簡易呼吸檢測設(shè)計技術(shù)可行性分析

技術(shù)可行性分析報告項目承擔(dān)部門：重慶大學(xué)邁瑞創(chuàng)新俱樂部撰寫人（簽名）：劉磊完成日期：2010本文檔使用部門：主管領(lǐng)導(dǎo)項目組維護(hù)人員用戶文檔驗(yàn)交組（簽名）:驗(yàn)交日期：評審負(fù)責(zé)人（簽名）：評審日期：目錄TOC\o"1-3"\u目錄 1一、引言 3編寫目的 3背景 3定義 3參考資料和文獻(xiàn) 4二、設(shè)計要求和評價 42.1設(shè)計要求 4檢測電路設(shè)計 4.2PC機(jī)平臺 4項目進(jìn)行時間 5項目進(jìn)行 52.2評價標(biāo)準(zhǔn) 5三、系統(tǒng)分析 5現(xiàn)有系統(tǒng)的分析 5所選系統(tǒng) 6四、系統(tǒng)的概述和功能 6系統(tǒng)概述 6系統(tǒng)功能 7五、系統(tǒng)技術(shù)方面的可行性 7傳感器設(shè)計 7處理器 7通訊技術(shù) 7上位機(jī)編程 8六、系統(tǒng)的局限性和使用風(fēng)險 8局限性 8主要使用風(fēng)險： 8七、系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)險分析 8風(fēng)險識別 8控制風(fēng)險的評估 9技術(shù)風(fēng)險的評價 9技術(shù)風(fēng)險監(jiān)管和管理 9八、技術(shù)可行性結(jié)論 10一、引言編寫目的編寫本技術(shù)可行性分析報告的目的是：（1）總結(jié)建議的開發(fā)項目在技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)的可行性的研究成果，為項目部決定是否進(jìn)行本課題的研究開發(fā)提供依據(jù)；（2）評價為了合理的達(dá)到開發(fā)目標(biāo)所可能選擇的各種技術(shù)方案，說明并論證所選擇的方案；（3）統(tǒng)一研發(fā)部各成員看法和思路，積極主動的投入到本項目的研發(fā)準(zhǔn)備工作中。背景本項目是深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份為增強(qiáng)邁瑞創(chuàng)新俱樂部會員的研發(fā)實(shí)踐能力，幫助會員了解企業(yè)研發(fā)項目的流程，弘揚(yáng)創(chuàng)新俱樂部的創(chuàng)新精神。由邁瑞公司人力資源管理部發(fā)起，重慶大學(xué)邁瑞創(chuàng)新俱樂部研發(fā)部經(jīng)過廣泛征集各成員意見并認(rèn)真細(xì)致分析之后，決定進(jìn)行《簡易呼吸監(jiān)測系統(tǒng)》的研發(fā)工作，以求進(jìn)一步提高俱樂部成員的團(tuán)隊協(xié)作能力，增強(qiáng)不怕困難勇于創(chuàng)新的精神，培養(yǎng)規(guī)范高效的項目開發(fā)品質(zhì)。定義熱敏電阻：熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成，利用的原理是溫度引起電阻變化；熱敏電阻有正溫度系數(shù)的熱敏電阻（PTC）、負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（NTC）和臨界溫度熱敏電阻(CTR)三種，PTC隨著溫度升高電阻阻值升高，NTC隨著溫度的升高電阻值降低，CTR具有負(fù)電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加激劇減小，具有很大的負(fù)溫度系數(shù)。恒流源：是利用器件對電流進(jìn)行反饋，動態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備的供電狀態(tài)，從而使得電流趨于恒定。在本設(shè)計中，恒流源的作用是將熱敏電阻的阻值以電壓的形式表達(dá)出來。呼吸率：呼吸率是病人在單位時間內(nèi)呼吸的次數(shù)；目前臨床上廣泛應(yīng)用的是阻抗法進(jìn)行監(jiān)測。Modbus：Modbus協(xié)議是一種串行通信協(xié)議，是Modicon于1979年為使用PLC而發(fā)表的。