基于体表生理信号的呼吸功能监测仪研制

目的：研制一款基于体表心电、膈肌电和胸阻抗信号的呼吸功能监测仪原理样机,可在家庭、医疗急救等场合实现对呼吸功能的持续监测。方法：以STM32F411VET6单片机开发系统为平台,用一对Ag/AgCl电极作为高频激励信号的输出和心电、胸阻抗信号的检测电极,另一对Ag/AgCl电极作为膈肌电信号检测电极,两对电极同时检测心电、膈肌电和胸阻抗信号。系统硬件主要包括心电信号检测电路、胸阻抗信号检测电路、膈肌电信号检测电路、恒流源激励电路以及微控制器。系统采用12 V可充电锂电池供电,模拟信号通过单片机A/D转换成数字信号,通过SDIO接口存储于SD卡。在完成样机制作和性能测试之后,采集13例因呼吸功能障碍实施机械通气患者和13例健康成年人的信号,计算15个与呼吸功能相关的参数,比较机械通气患者与健康对照组参数之间的差异,验证了呼吸功能监测仪的可靠性。结果：样机采集信号的信噪比>10 dB、共模抑制比>80 dB,样机漏电流<30μA。机械通气患者的吸气时间、呼气时间、潮气量、胸阻抗峰峰值、胸阻抗1 s变化量、膈肌电低频功率、膈肌电高频功率、高频比低频、膈肌放电面积、膈肌放电时...     

人体脂肪测量新方法研究

本文是人体体能测量新方法研究课题的系列论文之一，它研究论证了我们改进的人体脂肪测量新方法的可行性，有效性和实用性，使用自己研制的人体体重脂肪测量仪（利用改进的脂肪测量新方法），日本欧姆龙公司的脂肪测量仪，Tanita脂肪测量仪，自制的水下称重系统和分段阻抗六电极脂肪测量仪做人体实验，实验对象为在校学员55人，年龄为19至21岁，男性40人，女性15人，对所做人体实验的数据进行分析，发现使用改进的脂肪测量新方法测量人体脂肪的结果和采用水下称重系统方法测量的结果相关性很好，相关系数为0．974（P＜0．01），脂肪测量新方法与其它人体成分测量方法相比，可以减少电极数目，操作简便，因此改进的脂肪测量新方法可以替代整体和分段阻抗测量法。     

大鼠死后皮下肌肉组织电阻抗幅值和相位角变化的实验研究

研究大鼠死后皮下肌肉组织电阻抗幅值和相位角的变化,分析肌肉组织电阻抗和死亡时间之间的内在联系,试图发展一种能够简单方便、准确可靠地推断死亡时间的新方法.利用四电极阻抗测量系统测量死亡大鼠皮下肌肉组织电阻抗幅值和相位角,连续测量13天.根据量化结果用matlab语言在不同时间点对阻抗值和死亡时间的关系进行曲线拟合,计算相关系数.同时对其变化趋势产生的原因从肌肉组织形态变化的角度作了理论分析和实验验证.     

基于STM32的医学信号保存及USB传输

目的 为实现远程猝死监测系统中对采集数据的保存及传输,设计并实现了一种基于STM32的数据存储及传输系统.方法 系统将采集到的12位数据经过处理,变为212格式,然后将数据保存在W25Q128BV芯片中,最后经过USB接口上传至PC机进行后续的分析.结果 实验结果证明该系统有效地节省了Flash空间,数据传输速度快.结论 该数据存储及传输系统是远程猝死监测系统研究开发的基础.     

恒电位型三电极氧传感器测量系统的设计与制作

目的设计并制作恒电位型三电极氧传感器监测系统。方法该系统由测量电路与数据采集程序两部分构成。利用Protel99SE软件设计并制作测量电路板,利用LabVIEW8.6软件设计数据采集与存储程序,利用NI公司的数据采集板将测量电路与数据采集程序连接组成测量系统,用电阻模拟氧传感器对该系统进行测试。结果连续监测24h数据表明,该测量系统性能稳定。测量电路可以用于三电极氧传感器连接,提供稳定电压。结论该测量系统可以用于连续监测恒电位型三电极氧传感器的输出。     

