当前位置:首页 > 监护仪
  • 设计小巧、高效和高性能的多参数患者监护仪

    设计小巧、高效和高性能的多参数患者监护仪

    连续测量如心率、呼吸频率和血氧饱和度(SpO2)等患者生命指征对于提供有效护理来说至关重要,而同时测量这些体征的能力也使得多参数患者监护仪变得日益重要。 电子患者监护仪使用连到患者身上的非侵入式传感器来采集和显示生理数据。对于多参数患者监护仪而言,其中一个主要挑战就是在实现小尺寸和低功耗的同时保持高性能。 如今,躺在医院病床上的患者通过很多电线连接到笨重且昂贵的多参数患者监护仪上,而且监护仪无法移动,这限制了多参数患者监护仪在移动护理和家庭护理环境中的广泛使用。因而催生了市场对以无线方式连接到患者并通过无线或有线方式将数据传输至手机、平板电脑或计算机上的小巧型多参数患者监护仪的需求。 德州仪器(TI)的“多参数患者生命体征监护仪前端参考设计”具有小巧、低成本、低功率的特点,整合了采集生命体征数据的必要前端组件。 此设计可通过AFE4403和ADS1292R生物感应前端集成电路来获取如心电图(ECG)、SpO2、心率和呼吸频率等参数。此设计可与软件可配置的心脏起搏器检测模块参考设计相结合以支持起步脉冲检测,并可连接3个0.1摄氏度的精确温度传感器(TMP117)来测量皮肤温度。为测量ECG,此设计采用了标准的湿式ECG电极,还可使用传输型指套式传感器来测量SpO2。采集的原始数据由板载MSP432P401微控制器通过隔离式通用异步收发器(UART)接口以460.8 Kbps的速度传输至后端/处理器或PC。一个标准的USB端口或USB充电的锂离子电池可为此设计提供动力。 图 1显示了参考设计框图。 图 1:生命体征患者监护仪参考设计的多参数前端子系统 图形用户界面(GUI)以5秒的移动间隔显示采集到的波形,同时通过基本过滤来清除噪音,如由电源和照明造成的共模干扰等。图2显示的是PC上的ECG测量结果、呼吸和SpO2,以及每分钟的心率和呼吸次数(每分钟呼吸次数)、SpO2百分比与温度值。 图2:显示ECG、PPG、呼吸、心率和皮肤温度的图形用户界面 图3显示了计算机上测量的ECG、光电容积脉搏波(PPG)、心脏起搏器、心率和温度传感器的数据。当检测到起步脉冲时,心脏起搏器将显示起步脉冲的存在,如图 3顶端线条所示。 图 3:显示ECG、PPG、心脏起搏器、心率和皮肤温度的图形用户界面 结论 此参考设计便于您评估协同工作的设备。它配有设计指南、原理图、布局和物料单,可帮助您快速评估并加速产品开发。此参考设计还有利于实时采集生命体征参数。 您在患者监护应用中面临的最大挑战是什么?请告诉我们您的观点。

    时间:2020-05-13 关键词: 德州仪器 监护仪 非侵入式传感器

  • 广和通携手铂元智能,全力支持火神山医院抗疫医疗设备!

    2020新年伊始,全世界的目光都集中在了中国,全中国的中心变成了武汉,所有关心着这场疫情的人都关注着武汉火神雷神医院的建设。2月3日,承载着众望的武汉火神山医院正式收治病患,第一时间,搭载着广和通LTE模组的铂元无线多参数监护仪在火神山医院正式商用。“尽我们所能,为抗击疫情贡献自己的力量。”广和通CEO应凌鹏给公司所有员工下达了动员令。本次广和通采用的是4G高速模组,内置于铂元无线多参数监护仪内,通过让患者佩戴无线监护仪,医护人员可对患者心电、血压、血氧、体温进行实时、远程监测,做到随患者移动保持在线监控,智能化的获取患者体征告警。远程监测医疗设备的使用,将能最大化的保护逆向而行的白衣天使,减少交叉感染。 _ _ _ _ “大年初一找到我们, 初二紧急安排发模块过去!” _ 与时间赛跑! 1月25日,广和通模组代理商寻找科技接到来自铂元智能的紧急需求。   1月26日,广和通将此项目提高至最高优先级,第一时间将多台4G模组发往铂元智能。   2月3日,武汉火神山医院正式收治病患,搭载了广和通4G模组的铂元无线多参数生命体征监测设备也将正式投入使用。广和通技术团队将持续为前线提供7/24小时的技术支持。   广和通向逆向而行的白衣天使致敬!没有一个冬天不可逾越!没有一个春天不会到来!武汉加油!中国加油!   铂元无线生命体征监测 及中央监护整体解决方案