參考資料和文獻(xiàn)金海龍，張克東，司文，人體呼吸信號檢測方法的研究[J]，儀器儀表學(xué)報，2007，28(4),145~148.席濤，楊國勝，湯池，呼吸信號檢測技術(shù)的研究進(jìn)展[J]，醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2004（12），25~31.何慶華，吳寶明，熱敏法呼吸頻率監(jiān)測電路設(shè)計[J]，醫(yī)療衛(wèi)生裝備，1999（5），13~14.蔡敬海，安志勇，段浩，基于AT90S8535單片機(jī)的新型呼吸頻率檢測計的設(shè)計[J]，2008（5），52~54.王志堅，寧新寶，智能溫感式呼吸監(jiān)測系統(tǒng)的研制，山西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2001（24），317~320.寧新寶，生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)[M]，長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1988.二、設(shè)計要求和評價2.1設(shè)計要求本設(shè)計包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計三個部分。硬件設(shè)計檢測電路，其中核心是恒流源的設(shè)計；軟件設(shè)計下位機(jī)編程，核心是AD轉(zhuǎn)換和通訊接口驅(qū)動；系統(tǒng)設(shè)計PC編程部分，其中核心是波形的現(xiàn)實(shí)和參數(shù)的計算。系統(tǒng)設(shè)計要求如下：2.1.1檢測電路設(shè)計(1)選擇合適的熱敏電阻為傳感器，同時設(shè)計相應(yīng)的驅(qū)動電源供傳感器工作；(2)選用核心單片機(jī)芯片8051,設(shè)計濾波、A/D、串口等電路，編制程序，系統(tǒng)能正常工作；(3)單片機(jī)通過串口和上位機(jī)通信，接收命令，返回數(shù)據(jù)。2.1.2PC機(jī)平臺(1)采用VC++設(shè)計編寫程序，制定協(xié)議和單片機(jī)進(jìn)行串口通信；(2)通過該軟件設(shè)計友好的人機(jī)交互界面，實(shí)時顯示人的呼吸狀態(tài)，如呼吸波、呼吸頻率、呼吸溫度等；(3)可以實(shí)現(xiàn)報警功能。2.1.3項目進(jìn)行時間項目預(yù)定的時間為2010年1月2.1.4項目進(jìn)行嚴(yán)格按照項目流程進(jìn)行相關(guān)工作，按時保量完成本次設(shè)計。2.2評價標(biāo)準(zhǔn)在對備選方案的篩選過程以及后期實(shí)施過程中，要參考“邁瑞創(chuàng)新俱樂部研發(fā)項目評審表”，盡量多的貼合各關(guān)注點(diǎn)。尤其應(yīng)將系統(tǒng)的創(chuàng)新性和實(shí)際效用性、軟硬件的設(shè)計合理性、開發(fā)成本、團(tuán)體合作性等作為我們的評價標(biāo)準(zhǔn)。同時，軟硬件設(shè)計的技術(shù)含量、研發(fā)各成員的效率、研發(fā)周期、研發(fā)后期的實(shí)際實(shí)驗(yàn)等都應(yīng)在考慮之列。力爭在有限的時間內(nèi)，完成性價比高、實(shí)用性強(qiáng)的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)。三、系統(tǒng)分析本系統(tǒng)著重解決的問題：使醫(yī)護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)呼吸異常，并采取相應(yīng)對策，從而可減少或避免猝死等嚴(yán)重后果?，F(xiàn)有系統(tǒng)的分析阻抗法呼吸監(jiān)測：其工作原理是電流通過介質(zhì)時，產(chǎn)生不同的阻抗。應(yīng)用時，將電極板固定于一側(cè)胸廓的前后壁上。部位無嚴(yán)格要求，以能在記錄裝置上反映出足夠的幅度為準(zhǔn)。這種監(jiān)測方法主要的一個缺點(diǎn)在于如何能保證電極板的正確固定，并且不會給被監(jiān)測者帶來不適感。腹壁氣囊法呼吸監(jiān)測：腹壁氣囊法是近年來較新的簡易方法，有一定的實(shí)用價值，其原理是將一個充氣薄壁軟囊圍在被監(jiān)測者腹壁上，通過呼吸動作引起囊內(nèi)壓變化，經(jīng)壓力傳感器轉(zhuǎn)換為電信號顯示，并記錄出來。