无线式多用户颅内压监测仪的研制

　　传统的颅内压测量方法有腰椎穿刺法和颅内压监护法,由于众多的优点成为发展方向。但目前常用的颅内压监护仪,如国产的SJN 2081型与美国产的SP2000型颅内压监护仪,都属于有线系统。对于患者的姿势有一定的要求,姿势的变化会影响测量的准确性和精确度,并且有线系统传输距离短,不适合多用户同时使用。本颅内压无线监护仪对传统的有线系统进行了改进,采用无线多用户方式进行监护,更加适合在医疗上使用。

　　本无线式多用户颅内压监测仪主要由压力传感系统、信息传输系统(分为信号发送和接收部分)、数据处理系统和上位机(电脑)控制系统组成,其中信息传输系统、数据处理及与上位机控制程序编程是本文详细论述的重点(传感器和放大电路略过不叙)。

　　1　体系结构和原理框图

　　本监护仪的体系结构主要是由压力传感系统、信息传输系统(分为信号发送和接收部分)和数据处理系统组成。具体的原理框图如图1所示。

　　下面将重点介绍无线信号的发射和接收,以及多路数据处理和上位机控制部分。

　　2　信息传输系统

　　在信息传输系统中,采用美国LINX公司的HP系列芯片TXM 900 HP和RXM 900 HP,特点是外部电路简单,没有额外的外部射频部件(不包括天线),且采用数字信号频率键控的调制方式,发射和接收工作频率为902~928 MHz,在这之间用8个不同的频率作为信号的载波。接收的有效范围是1/4英里。他的主要特点还有:数据速率高(可达50 kb/s);工作电压范围大,(2.7~16V);不产生调谐;成本低;单片可多路发射/接收。

　　以上特点可满足本设计高速、实时、多路和抗干扰的信号传输要求,有利于整个系统的可靠性和微型化,当然成本也是选用此芯片的原因之一。

　　2.1　TXM 900 HP芯片简介

　　图2是TXM 900 HP的内部结构和电路图。

　　2.2　RXM 900 HP芯片简介

　　图3中射频信号通过一个表面声波滤波器和放大器来抑制噪声和增加灵敏度,经过2次混频和滤波,解调还原成非常接近以前的初始信号。

　　3　数据处理系统的工作原理和研制

　　在数据处理系统中,采用Xilinx公司Spartan系列的FPGA主要实现以下功能:

　　(1)接收信号的测量和多路通道的控制;

　　(2)通过UART核编程与上位机(电脑)的串口通信(用COM端口)实现软件的各种功能控制。将串口功能集成到FPGA中,有利于减小接收板的面积。根据功能,本设计将FPGA分为3个主要模块:微处理器模块、信号测量和通道选择模块,以及串口UART核。其中UART核分为接收(receiver)和发送(transmiter)2个部分。