人體基本參數測試儀的設計
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研究的是一臺人體基本參數測試儀，可以測量體溫、脈搏和呼吸間隔等參數。這些參數與記錄是應用最多的基礎護理技術操作，各項技術比較成熟。但普通便攜式設備大多功能單一，精度不高，且僅能作為臨時測量使用，無法跟蹤病人的整個治療過程：醫院里使用的大型醫療設備能夠提供很高的精度，且功能全面，但過于專業的使用方法以及高昂的價格導致它們的市場需求不高。鑒于這些缺點，該系統的研究具有以下兩點意義：①通過一臺儀器將人體各項參數集中在一起進行實時測量，從而提高測量儀器的集成度和便利性。②測量采用全自動的方式，通過對各項參數設定門限，可以在測量后對超出門限的參數自動給出相關說明。這部便攜、精準和可記錄的人體參數測試儀具有很高的科學價值和社會意義。
2 設計方案比較分析
2．1 體溫測量
方案l：采用數字溫度傳感器。數字溫度傳感器內部集成了溫度傳感器和模數轉換器，可以把溫度直接轉化為數字量送入微處理器。
方案2：采用模擬溫度傳感器。即采用輸出電壓可連續變化的模擬溫度傳感器，再通過高精度的A／D轉換器將模擬電壓量轉換為數字量。
方案1實現起來較為簡單．但想實現高精度的溫度測量，成本較高。而方案2中由于傳感器的輸出電壓可以連續變化，只需提高A／D轉換器的精度就可以大幅度提高溫度測量的精度，故系統采用方案2。
2．2 呼吸間隔測量
方案1：人體胸部的起伏可以通過彈性材料的伸縮來反映，彈性材料的伸縮帶動滑片在電阻絲上滑動，改變其兩端電阻。通過電阻分壓的方法使電壓的變化與胸部起伏的變化規律相同，最終實現呼吸間隔的測量。此方案對彈性材料和電阻絲，以及捆綁方式都有嚴格要求。
方案2：采用壓力傳感器實現。其裝置如圖1所示。圖中的帶子選用長度形變很小的線材制成，帶子上固定一個壓力傳感器，則胸腔的起伏引起壓力傳感器上壓力的變化，通過采集傳感器輸出的電信號在時間軸上捕捉胸腔起伏的趨勢，可以實現呼吸間隔時間的測量。該裝置簡單，更適應于便攜設備的要求。
綜上所述，系統選取方案2。
2．3 脈搏測量
方案1：采用光電傳感器實現。將手指尖放置在光源和光敏器件之間，當手指中有跳動的脈搏時，血液的透光性發生變化，光敏器件接收的光強隨之變化。從而得到按脈搏跳動規律變化的電信號，但提取的信號非常微弱。
方案2：采用壓電傳感器實現。在手腕處安裝靈敏度較高的壓電傳感器，將跳動的脈搏產生的壓力信號轉換為電信號，從而實現脈搏的測量。但是成本較高。
方案3：采用駐極體話筒實現。讓話筒緊貼脈搏，則跳動的脈搏信號便可通過這一過程轉換為相應的電信號。該方案提取的電信號很明顯，測量精度很，且成本很低。
綜上所述，系統采取方案3。
3 系統總體設計
系統以單片機為控制核心，由提取體溫、脈搏次數和呼吸間隔的傳感器及相應的信號調理模塊、放大整形模塊、電源模塊、鍵盤控制模塊，以及LCD顯示模塊等構成。系統還包括一個可以與獨立監測單片機進行串行通訊的集中監測機，用于對儀器設備進行網絡化管理。系統具體實現框圖如圖2所示。
4 理論分析
4．1 脈搏測量誤差分析
人的脈搏頻率一般為60～100次／min，以脈搏信號調整、整形后的信號為門限，在第一個上升沿開始對標準脈沖fo計數，第二個上升沿停止計數，計數值為N。這種在門限內的填充計數存在誤差。脈沖頻率越小，計數值越大，此方法固有誤差的影響就越小。則脈搏頻率f=100次／min時，誤差最大。取fo=l kHz，此時理論上N=fo(60／100)=600次，而實際可能為599或者601。根據公式f=(60xfo)／N，可以得到f1=100．169次／min和99．833次／min。△fmax≤0.2次／min，精度很高。
4．2 溫度測量數據處理方法分析
影響體溫測量的因素很多。為提高測量精度，適當增加測量次數，利用補償的方法減小隨機誤差的影響。為了獲得最可信賴的結果，利用最小二乘法，在殘余誤差平方和最小的條件下測得值最可信賴。
被測溫度和輸出電壓V成線性關系，即V=b+aT，則線性參數的誤差方程為
式中：vi為每次測試值和真值的誤差。
在等精度測量中，應滿足最小二乘條件式
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