這種測量方法雖然簡單，但是問題同樣在固定方法上，怎么做到長時間準(zhǔn)確監(jiān)測被測者的呼吸動作。熱敏電阻法呼吸監(jiān)測：熱敏電阻法利用人體呼吸過程是能量交換這一特性，對呼吸的氣溫進(jìn)行監(jiān)測，但是由于熱敏電阻對環(huán)境溫度的要求高，所以需求的特異性大。熱敏電阻法的優(yōu)點(diǎn)在于，從生理過程上進(jìn)行監(jiān)測，同時熱敏電阻價格便宜，溫度敏感系數(shù)高等特點(diǎn)，監(jiān)測成本小、抗干擾強(qiáng)。所選系統(tǒng)我們所設(shè)計的簡易呼吸機(jī)主要采用采用熱敏電阻作為傳感元件，設(shè)計精密恒流源作為驅(qū)動電源，通過監(jiān)測口鼻呼吸氣體溫度的變化進(jìn)而得到呼吸相關(guān)信息。這個方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于成本低廉，并且適合長時間監(jiān)測被監(jiān)測者。小型化、低功耗的設(shè)計方便用戶家庭使用和隨身攜帶。熱敏電阻作為傳感元件，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55℃～315℃（2）體積?。皇褂梅奖?；（3）電阻值可在～100kΩ間任意選擇；⑤易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)；（4）穩(wěn)定性好、過載能力強(qiáng)。四、系統(tǒng)的概述和功能系統(tǒng)概述本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對鼻呼吸的監(jiān)測。鼻呼吸以熱敏電阻作為傳感器，并設(shè)計恒流源電路加以驅(qū)動，隨著呼吸的節(jié)律變化，熱敏電阻阻值將發(fā)生變化，其輸出的電壓也隨之改變，通過單片機(jī)的AD即可實(shí)現(xiàn)對鼻呼吸信號的采集；將上述采集的信號經(jīng)處理后通過單片機(jī)串口與上位機(jī)進(jìn)行通訊。上位機(jī)實(shí)現(xiàn)呼吸信號的實(shí)時顯示、存儲、分析和回放等功能。同時，上位機(jī)可對單片機(jī)發(fā)送指令，控制單片機(jī)的信號采集、處理、傳輸?shù)?。另外，為?shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)的通訊，還需制定簡單的串口通訊協(xié)議。系統(tǒng)框圖系統(tǒng)功能該系統(tǒng)通過數(shù)字化手段監(jiān)測呼吸，擬實(shí)現(xiàn)的功能特點(diǎn)：

（1）該儀器監(jiān)測的參數(shù)包括：口鼻氣流、呼吸率、呼吸深度、呼吸比、病人呼吸事件的發(fā)生等。（2）口鼻氣流可選用熱敏電阻式傳感器測量。（3）從記錄信息中可得到的患者呼吸暫停、呼吸加快、加深，從而獲得呼吸紊亂指數(shù)等參數(shù)。（4）上位機(jī)的分析軟件可實(shí)時顯示并分析病人的呼吸波波形，并可對病人的呼吸波進(jìn)行回放分析。（5）數(shù)據(jù)可通過互聯(lián)網(wǎng)傳送，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療。

五、系統(tǒng)技術(shù)方面的可行性5.1傳感器設(shè)計本系統(tǒng)用熱敏電阻作為傳感元件，市場已有的熱敏電阻就可以滿足系統(tǒng)的精度要求，對于呼吸引起的電阻變化可以用熱敏電阻與采集電路來采集呼吸信號，實(shí)現(xiàn)呼吸信號的電轉(zhuǎn)化，文獻(xiàn)中有大量的有關(guān)熱敏電阻作為傳感器的采集電路設(shè)計的方案可供參考，設(shè)計較易實(shí)現(xiàn)。5.2處理器采用單片機(jī)作為控制電路，包括A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集及簡單處理，數(shù)據(jù)通訊模式設(shè)計。由于單片機(jī)僅作為數(shù)據(jù)采集，簡易的數(shù)據(jù)處理及與上位機(jī)通訊的功能，因此采用C8051單片機(jī)即可完成設(shè)計。