    时间:2020-05-07 关键词: 医疗设备 监护仪

  • 基于AFE4900的多功能护理监护仪电路设计

    基于AFE4900的多功能护理监护仪电路设计

    该参考设计是一种简单,可穿戴,多参数的患者监护仪,它使用单芯片生物传感前端AFE4900设备进行同步心电图(ECG)和光电容积描记(PPG)测量。使用CC2640R2F设备(支持BLE 4.2和5)将测量的数据传输到远程位置。该参考设计使用单个CR3032电池运行,并提供30天的电池寿命。原始数据可供用户计算心率,血液中的氧气浓度(SpO2),脉搏传播时间(PTT)和ECG。两个板载发光二极管(LED)为用户指示电池电量低检测和ECG引出检测。 特性 用于PPG和ECG的简单,可穿戴,多参数患者监护仪 提供原始数据以计算心率,SpO2和PTT 使用单芯片生物传感前端AFE4900设备进行ECG和PPG同步测量 PPG(光学心率监测和SpO2)支持四个LED和三个光电二极管(PD),并通过数字环境减法来改善信噪比(SNR) 心电图(LEAD I)信号 集成的Arm®Cortex®-M3和2.4GHz射频收发器(CC2640R2F)支持无线数据传输-BLE 4.2和5.0 由CR3032(3 V,500 mA纽扣电池)操作,使用高效的DC / DC转换器,电池寿命为30天 小尺寸有助于轻松适应可穿戴应用

    时间:2020-05-03 关键词: 电路设计 发光二极管 监护仪

  • 病人监护仪&血氧仪高速量产解决方案

    病人监护仪&血氧仪高速量产解决方案

    一场新型冠状病毒感染的肺炎疫情,让血氧饱和度,血氧仪,病人监护仪等专业名词频繁走入大众视线,民用医用需求的短时间迅速攀升,使得众多医疗类厂家出现产能不足的问题,除了传统的日夜开工外,选择高效稳定的量产工具成了医疗类厂家普遍采用以提高产能的重要方式。但是在实际替换执行上,很多厂家却遇到了不良率居高不下的问题,这究竟是为什么呢? 其根本原因在于:目前大部分医疗类厂家一边在血氧仪,病人监护仪上批量采用Nandflash方案,一边又不够了解Nandflsh量产烧录的复杂性,所以只好一直采用芯片原厂提供的专烧方案,导致产能始终不高。 说到这里,就涉及到了3个关键问题: 1. 为何芯片原厂提供的专烧工具不适合量产? 2. Nandflash究竟有何量产烧录复杂性? 3. 为什么有些医疗类厂家吐槽曾经买了量产烧录器依旧无法提高产能? 先看第一个问题:为何芯片原厂提供的专烧工具不适合量产? 原因很简单,专烧工具的原始定位就是给研发人员做调试验证使用的工具,并非针对工厂产线现场复杂工况而设计,有些甚至直接引出内部控制芯片的IO口或FPGA管脚作为编程信号的输入与输出,驱动能力很弱,而且原厂编程工具多数存在编程失败率高的问题,都会严重制约产能,加之产线现场要烧录的芯片种类较多,通常建议选用专业的通用型量产编程器。 再看第二个问题:Nandflash究竟有何量产烧录复杂性?导致传统拷贝式烧录方式不好用了,实际中甚至只有半数成功率? 答案就在Nandflash的工艺特性:NandFlash存储结构,它由多个Block组成,每一个Block又由多个Page组成,每个Page又包含主区(Main Area)和备用区(Spare Area)两个域。其次NandFlash是有坏块的,由于NandFlash的工艺不能保证Nand的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠。因此在Nand的生产中及使用过程中会产生坏块的。因为坏块影响了数据的存放地址,用户就不能按常用方法那样,把母片的数据全部读取出来,然后再把数据原原本本拷贝到其他芯片上了,也就产生了传统拷贝机无法量产Nandflash的问题! 接着看第三个问题:为什么很多医疗类厂家吐槽曾经买了量产烧录器依旧无法提高产能? 答案:多数因为错买了老式量产烧录器(拷贝机),或者采用了传统拷贝式烧录方式。 由于很多医疗类厂家对于烧录器/编程器行业并不了解,原来使用较多的又是原厂专烧工具,所以在刚刚采用量产工具时,会思维定式直接采用最简单直接的方法,即用一颗能正常运行的NandFlash芯片作为母片,在连接编程器之后,点击烧录软件上的“读取”按钮,把数据从芯片里面完整读取出来,再找几颗空芯片,把数据重复写进去。本以为可达到量产的目的,但实际上生产出来的产品却达不到品质的要求,往往会出现批量的产品异常开机或启动的状况! 既然NandFlash有坏块是无法避免的问题,那就要想办法避开那些坏块;接下来我们就看解决方案,究竟要如何量产烧录NandFlash 解决建议 最简单、最常用的方法就是:跳过。使用“跳过坏块”,可以让原本写到坏块的数据,安全转移到下一个块里面!这是一种常用而有效的方法,但是实际上,根本问题还依然存在,细心的人会发现,数据存放的地址也发生了变化! 实际应用中,很多用户会把多个文件数据同时存储到NandFlash上(比如uboot、uImage、Logo、rootfs等烧录文件),并给每个文件在NandFlash存储单元中划分了一定大小的存储空间区域,指定了每个文件存储的起始物理地址块;如果某个区域出现了坏块,为了避开它,势必需要把数据安全往下一块转移,而引起的后果就是后续烧录文件的起始物理地址也随着发生了偏移,这将会导致主控MCU无法通过固定的地址,准确、完整地获取到每个文件的数据,最终造成的结果就是产品异常启动。 建议小技巧 这里,给出的建议技巧就是分区烧录,用户提前设置好每个文件烧录的起始块地址,无论坏块出现在哪个空间区域,都可以确保每个文件起始块地址都不会发生偏移变化,数据也将根据客户预设方案存放在NandFlash存储区域内,主控MCU也能准确完整读取到每个文件的数据,那么产品就正常跑起来了! 量产方案演示 最后,我们来进行血氧仪/病人监护仪等通用高速量产方案演示: 这里就选用医疗行业常用的血氧仪/病人监护仪方案芯片MT29F4G08ABADAW,搭配行业专用的P800高速量产烧录工具做步骤演示。 (如采用的是其它芯片方案可以留言联系获取需求方案,行业常用方案芯片P800均已支持) 步骤一:创建工程 步骤二:选择需求芯片型号 步骤三:进行烧写配置,根据分区情况,依次调入烧录文件。 步骤四:保存工程,计算工程文件校验和: 步骤五:开始量产 ZLG致远电子的P800系列编程器支持按分区烧录(并可支持多种分区格式),可按照每个用户方案需求,设置每个文件的起始块地址和烧录块长度,即可达到高效率烧录,又可提高芯片烧录良品率,同时P800系列搭载独立操作系统,还可满足二次开发,工厂全脱机,一键批量的烧录要求。

