緣起 在眾多生理信號中，血壓是一項重要的參考數據，在高血壓疾病的診斷與監控上扮演重要的角色。本組希望能經由實際設計血壓計的過程，能更進一步了解醫用器材在設計過程中之各項技巧與相關注意事項。本系統功能模組共包含微控制器設計、壓力測量技術、操作按鍵、LCM資料顯示技術、Bluetooth、UART傳輸技術等項目。 目的 系統架構包含裝設打氣幫浦及洩壓閥，使得壓力感測器US9111能夠偵測手臂上的血壓量值，再進一步利用OP訊號進行放大及濾波、再經由A/D轉換讀取袖帶壓力及脈摶讀值。在MCU內部進行演算法，計算得出收縮壓、舒張壓、心跳值，並顯示於液晶螢幕面板上、亦可透過Bluetooth傳輸至手機或是PC顯示量測即時波型圖。手機APP可儲存每次量測的計果，讓使用者可以紀錄並查閱每次量測之血壓結果及心跳。 http://www.ittraining.com.tw/ittraining/index.php/activity?id=370

1. 智慧型醫療電子產品開發人才養成班
專題名稱：
臂式血壓計
專案組員：張0瑜, 林0均,洪0局, 林0松, 陳0輝, 宋0華,
江0富
2014/8/29

2. 簡報大綱
• 專題緣起/目的
• 系統設計/架構簡介
• 設計/實作
– 壓力感測器電路設計/驗證
– 壓力感測器電路放大範圍最佳化調校
• ADC取樣讀值/壓力校正
• 訊號品質-濾波電路/c# real time
record
• 血壓量測紀錄/freemat訊號觀察
• 峰值脈搏演算法
• 收縮壓舒張壓演算
• 成品數據/成果展示
• 結訓感想

3. 專題緣起 / 目的
在眾多生理信號中, 血壓是一項重要的參考數據, 在高
血壓疾病的診斷與監控上扮演重要的角色. 本組希望能經由
實際設計血壓計的過程, 一方面將本培訓課程所學包含硬體
與韌體開發技術全面應用發揮, 並能更進一步了解醫用器材
在設計過程中之技巧與相關注意事項.

4. 系統設計簡介
• 系統架構包含裝設打氣幫器 US9111能夠偵測手臂用 OP訊號進行放大及濾袖帶壓力及脈摶讀值。在 算得出收縮壓、舒張壓、面板上、亦可透過 Bluetooth示量測即時波型圖。手機

5. 系統架構說明 –
方塊圖
MCU
微控制器
Sensor
壓力感測
Pump
Valve
袖帶壓力控制
LCM
資料顯示
PC
數據傳輸
Button
控制按鍵
Power
電源
EEPROM
資料紀錄
UART
MCU: Microchip PIC18F46J50
Sensor: US9111/US6310
LCM: 16x2
EEPROM: 24LC08A
Power: AA x 4

6. 硬體架構 -設計要求
根據客戶、市場需求，運用
P 、D 、C 、A 的循環, 導入
潛在失效模式分析(FMEA), 並蒐
集相關法規規範如EMC、EMI
等，在產品設計計劃階段即加以
考量，以減少失敗因數，降低開
發成本，提昇產品品質, 達到客
戶滿意目標。

7. 開發流程
MCU
Algorithm

8. 硬體架構 -示意圖
8/18/14
UUSSBB ccoommppoorrtt
44 AAAA bbaatttteerryy
VVaallvvee
1166 xx 22 LLCCMM
Mini Pic
US9111
Microchip
PIC MCU
EEPROM
USB Port
PPuummpp

9. 硬體架構 –線路圖1

10. 硬體架構
Blue Tooth Module

11. 硬體架構 – Power

12. 硬體架構 – 線路圖2

13. 硬體架構 – PCB Layout

14. 壓力感測器選
擇
下圖

15. 壓力感測器比較圖
UUSS66331100 && UUSS99111111
US6310 壓力微分輸出波形圖 (程式濾波
後)
結論:
US9111的訊號品質較佳, 訊號
取樣分析的準確度會更好.
Good!
US9111 壓力微分輸出波形圖 (程式濾波後)

