)北榮民總醫(yī)院測量血壓法
（http://www.vghtpe.gov.tw/pat/nurs/nurste02.htm）



＠電子式血壓計(jì)的測量方法

１．自備電子式血壓計(jì)。

２．採平躺或坐姿，將手臂置於有支托的位置（這樣會(huì)比較準(zhǔn)確），不需要捲袖

子。

３．血壓計(jì)的零點(diǎn)與心臟在同一水平線上（這樣子會(huì)比較準(zhǔn)確）。

４．按鍵後等待LCD顯示即可。



由以上的比較，我們可以知道電子式血壓計(jì)的方便性，它只需一臺(tái)儀器，不像傳統(tǒng)式血壓計(jì)
尚需其它相對較重且體積大的配備。

另外，一般人在量測血壓時(shí)，希望量測動(dòng)作愈簡單愈好，最好可以克服技術(shù)上的問題，而電
子式的血壓計(jì)做到了，它亦只需要一個(gè)按鍵的動(dòng)作即可量測血壓，有別於傳統(tǒng)血壓繁雜且需
要技術(shù)的動(dòng)作，所以它對大眾的適用性較高。

最後我們再來看量測的時(shí)間，以我們所做的電子式血壓計(jì)測量時(shí)間大約只需要30秒左右（正
常情形下量測），所以它在量測時(shí)間也是符合省時(shí)的需要，對於一般忙錄生活的人也都非常
的適合。




四、成品介紹

＠系統(tǒng)功能與特色

我們製作的數(shù)位電子血壓計(jì)，它的特色分述如下：



1.??????精確的血壓波形資料傳送至PC端資料庫，給予醫(yī)生更正確的會(huì)診資料。



2.??????個(gè)人血壓資料數(shù)位化，方便未來電子病歷的發(fā)展。



3.??????無線操作提升便利性。



4.??????特殊防震程式設(shè)計(jì)，避免人為或天然的外力，增加正確性。



5.??????遇到特殊錯(cuò)誤量測情況 (Ex：血壓計(jì)未綁好)，會(huì)在LCD及PC端顯示發(fā)生錯(cuò)誤之可能
原因，供使用者及醫(yī)師參考。



6.??????腕上型血壓計(jì)較臂型血壓計(jì)更方便、快速。



7.??????可隨身攜帶，適用於辦公室或交通路途中。



8.??????測量時(shí)間短，正常情況下約30秒。



9. 由於16f877內(nèi)嵌式A/D converter及USART傳送機(jī)制，因此不需加掛其他周???邊，更省
電，更有效率。






＠電路相關(guān)知識(shí)和原理

何謂血壓？

我們可以知道若是一條河流原本是暢通無阻的，但若強(qiáng)行將它塞住，則當(dāng)壓力過大的時(shí)候，
水壓的力量將足以衝破這些阻力，以維持流動(dòng)。血壓的概念就是血液流經(jīng)血管壁時(shí)的壓力。
由心臟出來的血液，需要有推力，才能繞行身體一周，心臟就是藉著不停的收縮、放鬆，將
血液推送前進(jìn)。



如何將血壓轉(zhuǎn)換成電壓？

知道了血壓計(jì)的原理之後，我們選購壓力感測器，主要的目的是想要將血壓這個(gè)物理量轉(zhuǎn)換
成電壓的訊號(hào)，它的工作原理是透過pump的充氣、漏氣來調(diào)整氣體的壓力。因?yàn)閴毫ψ寜毫?br>感測器內(nèi)部的材料發(fā)生形變，在經(jīng)過惠司同電橋後反應(yīng)出相對的電壓差，反過來我們也可以
從其電壓的變化知道當(dāng)時(shí)的壓力。



什麼是我們要的訊號(hào)？

當(dāng)我們腕帶的壓力等於血壓時(shí)，血液開始可以流通而產(chǎn)生所謂的cuff聲，這時(shí)候也就是收縮
壓，我們必須開始從這裡做紀(jì)錄，直到最後當(dāng)cuff聲沒有的時(shí)候，此點(diǎn)即為舒張壓。



如何取得收縮壓與舒張壓的訊號(hào)？

當(dāng)壓力感測器經(jīng)由我們線性充放氣的控制時(shí)會(huì)有直流的電壓變化，我們?nèi)魧毫Ω袦y器得來
的訊號(hào)做一定比例的放大，可發(fā)現(xiàn)壓力在收縮壓與舒張壓之間的時(shí)候，我們可以由示波器上
看到會(huì)另有交流的訊號(hào)。此時(shí)我們將訊號(hào)分為二處其一經(jīng)高通濾波器，所以當(dāng)收縮壓與舒張
壓發(fā)生的時(shí)候，相對交流訊號(hào)也發(fā)生，那麼相對應(yīng)另一經(jīng)由低通濾波器的訊號(hào)（也就是當(dāng)時(shí)
的壓力），這樣就可以得知此人的收縮壓及舒張壓了。