    时间:2020-03-02 关键词: 量产 监护仪 血氧仪

  • 设计小巧、高性能的多参数患者监护仪

    设计小巧、高性能的多参数患者监护仪

    电子患者监护仪使用连到患者身上的非侵入式传感器来采集和显示生理数据。对于多参数患者监护仪而言,其中一个主要挑战就是在实现小尺寸和低功耗的同时保持高性能。 如今,躺在医院病床上的患者通过很多电线连接到笨重且昂贵的多参数患者监护仪上,而且监护仪无法移动,这限制了多参数患者监护仪在移动护理和家庭护理环境中的广泛使用。因而催生了市场对以无线方式连接到患者并通过无线或有线方式将数据传输至手机、平板电脑或计算机上的小巧型多参数患者监护仪的需求。 德州仪器(TI)的“多参数患者生命体征监护仪前端参考设计”具有小巧、低成本、低功率的特点,整合了采集生命体征数据的必要前端组件。 此设计可通过AFE4403和ADS1292R生物感应前端集成电路来获取如心电图(ECG)、SpO2、心率和呼吸频率等参数。此设计可与软件可配置的心脏起搏器检测模块参考设计相结合以支持起步脉冲检测,并可连接3个0.1摄氏度的精确温度传感器(TMP117)来测量皮肤温度。为测量ECG,此设计采用了标准的湿式ECG电极,还可使用传输型指套式传感器来测量SpO2。采集的原始数据由板载MSP432P401微控制器通过隔离式通用异步收发器(UART)接口以460.8 Kbps的速度传输至后端/处理器或PC。一个标准的USB端口或USB充电的锂离子电池可为此设计提供动力。 图 1:生命体征患者监护仪参考设计的多参数前端子系统 图形用户界面(GUI)以5秒的移动间隔显示采集到的波形,同时通过基本过滤来清除噪音,如由电源和照明造成的共模干扰等。图2显示的是PC上的ECG测量结果、呼吸和SpO2,以及每分钟的心率和呼吸次数(每分钟呼吸次数)、SpO2百分比与温度值。 图2:显示ECG、PPG、呼吸、心率和皮肤温度的图形用户界面 图3显示了计算机上测量的ECG、光电容积脉搏波(PPG)、心脏起搏器、心率和温度传感器的数据。当检测到起步脉冲时,心脏起搏器将显示起步脉冲的存在,如图 3顶端线条所示。

