【導讀】醫(yī)學上通常采用測量膀胱壓力的方法來測量腹腔壓力,簡單來說就是向膀胱里注射生理鹽水,然后測量液體從膀胱流出的壓力,方法簡單且使用,但是卻有一個致命的缺點。本文從這一角度出發(fā),設計出一款經(jīng)濟適用,能夠充分實現(xiàn)腹腔壓力數(shù)據(jù)的采集,方便了醫(yī)者掌握患者病情。
測量原理
系統(tǒng)原理框圖如圖1,注水泵通過導尿管往被測量人的膀胱注入生理鹽水,這里使用的導尿管采用雙通道導尿管,注水泵從一個通道往膀胱中灌水,注水速度保持在4ml/h,壓力傳感器從另一個通道測量流出的水的壓力變化情況。
傳感器將壓力變化情況轉換成微弱的電壓幅度變化(0~75mv),經(jīng)過模擬放大器放大后得到變化范圍在0~4.5v左右的電壓變化值,再使用單片機控制a/d轉換器對這個模擬電壓進行采樣,經(jīng)過單片機進行數(shù)據(jù)處理后送顯示器顯示。這個過程使用注水泵不停的注入生理鹽水,傳感器也不間斷的對壓力值進行測量,顯示器動態(tài)刷新測量結果,這樣就可以實現(xiàn)長期動態(tài)監(jiān)測。
圖1 腹腔壓力動態(tài)測量系統(tǒng)框圖
從測量原理來講,與傳統(tǒng)的測量方法相比有兩個方面的改進。一方面,這里采用雙通道導尿管代替了傳統(tǒng)測量方法中的普通導尿管。使用雙通道導尿管可以用一個通道來進行液體連續(xù)灌注,同時使用另一個通道來測量液體經(jīng)過膀胱后流出時的壓力。在傳統(tǒng)方法中使用的導尿管只有一個通道,所以灌注的時候不能測量,只有灌注了一定的量之后(一般灌注50ml),撤掉灌注設備,然后接上測量設備開始測量液體從膀胱流出時的壓力。
另一方面,為了實現(xiàn)動態(tài)測量,我們采用了單片機(at89s52)來控制整個系統(tǒng)的動態(tài)工作。at89s52在系統(tǒng)中主要用來控制a/d轉換器進行數(shù)據(jù)動態(tài)采集,把采集到的壓力數(shù)據(jù)進行實時處理,控制顯示器動態(tài)刷新顯示結果。在傳統(tǒng)方法中,由于只測量一次壓力數(shù)值,所以一般不采用微處理器進行動態(tài)管理,測量設備軟硬件都更簡單。
系統(tǒng)硬件設計
系統(tǒng)采用at89s52作為主控制器,控制數(shù)據(jù)采集、運算和顯示。壓力傳感器采用npc1210高精度壓力傳感器,壓力傳感器輸出的是0~75mv微弱電壓信號。傳感器的輸出信號經(jīng)雙絞屏蔽線傳出,送入放大器進行放大。放大器選用icl7650這種高精度運算放大器,它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強、且價格低廉等優(yōu)點,放大器電路如圖2所示。
圖2 放大電路
對傳感器輸出的微弱電壓信號放大60倍左右輸出送a/d轉換器。選用8位a/d轉換器ad0809實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉換,用at89s52控制a/d轉換器采集放大器輸出的范圍在0~4.5v的模擬電壓信號。at89s52與ad0809的接口電路如圖3,得到的數(shù)字信號送at89s52進行處理。后端采用3位共陽極數(shù)碼管顯示結果,由單片機p2口輸出段碼,p1口輸出位碼。圖3 at89s52與ad0809的接口電路
系統(tǒng)軟件設計
主要子程序模塊包括:系統(tǒng)初始化、a/d轉換程序、平均濾波子程序、標度變換子程序、二進制轉bcd碼子程序。主程序流程圖如圖4所示。為了防止病人由于咳嗽等偶然原因造成的腹腔壓力陡變影響,在數(shù)據(jù)處理方面,采用了平均濾波方法以減小偶然誤差。圖5為平均濾波子程序流程圖。該子程序采用平均濾波的方法進行數(shù)據(jù)處理,即將連續(xù)采樣10次的數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值之后進行累加求和,按8次采樣值取平均數(shù),即得有效采樣值,存入發(fā)送緩沖區(qū)。
圖4 主程序流程圖
圖5 平均濾波子程序流程圖