探頭脈沖驅動電路

腦血氧探頭部分的前置放大電路需要系統提供+5V和-5V電源,同時燈泡需要提供電壓大約為9V、周期為4s、占空比為1／3的脈沖方波,以實現760nm和850nm兩個光源輪流發光和檢測到響應的背景噪聲。脈沖方波可以由LPC2210的PWM實現,可是其輸出電壓為3.3V,不足以驅動探頭燈泡發光,因此采用了開關模式電壓轉換器MAX1848,它產生最高至13V的輸出電壓,足以驅動小燈泡。通過燈泡的正向電流與加在CTRL引腳的電壓成正比,將LPC2210的P0.9和P0.8定義成PWM狀態,通過軟件使其產生上述的脈沖方波,接在CTRL上。當加載在CTRL上的電壓小于100mV時,MAX1848會進入關斷模式,這樣可以實現PWM調光功能。探頭與系統電路之間采用了標準的9針接口,方便組裝和拆卸。放大電路如圖6所示。

濾波放大電路

腦電數據采集系統一般處于含有大量電器設備的環境,通過腦電檢測裝置導聯線及人體自身的分布電容,電磁干擾尤其是50Hz工頻干擾極易引人人體。低通濾波是一種常用除工頻干擾的方法,這種處理方法使電路得到簡化,濾波后的截止頻率約為33Hz。集成運算放大器LM324將濾波后的信號進行放大,通過LPC2210的P0.27和P0.28進行A／D轉換得到數字信號,如圖6所示。再根據Lambert-Beer定律,利用軟件進行相關運算,得到腦組織的血氧參數,通過顯示屏輸出,實現雙探頭檢測雙側腦組織局部血氧參數的功能。

系統軟件

系統軟件應用ADS1.2集成開發環境編寫和調試,它是ARM公司推出的ARM核微處理器集成開發工具。在μC／OS-II操作系統上,應用C語言編寫源程序,使用ADS1.2中的CodeWarriorIDE進行操作系統移植、軟件的編譯、連接生成二進制代碼。通過AXD調試器和JTAG進行調試,最后固化到系統的FLASH上。

結語

本文介紹了嵌入式腦血氧監護儀的系統電路設計,用于實現雙路雙側腦組織血氧的參數監測,可通過串口通訊的方式將監測參數和病人的信息傳輸到PC機進行儲存和管理,也可使用以太網接口將信息發送至遠程終端便于進行遠程監控和診斷。在家庭、野外或者戰場監護中有比較廣泛的實用前景。