如何將訊號(hào)表達(dá)？

我們將獲得的血壓訊號(hào)經(jīng)由A/D Converter的轉(zhuǎn)換，再將其轉(zhuǎn)換後的資料顯示在LCD及
monitor上。


＠系統(tǒng)方塊圖





人　體

訊號(hào)源

pump

壓力

感測器

LCD

輸出

系統(tǒng)晶片

PIC 16F877



儀錶放大器

高通濾波器 (0.8Hz)

非反相放大器(150~200倍)

低通濾波器(38Hz)

史密特觸發(fā)器

RS-232介面

無線發(fā)射器

RS232介面１

VB

應(yīng)用程式

臨床

資料庫

顯示器

無線接收器

AD0



AD1

CCP1

TX

START




◎系統(tǒng)方塊圖動(dòng)作說明：



1.??????人體血壓訊號(hào)經(jīng)由壓力感測器及儀表放大後進(jìn)入系統(tǒng)，所得波形如下圖。

2.??????此訊號(hào)在經(jīng)過0.8Hz二階高通濾波後，去除DC準(zhǔn)位值，避免在血管脈動(dòng)訊號(hào)放大
時(shí)，放大器進(jìn)入飽和區(qū)，所得波形如下圖。

3.??????訊號(hào)經(jīng)過150~200倍非反向放大，成為血壓脈動(dòng)波形，在經(jīng)過38Hz 二階低通濾波
後，去除電源及皮膚與臂帶摩擦的高頻雜訊，並將此訊號(hào)維持在0~5Volt之間，以供
PIC16F877擷取，所得波形如下圖。

4.??????將得到之血壓脈動(dòng)波形配合LM311脈波成形電路輸入pic16f877??RB2的CCP1進(jìn)行A/D
觸發(fā)工作



5.??????訊號(hào)經(jīng)由A/D進(jìn)入PIC16F877 中(以VCC/2做為DC準(zhǔn)位值；血壓波形則是使用A/D兩個(gè)
channel做另外的資料轉(zhuǎn)換)



6.??????訊號(hào)在PIC16F877內(nèi)做訊號(hào)處理，及自動(dòng)控制(控制pump開關(guān)及閉氣閥動(dòng)作)。







7.??????放大器所產(chǎn)生的震盪血壓如下圖，先找出最大振幅值A(chǔ)max，在往前找0.5Amax的值
即為收縮壓，往後找0.8Amax的值為舒張壓，將上述兩點(diǎn)與DC電壓做對照，在DC電壓值所對
應(yīng)之伏特?cái)?shù)經(jīng)過換算，則為收縮壓及舒張壓的值，如下圖所示。




8.??????運(yùn)算出來之?dāng)?shù)據(jù)先經(jīng)由非同步USART及無線傳輸機(jī)制傳送至PC端。



9.??????PC端做即時(shí)單向接收，並且在VB上show出波形圖，此資料儲(chǔ)存至虛擬的醫(yī)院資料庫
中。



10.??在所有訊號(hào)擷取及運(yùn)算完畢後，將收縮壓與舒張壓顯示在LCD monitor 上。

＠電路圖

＠程式流程圖

NO

YES

START

1.??????PIC16F877的暫存器、中斷、變數(shù)、週邊及輸出入埠的初始化

2.??????LCD的初始化

是否按下RB0鍵？

NO

對小型幫浦充氣、關(guān)掉止氣閥，並偵測血壓DC值是否大於4伏特？

是否大於4伏特？

NO

YES

偵測血壓AC值是否介於1.57伏特和4.9伏特之間。超過4.9伏特可能是震動(dòng)所引起的，而小於
1.57伏特代表加壓不足，需再加壓



介於1.57和4.9伏特之間？

加壓或忽略此值

YES

利用CCP1的觸發(fā)來擷取A/D Channel1的血壓交流訊號(hào)，並儲(chǔ)存在暫存器內(nèi)

將血壓值即時(shí)顯示在LCD上(每秒約1~2次)和monitor上(每秒約30個(gè)點(diǎn)，並儲(chǔ)存在硬碟內(nèi)。

開始放氣，並記錄相關(guān)資料，放氣完畢後，計(jì)算出收縮壓和舒張壓

將受測者的收縮壓、舒張壓和脈搏數(shù)顯示在LCD和monitor上

END