嵌入式系統及其在醫療儀器行業的應用

文/徐志杰

進入新世紀以來，科學技術的豐富和提升為各行各業的發展都帶來了助力。在醫療衛生領域，許多高科技手段在醫療儀器設計中得到了應用，不僅使得其便攜性得到加強，同時呈現出網絡化的趨勢。嵌入式系統在醫療儀器設備中的應用促進了醫療服務水平的提升，因此探究其在醫療儀器行業的應用具有積極意義。

1 嵌入式系統簡介

現如今嵌入式的系統已經達到完全嵌入到受遙控器件的內部中，面對實際的應用需要，應用計算機技術來完成，從而可以實現系統化的功能以及可靠性等很多個方面要求給設計出現的計算機系統。但嵌入式系統和以往的系統之間存在著很大的差距，它是由硬件和軟件的兩個組成部分，其中硬件的部分可以分為嵌入式微處理器和儲存器等方面。軟件部門則是根據操作系統和應用程序編程而控制，前者的技術主要作用在于對整個編程的硬件進行有效的控制，在設備的控制操作中起到了很重要的地位。

綜合上述來分析得知，嵌入式系統主要是結合了計算機技術和通信技術等一些數據傳輸技術，其實實際的用處是增強了傳輸性的有效融合。當前階段，嵌入式系統是十分熱門的研究領域，在計算機信息技術廣泛普及的時代背景下，嵌入式系統的發展速度十分迅猛，與此同時也促進了與其相關的軟硬件技術的發展。

從原理上來看，嵌入式系統是通過一個或是多個預先編程好的微處理器或是單片機組合對具體的任務進行執行。其擁有以下幾個方面的特點：

（1）能夠同時支持并完成多項任務，且中斷響應時間較短，將其內部代碼和實時內核的執行時間控制在了最低的范圍內。

（2）能夠為存儲區域提供強大的保護，隨著嵌入式系統軟件的組織結構分成很多個板塊，因此，為了減少軟件板塊之前出現的錯誤性交叉。必須有針對性的提升存儲器區域的保護強度，同時也便于軟件診斷。

（3）嵌入式系統的處理器結構具有可拓展功能，能夠根據實際需求進行拓展性開發，提高處理器的性能。

（4）嵌入式系統的微處理器耗能較低，以便攜式無線及移動的計算和通信設備中的嵌入式系統為例，其功耗一般只達到mW級甚至更低的μW級。

2 分析嵌入式系統在我國醫療儀器行業中的作用

面對現如今的新型時代下，針對醫療設備的特點是人們不斷追求創新的需要，嵌入式系統已經開始在醫療設備的領域當中發揮了很大的作用，除了各類放射設備、化驗設備等大型醫療儀器外，一些便攜性設備，如血糖儀、血壓計等儀器設備中也應用了嵌入式系統。本文將選擇歐姆龍家用電子血壓計作為實例，探究嵌入式系統應用的原理。

目前，傳統的水銀式血壓計已經無法適應時代發展的趨勢，雖然它具有測量數值穩定的優點，但是在使用便捷性方面卻存在較大的缺陷，如體積大不宜攜帶、一人無法完成操作、數值觀察誤差大等。現如今出現的現代電子式血壓計不僅解決了傳統血壓計存在的不以便攜、無法單人操作等缺陷，同時也保障了測量值的精確性，因此受到了越來越多的歡迎，已經成為最典型的家庭醫療檢測設備之一。

電子血壓計的系統構建分析，是根據歐姆龍電子血壓計為主要的例子，本文所講述的嵌入式系統和單片技術都是在醫療設備當中起到的應用價值。具體是以PIC16F877為控制核心，整合壓力傳感器、模擬電路、驅動芯片等內容，實現了系統芯片用量和被動組件數量的降低。

2.1 分析醫療設備中的血壓測量的原理

人體血壓是指血液經過血管壁產生的壓力組織，并且人體血液在循環的過程當中，因為心在會通過不同收縮和放松所產生的推動力在血液的身體內部上產生繞行。此外，血壓可以分為收縮壓和舒張壓的兩種形式，前者是面對心臟收縮壓的血壓打在血管上時檢測的血壓，后者是在不收縮狀態之下檢測的壓力。當軸帶的壓力和血壓呈現基本相同時，血液開始流通而產生的軸帶聲，此時檢測的是收縮壓，當聲音消失時，檢測的是舒張壓變化。

2.2 分析電子血壓計系統的基本原理情況

血壓計呈現電子的系統時，主要都包括電動氣泵和壓力傳感器等基本零件，其主要的工作原理是，通過MCU、PWM輸出控制氣泵重啟漏氣實現對軸帶內氣壓的調整，并且還可以通過壓力傳感器所獲得形狀。一路檢測后的ADC采樣袖帶內的氣壓直流分量以便取得收縮壓和舒張壓，另一路ADC則采樣袖帶內起亞交流分量，通過一定的分析計算程序獲得收縮壓和舒張壓的瞬間時間位置，最后將計算獲得的血液收縮壓和舒張壓結果顯示在液晶驅動器上。

在血壓檢測的整體過程當中，需要先按下激活的按鈕，電子血壓計就開設進行工作，單片機的輸出情況需要控制在適當的數據，之后按照每秒的5mmHg下降趨勢進行緩慢的撒氣。隨后壓力的傳感器輸出信息得到系統化的分析整理后出現兩路單端信號，其中有一個信號是被送入到監測直流信息，是進入的ADC，而另一個信號的通過二階高通濾波器消除直流的分量，其0.8Hz。此外，面對交流分量所進行的200倍放大后的處理系統，之后的傳輸要送到38Hz二階底濾的機器當中，有效減少電源以及皮膚的袖帶產生摩擦而干擾高噪音，并且將其中一路送入血壓脈沖觸發單片機ADC工作。這兩個數值會在電子血壓計液晶驅動器上顯示出來。

3 結語

綜上所述，將嵌入式系統引入到醫療儀器行業中，可以大幅度的提升醫療儀器的性能，同時豐富其功能，進而促進醫療服務質量的提升，這對醫療行業的發展十分重要。