對于此類單片機(jī)控制電路的設(shè)計及硬件編程在互聯(lián)網(wǎng)上可以查到很多例程作為參考，而且本課題組有很多人具備這方面設(shè)計的能力，能夠保證設(shè)計的順利禮進(jìn)行。5.3通訊技術(shù)單片機(jī)與上位機(jī)通信的方式采用串口通信協(xié)議，通過RS232串口實(shí)現(xiàn)。此類串口通信的協(xié)議可以使用modbus協(xié)議，即可實(shí)現(xiàn)可靠準(zhǔn)實(shí)時的通信。在這方面的硬件編程及上位機(jī)串口的軟件驅(qū)動的設(shè)計可通過編程語言很容易實(shí)現(xiàn)，且課題組的成員有具備此類通信的編程經(jīng)驗(yàn)。5.4上位機(jī)編程（1）在上位機(jī)上進(jìn)行軟件界面的編程設(shè)計，可以利用VC++平臺，VC++集成開發(fā)環(huán)境可以調(diào)用大量的windows的API函數(shù)，同時提供了很多類庫及控件，使得編程容易實(shí)現(xiàn)。（2）在上位機(jī)上對采集的信號進(jìn)行處理的算法設(shè)計，可以參考很多的文獻(xiàn)的方法。學(xué)校提供的數(shù)字化圖書館包括很多的全文數(shù)據(jù)庫可供查閱，同時也可以在網(wǎng)上查到很多這方面的算法例程可供參考，這為我們的算法設(shè)計提供了一層保障。同時，課題組成員中有設(shè)計此類算法的人員，為算法實(shí)現(xiàn)提供了保障。六、系統(tǒng)的局限性和使用風(fēng)險系統(tǒng)設(shè)計電壓為220v轉(zhuǎn)5v開關(guān)電源供電，系統(tǒng)中所涉及的最高電壓不超過5v，不對人體造成危害。但是由于設(shè)計選擇局限性呼吸檢測主要用于呼吸監(jiān)護(hù)。呼吸監(jiān)護(hù)包括三個方面：呼吸波形實(shí)時顯示、呼吸率（次/分鐘）自動計算及潮氣量（每次或每分鐘吸入氣體體積）的自動計算及顯示。呼吸檢測的常用方法是阻抗法和熱敏電阻法，相對于阻抗法，熱敏電阻法的局限性在于計算潮氣量,即每次或每分鐘吸入氣體體積。通過相關(guān)文獻(xiàn)的查找，雖然有基于熱敏電阻法的氣體體積的算法，但是和阻抗發(fā)比較，熱敏電阻法計算潮氣量在準(zhǔn)確度方面仍略遜一籌。主要使用風(fēng)險：（1）呼吸等電纜的除顫防護(hù)，避免對操作者的電擊。（2）呼吸等接觸人體材料的生物相容性的風(fēng)險。（3）呼吸率等參數(shù)傳感器中元器件短、開路可能的電擊、局部發(fā)熱產(chǎn)生的危害。（4）進(jìn)入人體自然腔道的呼吸等傳感器、電纜破損產(chǎn)生電擊的危害。七、系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)險分析7.1風(fēng)險識別（1）項目組成員對于硬件電路的開發(fā)和設(shè)計，開發(fā)上位機(jī)編程，串口通信有著相關(guān)的開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。缺乏對精密恒流源的驅(qū)動電路的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。由于都是新成員，對于項目開發(fā)管理方面的經(jīng)驗(yàn)也在一定的方面上，不是很充足。（2）沒有相關(guān)的實(shí)時經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為參考，可能會導(dǎo)致實(shí)際系統(tǒng)測試的時間浪費(fèi)，從而導(dǎo)致開發(fā)周期的延長。（3）項目組成員的時間可能不會很充足，同時工作量比較大，而且可能會與日常的學(xué)習(xí)產(chǎn)生沖突。（4）精密恒流源的設(shè)計可能會成為整個系統(tǒng)的瓶頸7.2控制風(fēng)險的評估項目組成員大多都是新成員，對項目開發(fā)的理解以及對項目開發(fā)進(jìn)程中，各個小組之間的配合和溝通，存在著一定的脫節(jié)，需要一段時間的磨合；本設(shè)計是直接應(yīng)用于人體本身的檢測裝置，所以安全性以及精密性的是必須和必備的考慮范圍；在實(shí)際的項目開發(fā)過程對上述兩個方面的設(shè)計和測試是重點(diǎn)，也是風(fēng)險較高的難點(diǎn)，特別是精密恒流源的設(shè)計開發(fā)，對整個項目的開發(fā)進(jìn)度起著，決定性的作用，精密恒流源的開發(fā)失敗，會導(dǎo)致整個項目的失?。