嵌入式系統(tǒng)及其在醫(yī)療儀器行業(yè)的應(yīng)用

文/徐志杰

進入新世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)的豐富和提升為各行各業(yè)的發(fā)展都帶來了助力。在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，許多高科技手段在醫(yī)療儀器設(shè)計中得到了應(yīng)用，不僅使得其便攜性得到加強，同時呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化的趨勢。嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器設(shè)備中的應(yīng)用促進了醫(yī)療服務(wù)水平的提升，因此探究其在醫(yī)療儀器行業(yè)的應(yīng)用具有積極意義。

1 嵌入式系統(tǒng)簡介

現(xiàn)如今嵌入式的系統(tǒng)已經(jīng)達到完全嵌入到受遙控器件的內(nèi)部中，面對實際的應(yīng)用需要，應(yīng)用計算機技術(shù)來完成，從而可以實現(xiàn)系統(tǒng)化的功能以及可靠性等很多個方面要求給設(shè)計出現(xiàn)的計算機系統(tǒng)。但嵌入式系統(tǒng)和以往的系統(tǒng)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(jù)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序編程而控制，前者的技術(shù)主要作用在于對整個編程的硬件進行有效的控制，在設(shè)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(tǒng)主要是結(jié)合了計算機技術(shù)和通信技術(shù)等一些數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其實實際的用處是增強了傳輸性的有效融合。當(dāng)前階段，嵌入式系統(tǒng)是十分熱門的研究領(lǐng)域，在計算機信息技術(shù)廣泛普及的時代背景下，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展速度十分迅猛，與此同時也促進了與其相關(guān)的軟硬件技術(shù)的發(fā)展。

從原理上來看，嵌入式系統(tǒng)是通過一個或是多個預(yù)先編程好的微處理器或是單片機組合對具體的任務(wù)進行執(zhí)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(wù)，且中斷響應(yīng)時間較短，將其內(nèi)部代碼和實時內(nèi)核的執(zhí)行時間控制在了最低的范圍內(nèi)。

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

（3）嵌入式系統(tǒng)的處理器結(jié)構(gòu)具有可拓展功能，能夠根據(jù)實際需求進行拓展性開發(fā)，提高處理器的性能。

（4）嵌入式系統(tǒng)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(shè)備中的嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)在我國醫(yī)療儀器行業(yè)中的作用

面對現(xiàn)如今的新型時代下，針對醫(yī)療設(shè)備的特點是人們不斷追求創(chuàng)新的需要，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)開始在醫(yī)療設(shè)備的領(lǐng)域當(dāng)中發(fā)揮了很大的作用，除了各類放射設(shè)備、化驗設(shè)備等大型醫(yī)療儀器外，一些便攜性設(shè)備，如血糖儀、血壓計等儀器設(shè)備中也應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)。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(tǒng)應(yīng)用的原理。

目前，傳統(tǒng)的水銀式血壓計已經(jīng)無法適應(yīng)時代發(fā)展的趨勢，雖然它具有測量數(shù)值穩(wěn)定的優(yōu)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(shù)值觀察誤差大等?，F(xiàn)如今出現(xiàn)的現(xiàn)代電子式血壓計不僅解決了傳統(tǒng)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(jīng)成為最典型的家庭醫(yī)療檢測設(shè)備之一。

電子血壓計的系統(tǒng)構(gòu)建分析，是根據(jù)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(tǒng)和單片技術(shù)都是在醫(yī)療設(shè)備當(dāng)中起到的應(yīng)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(qū)動芯片等內(nèi)容，實現(xiàn)了系統(tǒng)芯片用量和被動組件數(shù)量的降低。

2.1 分析醫(yī)療設(shè)備中的血壓測量的原理

人體血壓是指血液經(jīng)過血管壁產(chǎn)生的壓力組織，并且人體血液在循環(huán)的過程當(dāng)中，因為心在會通過不同收縮和放松所產(chǎn)生的推動力在血液的身體內(nèi)部上產(chǎn)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(tài)之下檢測的壓力。當(dāng)軸帶的壓力和血壓呈現(xiàn)基本相同時，血液開始流通而產(chǎn)生的軸帶聲，此時檢測的是收縮壓，當(dāng)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(tǒng)的基本原理情況

血壓計呈現(xiàn)電子的系統(tǒng)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(xiàn)對軸帶內(nèi)氣壓的調(diào)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(nèi)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(nèi)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(jié)果顯示在液晶驅(qū)動器上。

在血壓檢測的整體過程當(dāng)中，需要先按下激活的按鈕，電子血壓計就開設(shè)進行工作，單片機的輸出情況需要控制在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，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(tǒng)化的分析整理后出現(xiàn)兩路單端信號，其中有一個信號是被送入到監(jiān)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(tǒng)，之后的傳輸要送到38Hz二階底濾的機器當(dāng)中，有效減少電源以及皮膚的袖帶產(chǎn)生摩擦而干擾高噪音，并且將其中一路送入血壓脈沖觸發(fā)單片機ADC工作。這兩個數(shù)值會在電子血壓計液晶驅(qū)動器上顯示出來。

3 結(jié)語

綜上所述，將嵌入式系統(tǒng)引入到醫(yī)療儀器行業(yè)中，可以大幅度的提升醫(yī)療儀器的性能，同時豐富其功能，進而促進醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的提升，這對醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展十分重要。