四参数生理监护仪的设计

论文题目: 四参数生理监护仪的设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 生物医学工程

作者: 孟亚丽

关键词: 测振法,光电容积脉搏波描记法,数学形态滤波,模块化

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 心电、血压、脉搏和血氧等生理参数是人体最重要、最基本的生命指征。对这些参数的监测有助于医务工作者在野外、家庭急救及监护中对有生命危险的伤病员进行及时有效的救治,因此在临床中具有广泛的需求。现有的监测仪器多数体积较大,智能化程度不高,难以应用在野外及家庭等急救场合。本文应用最新的电子技术特别是最新的单片机技术的,设计出一种智能化、便携式、低功耗的四生理参数监护仪。该监护仪可以在临时急救场合实时、连续、长时间地监测病人心电、血压、脉搏、血氧等生理参数。为了准确检测出生理信号,本文结合以往生理信号采集电路的经验,针对心电、血压、脉搏血氧信号各自的特点,分别设计了生理信号检测模块:在心电模块中采用了具有共模驱动的新型前置放大电路;在血压模块中采用了测振法;在血氧模块中采用了光电容积脉搏波描记法(PPG)。所有的监测模块都是基于ADμC84×系列单片机的24位A/DC,保证了采样的精度和可靠性。在临时急救场合,外部环境和噪声以及伤病员的无意识活动对信号值的计算非常不利。因此,在血压模块中,本文首次采用数学形态滤波的方法去除信号中的袖带压力和高频干扰;在脉搏血氧模块中,首次采用基于“动态光谱”的算法,消除个体差异和测量条件对检测光谱的影响;在心电模块中,采用了平滑滤波去除工频干扰。实验结果验证了以上信号处理方法的有效性。另外,针对血压模块中平均压、收缩压和舒张压的计算,本文采用了抛物线测定法和归一化比例判据。并采用累加平均法计算脉率,结果准确、有效,降低了随机情况带来的误差。本系统整体采用模块化的设计方式,分工明确,结构清晰,易于日后的修改、优化和维护。本文采用ADμC84×系列单片机作为信号采集模块和主控模块的核心微处理器,其片内集成有高精度的∑-Δ型A/DC和强大的模拟部分,并具有先进的片内数字外设,使得整个系统功能强大、结构简单、功耗低、抗干扰能力强。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 各生理信号的意义

1.1.1 心电图

1.1.2 血压

1.1.3 脉率

1.1.4 脉搏血氧饱和度

1.2 生理参数监护技术的发展

1.2.1 心电监护仪器的发展

1.2.2 无创血压测量技术的发展

1.2.3 脉搏血氧饱和度测量技术的发展

1.2.4 多生理信号监护仪器的发展

1.3 本课题的研究内容及意义

第二章 生理参数检测电路

2.1 心电信号检测

2.2 血压信号检测

2.3 脉搏血氧信号检测

2.3.1 脉搏SO_2 测量的基本原理

2.3.2 脉搏血氧信号检测电路

2.4 基于ADμC84×的高分辨率A/DC 检测电路

2.4.1 过采样技术提高系统信噪比

2.4.2 量化噪声成形技术提高系统信噪比

2.4.3 数字抽取滤波

第三章 四生理参数的处理

3.1 平滑滤波在心电模块中的应用

3.2 数学形态滤波在血压模块中的应用

3.2.1 数学形态滤波的原理、定义及作用

3.2.2 数学形态滤波算法的应用

3.3 血压模块中的测定算法

3.3.1 平均压的确定算法

3.3.2 收缩压和舒张压的确定算法

3.3.3 脉率的计算

第四章 系统硬件设计

4.1 系统总体设计

4.2 系统硬件设计

4.2.1 核心微处理器ADμC84×

4.2.2 液晶LCD 模块

4.2.3 按键

4.2.4 单片机接口

第五章 系统软件设计

5.1 系统软件整体结构

5.2 硬件程序驱动模块

5.2.1 液晶LCD 驱动程序

5.2.2 按键驱动程序

5.3 主控模块及功能模块

5.3.1 主控程序

5.3.2 脉搏血氧模块程序设计

5.3.3 心电采集模块

5.3.4 主控模块与血压测量模块的I~2C 通讯

第六章 课题总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

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