高精度一体化电阻抗断层成像数据采集系统

目的设计一种高精度一体化电阻抗断层成像数据采集系统。方法根据乳腺EIT检测方法的特点，设计了一套16电极高精度一体化实验系统，包括电极、开关阵列、模拟前端、模数转换及数据传送等。系统采用了24位高精度A/D转换和数据采集系统芯片ADuC834，使用了环形电路板，将所有电路集中在该电路板上，以16个压力测试针作为与外部电极的接合点，实现了无长引线的一体化系统。结果使用该系统进行了初步成像实验，取得了较好的成像结果。结论从成像结果看．采用高精度一体化数据采集系统进行EIT成像是可行的，新系统有更高的测量精度。     

基于USB接口与Windows XP操作系统的多参数监护仪的设计

目的探讨USB接口技术在多参数监护仪的设计中的应用。方法根据USB接口可即插即用并能提供一定电流的特点,应用高集成数据采集芯片ADμC812和数字化技术,设计高性价比、小型化、低功耗的监护参数信号采集和数据处理功能模块;采用USB转UART的单芯片桥接器技术CP2101,硬件实现USB,把所有检测模块的数据实时传送到PC主机。软件整体设计采用C 面向对象的编程及复用技术,充分利用MFC的框架,控制USB接口并从USB接收数据,利用PC强大的计算和数据存储功能及良好的人机界面,实现监护参数的实时采集、连续显示及波形分析。结果多参数监护系统具有监护心电、呼吸、血氧饱和度和体温等生理参数的功能。测量模块集成了心电、血氧饱和度、呼吸、体温测量电路,实现了参数的数值采集、控制和通讯功能。模块小型低功耗设计,满足USB供电不大于500 mA的要求,实现即插即用。用户程序自动识别测量模块、发出测量启动命令并接收USB接口传来的数据,测量数据以波形和数值的形式在计算机上显示出来,形成监护功能。系统具有病人信息和监护参数设置功能,可存储监护数据,可打印心电、血氧饱和度、呼吸的波形和心率、血氧饱和度、体温、呼吸率的趋势图,具有静态和动态回放、演示等功能。结论测量模块体积小,质量轻,非常便于携带,既适合医生出诊使用,也适用于手术室或重症监护。无需外接电源,插入计算机的USB接口,直接使用,实现了即插即用的功能。软件系统的可移植性,增加了监护仪应用的灵活性。由于监护系统具有数据存储与实时回放功能,所以也可用于临床分析与研究工作。     

数字式生物电阻抗与电阻抗断层成像测量系统

构建了以ATmega16单片机为控制核心,8个AD5933为数字电极,nRF24L01为无线通信模块的数字式生物电阻抗与电阻抗断层成像(EIT)测量系统。详细阐述了系统结构、电路设计、系统测试、动物组织阻抗测量及EIT成像。经测试,系统相对测量误差可达0.42%,信噪比达76.3dB。该系统不仅可采用二电极法在1~100kHz范围内进行扫频式阻抗测量,而且能实现EIT成像。对SD幼鼠解剖后的组织进行阻抗测量,测量结果显示,数据有效,经最小二乘法拟合,符合Cole-Cole理论,验证了该系统阻抗测量的可行性与有效性;通过盐水槽实验,对场域中物体的分布图像进行重构,重建图像与实际分布吻合,成像效果良好。该系统很大程度上提高了前端测量信号的有效性以及系统的稳定性。     

一个感应电流电阻抗断层成像的数据采集系统

感应电流电阻抗断层成像(ICEIT)是电阻抗断层成像的一个分支。我们设计并实现了一个基于物理模型的32电极高精度ICEIT数据采集硬件系统。提出了一种新的有效抑制电极引线回路中附加感生电动势的方法。通过采用双引线电极和垂直引线技术,使引线回路中的附加感生电动势降低为未采用前的10%,提高了系统的总体精度。对硬件系统的测量结果表明,对测得的数据经1000次叠加后测量精度优于0.5%。采用重建算法对基于物理模型的测量数据进行图像重构,得到了较为理想的成像结果。     

人体容抗测量的方法与实现

本文根据相位测量电路和阻抗测量电路设计一种人体容抗测量电路。该电路输入阻抗大于１０ＭΩ,输出直流信号,最小输入信号的电压经是５ｍＶ／Ω,容抗的测量范围是：１￣５０Ω,精度是：０．１Ω,电路用于人体容抗的测量,精度和稳定度都达到０．１Ω。     