    时间:2019-12-13 关键词: 德州仪器 监护仪 电源资讯

  • 基于模糊控制的便携式心电监护仪的实现

    基于模糊控制的便携式心电监护仪的实现

    目前,以采集心电信号、分析和诊断为主的心电监护系统已经得到了广泛的应用,对于心脏系统疾病的预防、诊断发挥了很大的作用。但是此类心电监护仪只能是在病人静态或者病人要在特殊的情况下才能使用,对心脏病人的要求太高特别是心脏病疑似病人和早期的心脏病患者,影响他们正常的工作生活;而另一类便携式心电监护仪,其24小时可以监护,但是其存储需要大量的空间,对于心电信号的回放也需要大量的时间,鉴于以上两个问题,本文设计基于模糊控制的便携式心电监护仪。他在克服以上两个问题的同时也突破以往在线诊断疾病的单值处理,能够更加准确地判断心电信号正、异常实现及时发出报警。1 系统总统设计1.1 系统设计目标根据心电信号特征、生物信号处理系统和现代心电监护技术发展要求,本系统选用高速SOC系列单片机C8051F020作为心电监护仪的主芯片实现以下功能:(1) 测量具有无创、安全、准确、可重复性强等;(2) 操作方便,测量简单,不影响待监护病人的正常的生活;(3) 能实时分析心电信号并判断信号正、异常,初步诊断出监护病人的心电异常疾病;(4) 16 MB的FLASH存储器能够24小时存储使用者的异常信号;(5) 系统出错的报警功能;(6) 能够将存储的异常心电信号通过USB接口转移到PC机上做进一步的心电信号诊断。1.2 系统硬件构成本系统的硬件框图如图1所示。首先从电极电路采集被测对象的微弱的心电信号,然后对此信号进行放大、滤波处理后一支直接进入主控芯片,另一支进入导联脱落检测电路,然后再与主控芯片C8051F020连接。信号进入主控芯片C8051F020之后,对其进行相应的处理,实现报警、存储、判断、传送等功能。1.3 系统总体流程图系统总体流程图如图2所示。2 模糊控制部分心电自动分析的主要目标是进行心律失常诊断。临床上对心律失常的自动诊断就是结合节律分析和波形形态分析,对测得的心电波形识别分类,并根据预先确定的诊断标准或判据做出相应的临床诊断。而本设计是根据所提取的特征值结合医学知识和医学专家系统完成判断的。首先根据下列判据对待检测病人进行初步的诊断:心动过速 R-R间期<0.5 s(120次/min);心动过缓 R-R间期>1.5 s(40次/min);停搏和室颤 在一段较长时间内没有QRS波,一般这个时间>1.6 s;漏搏 一个R-R间期大约是以前平均R-R间期的2倍后并且没有出现一次早搏的就是作为漏搏检出,如果R-R间期大于平均的2倍但小于1.5 s,则作为房窦停止检出;室性早搏 室性早搏成对(连续出现两次室性早搏):室性二联律(正常和室早交替出现连续两次以上);室性三联律(正常、正常和室早交替出现连续两次以上),都归为室性早搏。检测标准复杂,需要进一步用逻辑模糊分析判断;R落在T上(R on T) 这是在心室复极化时期(T波)出现的PVC,由于T波无法检测,所以只有靠节律分析;插入性期前收缩 是没有代偿停歇的早搏,早搏的R-R间隔大致等于早搏前的平均R-R间隔;房性早搏(APB) 一早搏接一个代偿的停歇。 以上对心脏疾病的判据都是二值判断,此种方法检测简单易于实现但是对疾病的判断不精确。实际上医疗诊断中存在大量的模糊语言及现象,判断病人患病情况要根据多个参数的多值进行判断的。这些判据是由此方面医学专家的先验知识获取的,利用这些判据形成多条模糊规则,把医学专家临床诊断疾病的方法用机器实现。下面就以模糊逻辑检测室性早博为例,对监护病人的病情进行初步的诊断,进而区别正、异常心电信号,做到只记录异常心电信号。在单片机上实现模糊控制一般采用3种方式:强度转移方式、直接查表方式和公式计算方式。考虑到直接查表方式是通过离线计算,得到一张模糊控制表将控制表存放在计算机内存中的,在控制应用过程中,速度虽然很快但是若变量较多(本系统用到5个)会导致模糊控制维数高使存储、查表不方便。同佯公式计算也小适合本系统多参数的计算。而强度转移方式是按模糊控制的极大一极小法进行推理。每个输入参数映射为多个隶属度,每组输入会激活多条规则,可能对应不同的结果。用取小的原则计算各组合对应规则的输出强度,然后按最大隶属度原则得出对应于各结论的可信度。这样,对于每一个输入都可得出与各结论相对应的输出强度。称为输出隶属度。取输出强度最大的那个隶属度作为输出。实验结果表明,这种方法对本系统最为合适。下面就以早搏为例说明,提取R波宽度(RW)、RR间期(RR)、R波面积(RA)T波面积(TA)、T波峰值(TH)这5个特征值来用模糊方式诊断被监护者发生室性早搏的情况。部分模糊规则表如表1所示。2.1 隶属函数的存放由于单片机的内存容量有限,如果要对系统输入输出论域的所有隶属函数的连续曲线进行存储,是不可能的,所以本系统对于三角形隶属函数采用三点法,存储三角形的3个顶点;对于两边的半梯形存储腰和顶的3点。隶属函数存放在ROM中,图3以R波的宽度为例说明。2.2 输入模糊化提取的特征参数是精确值,将他们与隶属函数进行比较组合,求出相应的模糊输入量隶属度范围为0~1,单片机上可表示为00H~FFH。对本系统而言,每个精确输入值最多只对应两个模糊输入量大于零,其余的模糊输入量则为零。例如:假设RW=1.1,从表3可知他落在中(M)和大(L)两个区间上,因此对于中(M)和大(L)的隶属度为:μM(1.1)=(1.3-1.1)/(1.3-1.0)×FFH=5AHμL(1.1)=(1.1-1.0)/(1.3-1.0)×FFH=55H在RAM中开辟一块区域,存放各模糊输入量。2.3 模糊规则的存放模糊规则表示为:IF A and B and C and D and ETHEN Y(or Z)其中"IF"后紧接着的词称前件,"THEN"后面的词称后件。首先将输入的模糊值S,M,L,XL分别与数字0,1,2,3相对应,即:RW,RR,RA,TA,TH:S=0,M=1,L=2,XL=3。每条规则用3字节表示。第1字节高4位表示第1前件的模糊值,低4位表示第2前件的模糊值;第2字节高4位表示第3前件,低4位表示第4前件;第3字节高4位表示第5前件,低4位表示后件。其中,F表示不考虑该前件,A表示"是PVC",B表示"可能是PVC"。以一条规则(存放在ROM中)为例,如所示来说明。2.4 模糊推理对于每一组输入的数据,先进行模糊处理然后遍历每一条模糊规则,取第一条规则第一前件(3H)作为地址偏移量,加上模糊输入RW在RAM中存放的首地址(40H),则可从RAM内RR存放区域中查找出XL的隶属度A1;取第一条规则第二前件(3H)作为地址偏移量,加上模糊输入RW在RAM中存放的首地址(44H),则可从RAM内RW存放区域中查找出XL的隶属度B1;依此类推得隶属度C1,D1,E1。根据强度转移法,取A1,B1,C1,D1,E1中最小值作为该规则后件所取的语言变量"是PVC"的隶属度Y1。当所有规则都遍历后得到:"是PVC"的隶属度Y1,Y2~Ym,"可能是PVC"的隶属度Z1,Z2~Zn取Y1,Y2~Ym的最大值作为"是PVC"的隶属度Y,取Z1,Z2~Zn的最大值作为"可能是PVC"的隶属度Z。如果Y<7FH且Z<1FH,则输出"正常";如果Y>Z,输出"是PVC";如果Z>Y,输出"可能是PVC"。3 结 语本文设计的心电监护仪,集心电信号的采集、分析于一体,而且系统体积小、安全、可靠,能够在不影响被监护者正常生活的情况下进行使用,可以初步诊断病情,进而节省存储空间,节约进一步诊断病情的时间,经实验取得了很好的效果。如果能够结合更多的此方面医学专家的知识,可以实现更完善的诊断功能。

