家庭醫(yī)療監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解析

摘要Abstractt 1 1緒論1.1題目背景世及家庭醫(yī)療護(hù)理技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)療檢測(cè)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)代科技特別是通產(chǎn)物。目前全世界都在推廣家庭醫(yī)療保健工程，與HHCE有關(guān)的研究項(xiàng)目已在美國(guó)、歐共體和日本的國(guó)家基金會(huì)中列為優(yōu)先資助課題。日本方面權(quán)威人士則將HHCE作為為目標(biāo)，把HHCE作為具有重大社會(huì)影響的工程技術(shù)項(xiàng)目列入發(fā)展規(guī)劃。另一些發(fā)達(dá)1.3研究?jī)?nèi)容和目的(1)經(jīng)過(guò)方案的比較，選用合適的溫度傳感器和心電傳感器獲取體溫和心電信號(hào)；(2)根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)合適的模擬電路對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大或?yàn)V波；(3)通過(guò)虛擬儀器平臺(tái)Labview編程，對(duì)各信號(hào)進(jìn)行處理，如實(shí)現(xiàn)體溫信號(hào)的標(biāo)(4)通過(guò)虛擬儀器平臺(tái)Labview編程，對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域的分析；如均(5)通過(guò)人機(jī)界面顯示出體溫、心電和脈搏信號(hào)。2系統(tǒng)分析與整體結(jié)構(gòu)2.1體溫信號(hào)的測(cè)量體溫(即人體溫度)是指機(jī)體內(nèi)部的溫度。體溫是相對(duì)恒定的正常人在24小時(shí)內(nèi)是受神經(jīng)中樞調(diào)節(jié)的，很多疾病都可使體溫正常調(diào)節(jié)機(jī)能發(fā)生障礙而使體溫發(fā)生變化。臨床上對(duì)病人檢查體溫，觀察其變化對(duì)診斷疾病或判斷某些疾病的預(yù)后有重要意義。看其規(guī)律；入的其他外來(lái)串?dāng)_等)。器與心電導(dǎo)聯(lián)目前國(guó)內(nèi)外供臨床廣泛使用的心電傳感器有兩種——銀/氯化銀電極和金屬心電電Vl—V6單極導(dǎo)聯(lián)，當(dāng)需要測(cè)量?jī)牲c(diǎn)電位差時(shí)用雙極導(dǎo)聯(lián)，當(dāng)需要測(cè)量某一點(diǎn)參考電位2.3脈搏信號(hào)的測(cè)量本系統(tǒng)包括傳感器模塊、模擬放大電路模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及PC機(jī)軟件編程模模模擬放大電路模擬放大和濾波電路溫度傳感器心電傳感器數(shù)據(jù)采集卡PC3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1體溫信號(hào)測(cè)量模塊感器根據(jù)上述的分析，人體溫度大概在35~43度之間，所以要求溫度傳感器的線性范(1)流過(guò)器件的電流(mA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文)度數(shù)。IrT(2)測(cè)溫范圍為-55oC~+150oC;(3)電源電壓范圍為4V~30V?？梢猿惺?4V正向電壓和20V反向電壓;即(2)測(cè)溫范圍為-55oC~+150oC；(3)電源電壓范圍為4~30V，在此電壓范圍內(nèi)，芯片從電源吸收的電流幾乎是不的(約50uA)，所以芯片自身幾乎沒有散熱的問(wèn)題；(4)精度較高，非線性誤差為0.4oC~0.8oC。LM35是由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(NS)生產(chǎn)的一種精密攝氏集成溫度傳感器，常見OP信號(hào)的放大。如果使用(1)低的輸入噪聲電壓幅度：(2)0.35μVP-P(0.1Hz~10Hz)；(3)極低的輸入失調(diào)電壓：10μV；(5)具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性：0.2μV/MO；(6)低的輸入偏置電流：±1nA；(7)高的共模抑制比：126dB；(8)寬的共模輸入電壓范圍：±14V；(9)寬的電源電壓范圍：±3V~±22V；RRA=2+1=2+1(3.3)1其中R為可變電阻器，調(diào)節(jié)R，可以改變放大的增益，從而達(dá)到合適的效果。22VV左傳感器屏蔽線屏蔽線驅(qū)動(dòng)右手心電傳感器前置放大器高通濾波器低心電傳感器前置放大器高通濾波器左手右腳幼教浮置跟蹤驅(qū)動(dòng)右腳主放大器50Hz主放大器信號(hào)調(diào)理部分的結(jié)構(gòu)框圖低到最低水平。這就對(duì)前級(jí)(第一級(jí))放大電路提出了較高的要求，即要求前級(jí)放大電路。(1)高輸入阻抗；(2)高共模抑制比[7]；(3)低噪聲、低漂移，(4)非線性度小；(5)合適的頻帶和動(dòng)態(tài)范圍。(1)電源電壓范圍為±2.3V~±18V；(2)放大增益為10時(shí)，其共模抑制比大于100dB；(3)線性誤差最大值為40ppm；(4)最大供電電流僅為1.3mA；(5)最大輸入偏置電流為1.0nA；(6)失調(diào)電壓最大值為50μV；(8)增益范圍：1~1000。在3(1)采用單端輸入方式仿真(a)輸入信號(hào)(b)輸出信號(hào)(2)采用差分輸入方式仿真D①同頻率、同幅度輸入，正負(fù)端所接的信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)分別如圖3.13的(a)、(b)所示。