便携式生物复阻抗信息检测仪的设计

目的 设计一种高精度、简单方便的生物复阻抗信息检测仪器,可提取人体局部肌肉组织损伤的电阻抗特征,指导临床治疗与康复.方法 采用四电极模式,一对电流注入激励电极和一对电压检测电极;设计了基于AD5933与AD844的激励电流源、屏蔽驱动电路、放大电路及数字解调电路,研发了便携式生物复阻抗信息检测仪器.结果 以三元件模型作为测量对象,将笔者设计的生物复阻抗信息检测仪与安捷伦4294A阻抗分析仪进行测量对比分析,结果显示,在频率为1～100 kHz,阻抗模量信息相对误差与阻抗分析仪基本相同,相位误差小于1..以1例大腿后侧肌群中度拉伤患者作为测量对象进行的连续跟踪测量,结果符合临床诊断与生理学意义.结论 本研究设计的生物复阻抗信息检测仪具有测量精度高、操作简单、使用方便等优点,可用于指导人体局部组织损伤过程的临床诊断、治疗与康复监测.     

高精度EIT数据采集方法研究

EIT的图像重建依赖于所采集到数据的精度。电极及其引线对EIT数据采集有着非常大的影响,主要在于如何获得有效的、适合高精度采样的模拟信号。采用16电极设计了一套将电极、开关阵列、模拟前端、模数转换及数据传送等一体化的面向乳腺EIT检测的高精度实验系统。对电子开关阵列进行了改进设计,采用以ADuC834为核心的、高精度的数据采集、传送及系统控制电路,并采用环形电路板。使用该系统进行了初步成像实验,获得了较好的成像效果。结果表明,采用高精度数据采集系统进行EIT成像是可行的,新系统从测量数据的表现上看有更高的测量精度。模拟电子开关阵列的改进,对降低开关特性对EIT数据采集的影响起到一定的作用。     

一种新型多普勒血流仪的研制

目的 研制一种具有数据采集、存储、传输、显示及声音辅助诊断功能,可以面向社区和家庭应用的便携式多普勒血流仪.方法 基于多普勒测量血流原理,以STM32微处理器为核心,采用定向型正交相位解调法获取多普勒频移信号,通过电源模块、数据采集模块、USB模块、按键模块、数据存储模块、音频处理模块、液晶显示模块、网络收发模块等外围电路,结合PC构成一个完整的血流检测系统.结果 该血流仪能够实现对患者血流数据的采集、处理、存储、传输,可实时显示脉率、诊听血流声音及输出双向血流频移波形和血流速度波形,可用于糖尿病足的诊断.结论 该血流仪使用方便,通过血流声音、血流速度波形、频移波形和脉率等反映血流特征的信息,进行糖尿病足等与血流相关慢性病的早期检测.     

基于STM32低功耗磁弹性传感器检测系统的设计

具有无线、无源、低成本、高灵敏度等特点的磁弹性传感器已在各个领域得到了广泛的应用研究,然而现有的检测装置通常体积较庞大、功耗高、便携性差,限制了该类传感器的应用范围。对此,本文设计了一套基于STM32的便携式、低功耗共振型磁弹性传感器检测系统。系统以扫频法为检测基础,以STM32为控制核心,永磁铁作为偏置磁场激励,集成交流激励信号单元、信号检测与采集单元,并利用SD卡存储测量数据,采用锂电池供电。实验结果表明:检测系统可使磁弹性传感器在不同介质、不同浓度中完成共振频率的测量,频率分辨率可达1Hz;测量不同尺寸的磁弹性传感器,所得传感器共振频率比为0.933 8,与理论值0.942 3接近;另外,与传统的阻抗分析仪搭建的组合式检测系统和现行的集成式检测系统相比,本系统工作时功耗为0.68 W,休眠时功耗仅为2.20mW。由此可见,本系统不仅能够代替原有的阻抗分析仪等组合式检测系统,而且能够大大提升现行集成式检测系统的功耗控制,兼具高集成度、便携式以及可用于长期监测等优点。     