    时间:2019-04-10 关键词: 嵌入式开发 监护仪 心电 模糊

  • 基于ADI的心电监护仪综合系统设计原理

    基于ADI的心电监护仪综合系统设计原理

    如果单独的做ECG监护仪的话,采用ADI的这个方案,无疑是比较合理的。但我们公司的产品是多参数的医疗监护仪,可以监测ECG,人体呼吸,导联脱落检测,血压,血氧等五项生理参数。ECG测量部分的方块图如下所示:人体呼吸和导联脱落检测功能对ECG功能模块设计的影响是比较大的。因为呼吸采用的是阻抗测量法。采用阻抗测量法的条件就是要有激励,而且这个激励也是通过心电导联线加到人体上的,这样就产生一个问题:在静态(不进行测量时)就会有激励信号在LL和RA上,经过跟随后就会有激励在仪表放大前端,造成输入不平衡,所以要在LA和C也要有激励,以平衡输入。在平衡输入后,每个导联线上都有激励信号了,这个激励信号是在KHZ级别的,这样的信号输入到像AD623这样的仪表放大后,降低的它的CMRR,以致在静态时,仪表放大输出端就会有10mV左右的波形,经过后级的滤波放大,可能引起自激震荡。我们看到,在ADI的Demo板上,在跟随前端加入了二阶RC无源滤波。所以,这个在产品上也是有必要的。增加这个无源滤波,可以滤除进入仪表放大的高频激励,保持仪表放大的高CMRR。ADI的ECG Monitor Demo板ECG测量部分的方块图