17. 實驗數據圖 – 硬體調整

18. 實驗數據圖 – 硬體調整

19. 實驗數據圖 – 硬體調整
濾波前…

20. PC端監看程式
開發工具: Visual Studio 2010(WinForm 使用C#)
UI&功能設計:組員共同決定
碰到的問題:脈博判別

21. 實驗數據圖 – 數據轉換
方法：在血壓計電路上同時連接US9111和US6310兩種感測器，壓脈袋綁在一固體圓
柱上, 令加壓幫浦開始加壓至200mmHg後開始漏氣.將兩感測器之壓力變化記錄
下來加以比對,取得一線性方程式. 則可將US9111的類比結果計算為實際壓力值
(mmHg)。
Sensor
9111
Sensor
6310
A/D 轉換
讀值紀錄對照校正
MCU or PC
端計算公式

22. 實驗數據圖 – 數據轉換
由於本系統使用類比壓
力感測器 (US9111),
故軟體中存在著將
US9111的量測數值轉
換為實際之絕對壓力
值的程序.

23. 實驗數據圖 – 數據轉換
實體連接照片
H Terminal
方法：

24. 實驗數據圖 – 數據轉換
每次量測3次, 根據紀錄, 由6310 20mmHg開始, 每上升10mmHg 則取9111數值,
直到180mmHg . +-0.1mmHg.
US9111 US6310
557 180
586 170
617 160
643 150
672 140
700 130
729 120
748 110
=> P(mmHg) = (990-x) * 0.37 + 20??
9111 6310
555 180
582 170
614 160
641 150
670 140
698 130
726 120
753 110
781 100
807 90
836 80
866 70

25. 8/18/14

26. 示波震幅法-
血壓/脈搏的演算
方法 –
1.將脈搏訊號(Pulse) 每對相鄰之
波峰波谷振幅算出。
2.找出所有振幅中之最大值
(Pulsmax) 。
3.將 Pulsmax 乘以α 倍,向前
找尋 α * Pulsmax 之時間點,
此時對應之壓力P 即為收縮壓。
4.將 Pulsmax 乘以β 倍,向後
找尋 β * Pulsmax 之時間點,
此時對應之壓力P 即為舒張壓。
5.取 5個脈搏訊號峰對峰之時間
差 T (sec), 求出每一心跳週期
T/4 (sec), 再推估一分鐘之脈搏數
(T/4*60)。
資料來源: Freescale Semiconductor Application Note of Digital Blood
Pressure Meter AN1571

27. 實驗數據圖 – 血壓演算法
處理脈搏求出極大值與極小值

28. 8/18/14

29. 示波震幅法-
求 α, β值
方法-
1.將本組血壓計與標準血壓
計的壓力管連接在一起, 同
時量測血壓.
2.以H terminal 紀錄本組血
壓計所量測之脈搏振幅及壓
力值, 將之比對標準血壓計
量得之收縮壓與舒張壓後,
求出α, β值
測試結果: 其中 Pulse(max) 為本組血壓計量測脈博中的最大振幅, Psys 第一
欄M pressure為對照標準血壓計量測之收縮壓值, 其後之Pulse(envelope) 為
當時對應之振幅 , 第三欄α值為Pulse(envelope)/Pulse(max). Pdia 解釋同
Psys.

30. 系統成果展示/實驗數據圖

31. 訓後感言分享
• 貞觀: 在進入艾鍗之前我從事網路交易平台工作
的是前後台技術跟資料庫，隔行如隔山，好在碰老師們相當熱心且十分專業，幫我解決了許多問
題，同學們也十分友善，我在這邊學到相關技術
，並且在這次課程中再次體驗到學生時期大家努
力共同完成一件事的滿足感及成就感，令人相當
開心
華瑜: 願將習得的技術充分發揮在各項創意上.

32. The End~
請多多指教~