一种低功耗微弱生理信号检测系统的设计

目的电生理信号可以提供人体各种生理状态的重要信息,它常常需要长时间的监测,因此要求检测系统具有低功耗特性。本文设计一种基于MSP430F5438处理器的微弱生理信号检测系统,并重点关注其功耗、可靠性和测量精度。方法系统包括高性能模拟放大前端、低功耗下位机和对上传的信号进行多种处理的PC机。下位机采用MSP430F5438单片机,它具有功耗低、体积小优点,它移植有UCOS＆UCGUI系统,方便储存和处理数据。PC机可以通过USB方便地连接下位机并处理数据。结果系统可开发成电池供电的便携式检测储存装置,其特色是低功耗和便携性,这有助于长时间检测电生理信号。结论微弱生理信号检测与处理作为一个系统工程,在医疗保健和研究方面有广大的应用前景。     

Weak physiological signal detection system with low power consumption

目的电生理信号可以提供人体各种生理状态的重要信息,它常常需要长时间的监测,因此要求检测系统具有低功耗特性.本文设计一种基于MSP430F5438处理器的微弱生理信号检测系统,并重点关注其功耗、可靠性和测量精度.方法 系统包括高性能模拟放大前端、低功耗下位机和对上传的信号进行多种处理的PC机.下位机采用MSP430F5438单片机,它具有功耗低、体积小优点,它移植有UCOS&UCGUI系统,方便储存和处理数据.PC机可以通过USB方便地连接下位机并处理数据.结果 系统可开发成电池供电的便携式检测储存装置,其特色是低功耗和便携性,这有助于长时间检测电生理信号.结论 微弱生理信号检测与处理作为一个系统工程,在医疗保健和研究方面有广大的应用前景.     

基于临界角侧波原理的一种轴向传输超声骨密度仪

目的为实现高便携性、高精度、高检测效率的骨密度测量,介绍了基于临界角侧波原理的轴向透射技术的原理和应用,并基于该原理设计了一种以FPGA为核心的前端超声采集单元和PC机端信号处理的检测系统。方法系统使用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)Spartan-6(XC6SLX9)为核心,控制14 bit的AD6645以100 MHz进行高速采样,并通过USB2.0高速转换芯片FT232H进行数据传输。供电部分采用USB 5V供电并控制开关电源芯片LM3674和低压差线性电源芯片(LDO)WDY05D0505分别对数字和模拟电路供电。结果在Windows7系统下利用C#测试软件测得USB传输速率可达到40 Mb/s,每次采集数据的传输时间仅为12.5 ms。结论基于临界角侧波原理的轴向传输超声骨密度仪的高采样率和高USB传输速率可提升骨密度测量重复性与速度。     

基于DSP的血压计设计与实现

设计一种基于(DSP)的、带USB接口的大容量存储的电子血压计.该系统充分利用TMS320VC5402的片内外资源和结合电源管理的设计,使系统具有低功耗、便携式的特点.通过USB与PC机进行数据传送实现血压信息的远程监控,触摸屏的运用使操作更加简单.利用示波法测量血压值,经过校正后得到准确的血压测量值,温度补偿算法使得...     

基于C8051F020的三电极电化学检测系统设计

目的:为研究三电极体系中电化学反应的进行,设计了一种具有上、下位机两级结构的三电极电化学检测系统。方法:下位机基于C8051F020设计,包括数模/模数转换(ADC/DAC)、恒电位电路、电流检测电路及电源等;上位机界面应用程序基于个人计算机(PC)开发,包括参数设置、数据处理、状态控制、历史查询等;上、下位机使用自定义的RS232串口通讯协议。结果:为检测系统性能,用一个三电极体系的等效电路模型进行测试,结果显示该检测系统能够较精确的完成电化学反应的控制、数据的采集与存储等,实现三电极电化学的测量。结论:与商业化的电化学测量系统相比,本系统具有成本低、体积小、可扩展性好等特点,同时也为进一步的应用提供了可靠的测量基础。     

一种简单的电池式交流阻抗计

当皮肤电极用于监视小的生物信号(如e·e·g·)时,需要做到低阻抗接触。一般的万用电表的电阻量程是用了相当大的直流电流(50μA),会产生极化效应,故对电池电压敏感。这里介绍用稳定振荡器振幅的新方法设计的一种交流阻抗计。线路说明:为了简单和可靠的目的,所设计的线路要对电源电压不敏感。这可以采用总体稳压的方法,但这要用较大电压的电池,并吸取大的电流。