    时间:2019-03-11 关键词: 系统 原理 监护仪 心电 设计教程

  • 蓝宇嵌入式CPU卡在医用便携式监护仪中的应用

    蓝宇嵌入式CPU卡在医用便携式监护仪中的应用

    软件平台:DOS操作系统,应用软件。硬件平台:交直两用电源,蓄电池,微型打印机,心电采集模块,血氧采集模块,血压采集模块等,多串口扩展卡,TTL接口液晶显示屏(分辨率800*600或640*480),嵌入式CPU控制卡。 1.软件实现的功能不细研究,粗略的概念是应用软件在DOS的的基础上,通过CPU发送各种采集指令,经多串口卡到各个采集模块,采集人体信号,将采集到的信号用各种算法变化成各种我们能识别的信息显示在液晶显示器上,再有就是实现和中央监护之间的数据通讯多为串口通讯大多使用主板的串口1或者2。 2.硬件平台的选择和这样选择的原因电源:因为救护车是12V直流电,而病房室内通常又只是220V交流电,在户外和医院走廊推行的过程中使用蓄电池,所以监护仪的电源设计兼顾交直流和电池的低功耗考虑。采集模块:是用来测量人体的各种参数,包括心电采集模块,血氧采集模块,血压采集模块等,一般都是通过串口进行采集。串口扩展卡:选用PC104主板(PCM-3486)的方案,就要选用PC/104多串口卡,用来采集更多的人体参数。液晶显示器体积小质量轻这样才能便携,普通显示器是怎样的大家清楚。现在我们说到CPU卡,上面我们已经说过我们需要便携为了便携我们使用了LCD,(其实疼爱护士妹妹的小胳膊是我这样的一个绅士的真正初衷),所以我们需要使用体积更小,质量更轻且满足支持液晶显示器的CPU卡这让我们想到了PC/104主板苛刻到连3.5寸饼干PC我们也不做考虑,当然简单只是体积小也不能满足这里的需要,救护车的颠簸,手提飞奔时的震动是我们必须考虑的问题,这个时候我们需要集成度非常高的产品。再者很多场合(户外,医院走廊)我们只能使用蓄电池,蓄电池的电量是有限的所以我们必须考虑CPU卡的功耗不能过高,PCM3486采用低功耗的CPU能很好的保证医用组织所规定的在只使用蓄电池的情况下正常工作2个小时的要求——“很满足”。PCM3486板载电子硬盘符合体积小质量轻,抗震动,读写次数长,低功耗的特性,不存在问题。液晶显示方面由于供货困难会出现经常更换型号的问题当然色彩种类都是真彩,PCM3486能支持98%以上分辨率在800*600以下(含800*600)的真彩液晶兼容性一流,很好的解决了供货矛盾。至于微型打印机它和普通打印机除了外观大小外其他使用情况的区别并不大,有兼容性较好的并口就可以。监护软件是一款对实时性要求很高的软件系统,当参数较多(基本是6参数包括心电,血压,血氧,脉搏,体温,呼吸。较多是指除了基本6参数以外的其他的附加参数比如肺中CO2含量的测量)液晶显示分辨率在800*600时,为了更好的体现软件的实时性,使用速度相对较快的486级板卡PCM3486能达到最佳效果。有人会说单片机便宜,功耗低也能做成体积很小的板卡为什么不用在这里,显然这个没错但是再支持LCD方面,在处理复杂算法方面,程序的实时性方面,几乎不能实现监护所需要的功能很难出现完美的应用。反之PCM3486这个性价比一流的产品在保证你用的起的基础上更让你用的爽!3.具体做法东西都有了安装就可以,CPU卡连接液晶显示器,打印机,电源和蓄电池,安装程序到在板电子硬盘,嵌入式CPU模块总线连接上多串口卡,多串口卡连接各个采集模块。通电OK!