(a)正輸入端(b)負(fù)輸入端(a)輸入信號(hào)(b)輸出信號(hào)(b)所示。(a)正輸入端(b)負(fù)輸入端當(dāng)正負(fù)端接不同頻率、相同幅度的輸入信號(hào)時(shí)，用示波器觀察到的波形如圖3.16(a)輸入信號(hào)(b)輸出信號(hào)(b)所示。(a)正輸入端(b)負(fù)輸入端(a)輸入信號(hào)(b)輸出信號(hào)當(dāng)正負(fù)端接不同幅度、相同頻率的輸入信號(hào)時(shí)，用示波器觀察到的波形如圖3.18el(1)低通濾波器的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的低通濾波電路是由兩級(jí)的二階濾波器組成，實(shí)際的電路如圖3.21所A=(1+5)2=(1+)22.4461f=1212(3.6)1Hz107Hz器觀察輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的波形，實(shí)際波形如圖3.23(a)所示，衰減的效果不是很(a)(b)(2)高通濾波器的設(shè)計(jì)f=1=1Hz0.048Hz(3.7)的信號(hào)發(fā)生器無(wú)法調(diào)到mHz級(jí)信號(hào)輸出，所以沒有對(duì)該部分分解出來(lái)做實(shí)際的調(diào)試。、主放大電路設(shè)計(jì)主放大電路的主要以提高增益為目的，選用常用的放大器OP07可以符合要求。其RRA=2+1=2+11f=f===調(diào)節(jié)電路中的R的電阻值即可以改變?cè)鲆嬖撾娐返脑砗腕w溫部分的放大電路的2原理一致，故在此不做仿真實(shí)驗(yàn)。方式進(jìn)入電路的．且頻率處于心電信號(hào)的頻帶之內(nèi)加上電極夾和輸入回路不穩(wěn)定等因。R3005112CRR2CRR1121觀察輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的波形，如圖3.29(a)所示，發(fā)現(xiàn)輸出信號(hào)的峰峰值比輸入(a)(b)(c)根據(jù)本系統(tǒng)的要求和實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備條件，采用美國(guó)國(guó)家儀器有限公司(NI公司)(3)16路單端接地的模擬輸入通道；(4)8位/24位并行輸入輸出線(5V/TTL)；(5)兩路24位定時(shí)器和計(jì)數(shù)器；(6)支持DMA方式和雙緩沖區(qū)模式，保證了實(shí)時(shí)信號(hào)不間斷采集與存儲(chǔ)；(7)在雙極性時(shí)，輸入電壓選擇有100mV、1V、10V和20V量程范圍；(8)最高采樣頻率為200kbit/S。(1)模擬溫度傳感器；(2)函數(shù)發(fā)生器；(3)用于數(shù)字測(cè)試的LED指示燈；(4)兩路模擬信號(hào)的輸入；(5)兩路模擬信號(hào)的輸出；4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)公司(NI公司)推出的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品——Labview作為軟件開發(fā)平臺(tái)。他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而高，用戶只需直接調(diào)用即可，大大提高了開發(fā)效率[11]。(1)信號(hào)的采集；(2)脈搏信號(hào)的提?。?3)信號(hào)的數(shù)值顯示和波形顯示；(4)信號(hào)的保存和回放；(5)體溫和脈搏信號(hào)的時(shí)域特征分析；(6)心電信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析；序的設(shè)計(jì)。Q所以在設(shè)定采樣率時(shí)主要考慮心電信號(hào)的頻率，而心電信號(hào)的波形的細(xì)節(jié)部分頻率約。的數(shù)值(例如0.8)，去和心電信號(hào)的每一個(gè)單一標(biāo)量進(jìn)行比較，一旦標(biāo)量中出現(xiàn)大于模式的轉(zhuǎn)換功能，攝氏溫度(C)和華氏溫度(F)之間的換算關(guān)系為：95或59脈搏信號(hào)直接采用“數(shù)值顯示控件“進(jìn)行顯示。而心電信號(hào)則選用”波形圖“顯圖4.5“獲取日期/時(shí)間(秒)”函數(shù)的圖標(biāo)時(shí)采用按列保存的方式，即如圖4.7所示(圖中的數(shù)據(jù)只是模擬數(shù)據(jù)，沒有參考價(jià)值)。過(guò)去一段時(shí)間的體溫和脈搏的數(shù)據(jù)對(duì)分析人們的健康和預(yù)防疾病有著舉足輕重的體溫或脈搏的數(shù)據(jù)連接到函數(shù)的“X”端，經(jīng)過(guò)函數(shù)運(yùn)算即可以得到數(shù)據(jù)的均值、差。系統(tǒng)主VI用來(lái)獲取體溫和心電信號(hào)、提取脈搏信號(hào)，并且實(shí)時(shí)顯示和保存。它的使子VI停止運(yùn)行，自動(dòng)關(guān)閉，并返回到主界面，主VI繼續(xù)正常運(yùn)行。擊”確定“后，整個(gè)系統(tǒng)完全關(guān)閉，這功能突出了人機(jī)界面的人性化?？偨Y(jié)(1)心電信號(hào)非常微弱，在用心電電極夾采樣信號(hào)時(shí)，沒有夾在合適的位置，即從信號(hào)的源頭就出現(xiàn)了問(wèn)題；(2)連接心電電極夾與前置放大電路輸入端的屏蔽線在測(cè)量中雖然可以導(dǎo)電，但而且導(dǎo)線與心電電極夾之間的接觸以及導(dǎo)線與前置放(4)心電信號(hào)屬于低頻信號(hào)，實(shí)際電路