家庭醫(yī)療監(jiān)測系統(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)是計算機(jī)技術(shù)和醫(yī)療檢測技術(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)的研究項目已在美國、歐共體和日本的國家基金會中列為優(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作為具有重大社會影響的工程技術(shù)項目列入發(fā)展規(guī)劃。另一些發(fā)達(dá)1.3研究內(nèi)容和目的(1)經(jīng)過方案的比較，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；(2)根據(jù)實際情況，設(shè)計合適的模擬電路對傳感器輸出的信號進(jìn)行放大或濾波；(3)通過虛擬儀器平臺Labview編程，對各信號進(jìn)行處理，如實現(xiàn)體溫信號的標(biāo)(4)通過虛擬儀器平臺Labview編程，對各種信號進(jìn)行時域和頻域的分析；如均(5)通過人機(jī)界面顯示出體溫、心電和脈搏信號。2系統(tǒng)分析與整體結(jié)構(gòu)2.1體溫信號的測量體溫(即人體溫度)是指機(jī)體內(nèi)部的溫度。體溫是相對恒定的正常人在24小時內(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。臨床上對病人檢查體溫，觀察其變化對診斷疾病或判斷某些疾病的預(yù)后有重要意義?？雌湟?guī)律；入的其他外來串?dāng)_等)。器與心電導(dǎo)聯(lián)目前國內(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)需要測量兩點電位差時用雙極導(dǎo)聯(lián)，當(dāng)需要測量某一點參考電位2.3脈搏信號的測量本系統(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3.1體溫信號測量模塊感器根據(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題；(4)精度較高，非線性誤差為0.4oC~0.8oC。LM35是由美國國家半導(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)動右腳主放大器50Hz主放大器信號調(diào)理部分的結(jié)構(gòu)框圖低到最低水平。這就對前級(第一級)放大電路提出了較高的要求，即要求前級放大電路。(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?。?5)合適的頻帶和動態(tài)范圍。(1)電源電壓范圍為±2.3V~±18V；(2)放大增益為10時，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(b)輸出信號(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(b)輸出信號(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時，用示波器觀察到的波形如圖3.16(a)輸入信號(b)輸出信號(b)所示。(a)正輸入端(b)負(fù)輸入端(a)輸入信號(b)輸出信號當(dāng)正負(fù)端接不同幅度、相同頻率的輸入信號時，用示波器觀察到的波形如圖3.18el(1)低通濾波器的設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計的低通濾波電路是由兩級的二階濾波器組成，實際的電路如圖3.21所A=(1+5)2=(1+)22.4461f=1212(3.6)1Hz107Hz器觀察輸入信號與輸出信號的波形，實際波形如圖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f=1=1Hz0.048Hz(3.7)的信號發(fā)生器無法調(diào)到mHz級信號輸出，所以沒有對該部分分解出來做實際的調(diào)試。、主放大電路設(shè)計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增益該電路的原理和體溫部分的放大電路的2原理一致，故在此不做仿真實驗。方式進(jìn)入電路的．且頻率處于心電信號的頻帶之內(nèi)加上電極夾和輸入回路不穩(wěn)定等因。R3005112CRR2CRR1121觀察輸入信號與輸出信號的波形，如圖3.29(a)所示，發(fā)現(xiàn)輸出信號的峰峰值比輸入(a)(b)(c)根據(jù)本系統(tǒng)的要求和實驗室的設(shè)備條件，采用美國國家儀器有限公司(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位定時器和計數(shù)器；(6)支持DMA方式和雙緩沖區(qū)模式，保證了實時信號不間斷采集與存儲；(7)在雙極性時，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)字測試的LED指示燈；(4)兩路模擬信號的輸入；(5)兩路模擬信號的輸出；4系統(tǒng)軟件設(shè)計公司(NI公司)推出的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品——Labview作為軟件開發(fā)平臺。他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(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)信號的采集；(2)脈搏信號的提?。?3)信號的數(shù)值顯示和波形顯示；(4)信號的保存和回放；(5)體溫和脈搏信號的時域特征分析；(6)心電信號的時域分析和頻域分析；序的設(shè)計。Q所以在設(shè)定采樣率時主要考慮心電信號的頻率，而心電信號的波形的細(xì)節(jié)部分頻率約。的數(shù)值(例如0.8)，去和心電信號的每一個單一標(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脈搏信號直接采用“數(shù)值顯示控件“進(jìn)行顯示。而心電信號則選用”波形圖“顯圖4.5“獲取日期/時間(秒)”函數(shù)的圖標(biāo)時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)，沒有參考價值)。過去一段時間的體溫和脈搏的數(shù)據(jù)對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)過函數(shù)運算即可以得到數(shù)據(jù)的均值、差。系統(tǒng)主VI用來獲取體溫和心電信號、提取脈搏信號，并且實時顯示和保存。它的使子VI停止運行，自動關(guān)閉，并返回到主界面，主VI繼續(xù)正常運行。擊”確定“后，整個系統(tǒng)完全關(guān)閉，這功能突出了人機(jī)界面的人性化。總結(jié)(1)心電信號非常微弱，在用心電電極夾采樣信號時，沒有夾在合適的位置，即從信號的源頭就出現(xiàn)了問題；(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)心電信號屬于低頻信號，實際電路