    时间:2018-12-31 关键词: 嵌入式 嵌入式开发 监护仪 卡在 蓝宇

  • 基于嵌入式系统的便携式多参数健康监护仪设计

    基于嵌入式系统的便携式多参数健康监护仪设计

      近年来,人们越来越关注健康问题,生命健康监护已成为一个重要课题,以往的生命健康监护仪,体积通常比较大,而且价格昂贵,这类仪器主要应用于医院的病房,用做对病人监护。为适合普通人群在医院以外的地方,如家庭、野外等环境下对身体健康状况的监护要求,设计了一种便携式多参数健康监护系统,本系统具有体积小、使用方便、功能强大等优点,可随身携带,检测人体的某些重要生理参数,并实时显示。   1 系统总体设计   系统利用专门的传感器采集人体体温参数,脉冲波和心电信号,并对这些信号进行放大、滤波、A/D转换后,经数据处理系统进行计算,得到人体的重要生理参数并实时显示,这些参数包括血氧饱和度、心率、血液粘稠度和体温,另外系统还能显示人体的心电波形和脉搏波形,系统总体框图如图1所示。   系统主要由信号采集模块   和数据处理模块两部分组成,信号采集模块主要由前端的心电、脉搏和体温传感器、采集电路、A/D转换和串口发送单元组成,其中,传感器采集人体的生理信号,采集电路对生理信号进行模拟放大、简单滤波和A/D转换,并根据数据处理系统的指令通过串口把数据传送到数据处理系统中,数据处理模块对采集到的信号进行软件滤波,并根据滤波后的波形数据采用合适的算法计算得到所需要的生理参数并实时进行LCD显示。   2 系统具体设计   2.1 芯片选择   本系统的核心是数据处理模块,它主要完成对波形的软件滤波,并通过计算得到所需的生理参数,其运算量较大,软件设计较复杂,而信号采集模块要分时采集两路信号,并进行放大、滤波和A/D转换,为简化硬件电路的设计和软件系统的编写,采用两个CPU的设计方案,信号采集模块采用TI公司的16位系列单片机MSP430F149,数据处理模块采用Samsung公司的ARM芯片S3C44B0X。   MSP430具有正常工作模式和四种低功耗工作模式,它的集成度非常高,单片集成了多通道12位的A/D转换、片内精度比较器、多个具有PWM功能的定时器、斜边A/D转换、片内USART、看门狗定时器,片内数控振荡器(DCO)、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器,单片MSP430即可以满足绝大多数应用的需要,MSP430F149具有丰富的片内外设,是一款性价比很高的单片机,它不仅极大的简化了系统硬件电路,还大大地提高了系统的性价比,其极低的功耗非常适合本系统的应用环境,本系统就是利用此单片机内置的A/D转换单元完成信号的转换,并通过片内的串口与其他模块通信。   S3C44B0X微处理器是Samsung公司专为便携式设备提供的高性能及高性价比的微控制器解决方案,使用32位的低功耗RISC内核ARM7TDMI,同时,S3C44B0X在ARM7TDMI核的基础上,扩展了一系列完整的通用外围器件,使系统成本及外围器件数目降至最低,这些功能部件主要包括CPU单元、系统时钟管理单元、存储单元和系统功能接口单元,本系统中,S3C44B0X完成波形数据的处理和计算,驱动LCD等功能。   2.2 系统硬件电路设计   2.2.1 信号采集电路的硬件设计   本系统中因采用了集成度很高的单片微控制器MSP430,所以系统的外围电路设计相对简单。   信号采集硬件电路主要包括前端模拟电路设计,光源控制电路、电平转换电路和光电隔离电路,如上所述,模拟信号通过MSP430内置的A/D转换成数字信号,前端模拟电路采用两级放大和低通滤波完成对信号的处理,光源控制电路通过双脉冲驱动电路依次电亮红光和红外光发光二极管实现对脉搏波的光电测量。为增强系统的安全性,系统采用专门的光电隔离电路实现电气隔离,以保证使用仪器时人体的绝对安全,温度测量部分采用美国DALLAS公司的DS1820高精度数字温度传感器,该传感器采用单线接口,可直接把采集结果以9位数字量方式串行传送到MSP430F149中,由此可计算得到温度值。本模块电路如图2所示。   2.2.2 数据处理模块的硬件设计   数据处理模块的核心是ARM芯片S3C44B0X,本系统要采集的信号较多,需存储的数据量大,系统应用S3C44B0X存储单元设计了三层存储体系结构:片内Cache、片外主存和片外辅存,另外还是存储启动代码的线性lash,具体设计如图3所示,S3C44B0X集成了大量应用资源,系统设计利用了其内部的LCD控制器和串行通信UART接口,简化了外围电路设计。   系统设置了四个按键,用来实现用户控制命令的输入,案件功能分别为采集心电、 脉搏信号和体温宾在LCD显示相关的参数,LCD驱动电路用于驱动液晶触摸屏。  2.3 系统软件设计   本系统的工作过程为:用户通过按键选择需要实现的功能,ARM处理器接收到命令后,通过串口向MSP430单片机发送采集相应信号的命令,单片机完成采集后再通过串口将采集到的数据发送到ARM处理器,进行数据处理。   本监护系统是一个复杂的多任务系统,为了实现系统的实时性及充分利用32位内核CPU的性能,采用嵌入式实时多任务软件设计方法,在实时操作系统RTOS(Real-Time Operating System)平台上进行嵌入式应用软件开发,系统选用μC/OS-II作为系统的嵌入式RTOS,将其移植到基于ARM内核的S3C44B0X硬件平台,应用μC/OS-II的内核多任务管理机制,更好地完成软件系统的编写。   系统的软件设计可以分为两部分,基于μC/OS-II的软件部分设计和单片机MSP430的软件设计,其中,基于μC/OS-II的软件部分是系统的主要部分,用来完成命令的输入和对信号进行软件滤波和参数的计算、显示,这部分由S3C44B0X处理器实现,信号采集部分软件实现信号的采集和发送,这部分由MSP430F149单片机实现。   2.3.1 基于μC/OS-II的软件部分设计   系统软件在启动μC/OS-II之前先进行系统硬件和操作系统的初始化,然后进入系统主任务,等待键盘响应,但按键按下时,系统向单片机发出命令采集相应的生理信号,并等待接收采集的数据,接收数据后进入数据处理子程序,计算得到所要求的生理健康参数,并进行显示。   系统软件流程如图4所示。   数据处理过程中,首先对单片机采集到的数据进行软件滤波,在心电信号的检测放大中,50Hz干扰及高频杂波干扰最为严重,本系统设计了整系数IIR数字滤波器,便于在32位处理器中快速执行,其数学模型如下:   Y(n)=2Y(n-1)-Y(n-2)+X(n)-2X(n-10)+X(n-20)   式中:X(n)表示滤波前的信号,Y(n)表示滤波后的信号。   在脉搏波信号的处理中,采用7点平均的方法滤波,滤波公式为:   Y(n)=(X[n-3]+X[n-2]+X[n-1]+X[n]+X[n+1]+X[n+2]+x[n+3]/7   经实际应用证明,此方法可进行有效滤波,为下一步波形分析计算生理参数提供了保证。   系统根据采集到的心电波形计算出心率参数,根据脉搏波形计算出血氧饱和度和血液粘稠度等参数,根据波形计算所需参数的算法是软件编写的难点和关键,结合芯片的运算速度,并考虑实时性要求,算法采用阈值判别法,此类算法在文献[3]、[4]中已有应用,本系统对算法进行了改进,以更好地完成所需要的功能。  2.3.2 信号采集部分软件设计   此软件设计主要根据得到的指令采集相应的生理信号,经A/D转换后通过串口发送到数据处理模块,其流程如图5所示。   3 系统调试   经调试,系统可在LCD上实时显示采集到的脉搏波和心电波形,并同时显示计算出的参数,实测中,根据本系统计算得到生理参数的准确度可达90%以上,因此,系统作为一个监护仪器可及时地检测出人体的健康状况,用户可根据系统的提示对一些病症作出及时反应,系统达到了预期效果。