豁椖块_發(fā)的周期短，任務(wù)重，此段時間如果項目組成員時間分配出現(xiàn)問題容易導(dǎo)致項目的滯后和其他工作和學(xué)習(xí)的影響。7.3技術(shù)風(fēng)險的評價在2010年7.4技術(shù)風(fēng)險監(jiān)管和管理雖然項目組成員大都數(shù)都是新成員，各成員之間的溝通和配合，可能有一定的脫節(jié)，但是作為年輕人，在溝通方面有著一定的優(yōu)勢，通過開發(fā)組員的努力應(yīng)該會很快克服，這個項目組成員的溝通也會很流暢。非常本設(shè)計的安全性和精密性的要求是一個難點(diǎn)和重點(diǎn)的問題，但是本項目組成員大多都是來自于醫(yī)學(xué)電子專業(yè)的碩士生，因此他們的專業(yè)知識和平時本專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的積累，都會促進(jìn)本項目開發(fā)，朝著有利的方向發(fā)展；對于精密恒流源的設(shè)計部分，抽調(diào)專業(yè)知識扎實(shí)和實(shí)驗(yàn)積累豐富的人，專項負(fù)責(zé)，克服這個難題也應(yīng)該不成問題；項目開發(fā)周期短的問題，應(yīng)該統(tǒng)一認(rèn)識，大家齊心協(xié)力，發(fā)揮項目負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一協(xié)調(diào)能力，嚴(yán)格按照項目計劃時間實(shí)施，每周例會交流檢查進(jìn)度，項目協(xié)作克服解決問題；盡早完成整個系統(tǒng)的設(shè)計，進(jìn)入系統(tǒng)的測試和實(shí)驗(yàn)階段。八、技術(shù)可行性結(jié)論根據(jù)以上的分析，該系統(tǒng)通過熱敏電阻作為敏感元件，通過AD讀入C8051單片機(jī)進(jìn)行處理和通訊，最終在上位機(jī)可以顯示相關(guān)的結(jié)果，從而可以對系統(tǒng)的設(shè)計效果進(jìn)行評價，因此該設(shè)計在技術(shù)方面是可以達(dá)到設(shè)計要求的。下面是贈送的保安部制度范本，不需要的可以編輯刪除!!!!謝謝！保安部工作制度

一、認(rèn)真貫徹黨的路線、方針政策和國家的法津法規(guī)，按照####年度目標(biāo)的要求，做好####的安全保衛(wèi)工作，保護(hù)全體人員和公私財物的安全，保持####正常的經(jīng)營秩序和工作秩序。二、做好消防安全工作，認(rèn)真貫徹“預(yù)防為主”的方針，教育提高全體人員的消防意識和防火知識，配備、配齊####各個樓層的消防器材，管好用好各種電器設(shè)備，確保####各通道暢通，嚴(yán)防各種災(zāi)害事故的發(fā)生。三、嚴(yán)格貫徹值班、巡檢制度，按時上崗、到崗，加經(jīng)對重要設(shè)備和重點(diǎn)部位的管理，防止和打擊盜竊等各種犯罪活動，確保####內(nèi)外安全。四、、加強(qiáng)保安隊部建設(shè)，努力學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識，認(rèn)真貫徹法律法規(guī)，不斷提高全體保安人員的思想素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平，勤奮工作，秉公執(zhí)法，建設(shè)一支思想作風(fēng)過硬和業(yè)務(wù)素質(zhì)精良的保安隊伍。11、保持監(jiān)控室和值班室的清潔干凈，天天打掃，窗明地凈。12、服從領(lǐng)導(dǎo)安排，完成領(lǐng)導(dǎo)交辦任務(wù)。

5、積極撲救。火警初起階段，要全力自救。防止蔓延，盡快撲滅，要正確使用滅火器，電器，應(yīng)先切斷電源。6、一旦發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)積極維護(hù)火場秩序，保證進(jìn)出道路暢通?？垂軗尵戎匾镔Y，疏散危險區(qū)域人員。

九、協(xié)同本部門或其他部門所進(jìn)行的各項工作進(jìn)行記錄。

保安員值班操作及要求