    时间:2018-12-27 关键词: 参数 嵌入式开发 嵌入式系统 健康 监护仪

  • 威达电嵌入式主板在多参数监护仪中的应用

    威达电嵌入式主板在多参数监护仪中的应用

    发展前景健康问题始终是人们关注的话题, 随着我国经济的快速发展,生活水平的不断提高,人们对于自身健康的关注也提升到一个前所未有的高度。多参数监护仪是医院的常规设备之一,广泛的用在ICU、CCU、病房、手术室等。我国的大量人口也需要大量的高精密的医疗器械。作为工业计算机的全球性的企业,我公司推出以下的解决方案。系统原理通过多种检测模块采集人体基本参数,如心电、呼吸、血压、血氧、体温等,经放大、滤波、传输、CPU进行信号处理,然后将检测结果显示、存储、打印,并可连入中央监护系统网,以便值班人医务人员进行观察,做出相应措施。主控部分在整个系统中显得尤为重要。使用威达佳PM-1043作为多参数监护仪的主控平台,该主板是PC/104架构,板载低功耗的STPC 133MHz CPU处理芯片、 SDRAM、CRT/LCD控制、DOC、IDE、CF、FDD、两串一并、1~255秒可编程看门狗定时器、PS/2 键盘和鼠标,系统通过该接口扩展的用户板完成包括心电血压、血氧、体温、呼吸等一系列传感探测器的信号采集,进行实时处理,最后结果可经由多种形式输出。该主板与其他厂家相比,除了做工精湛、性能稳定,更增加了C&T M69000 LCD/CRT视频加速器,支持高精度LCD和VGA两种模式同步显示,在板视频最大分辨率可达1024*768,彻底解决了其他同类产品在DOS环境下图形显示速度太慢的缺陷。在平台操作系统选择方面,可支持多种嵌入式操作系统,并可以提供WINCE的支持。系统框图 PM-1043系统评价(1) 尺寸小(96mm*96mm),接口齐全,用户可以灵活的实现自己的应用功能。(2) 超低功耗,性能可靠。PM-1043板载CPU、RAM,功耗仅有5W。在高达60-70摄氏度的高温环境下仍无需冷却风扇,避免了系统因风扇问题带来的的不可靠因素,另外威达还有为医疗行业开发的电源模块(通过医疗检验标准)。常低于同类产品10%以上,具备优异的性能价格比。

    时间:2018-11-16 关键词: 嵌入式 参数 嵌入式开发 监护仪 主板

  • 蓝宇科技嵌入式CPU卡在医用便携式监护仪中的应用

    蓝宇科技嵌入式CPU卡在医用便携式监护仪中的应用

    软件平台:DOS操作系统,应用软件。 硬件平台:交直两用电源,蓄电池,微型打印机,心电采集模块,血氧采集模块,血压采集模块等,多串口扩展卡,TTL接口液晶显示屏(分辨率800*600或640*480),嵌入式CPU控制卡。 1.软件实现的功能不细研究,粗略的概念是应用软件在DOS的的基础上,通过CPU发送各种采集指令,经多串口卡到各个采集模块,采集人体信号,将采集到的信号用各种算法变化成各种我们能识别的信息显示在液晶显示器上,再有就是实现和中央监护之间的数据通讯多为串口通讯大多使用主板的串口1或者2。 2.硬件平台的选择和这样选择的原因 电源:因为救护车是12V直流电,而病房室内通常又只是220V交流电,在户外和医院走廊推行的过程中使用蓄电池,所以监护仪的电源设计兼顾交直流和电池的低功耗考虑。 采集模块:是用来测量人体的各种参数,包括心电采集模块,血氧采集模块,血压采集模块等,一般都是通过串口进行采集。 串口扩展卡:选用PC104主板(PCM-3486)的方案,就要选用PC/104多串口卡,用来采集更多的人体参数。液晶显示器体积小质量轻这样才能便携,普通显示器是怎样的大家清楚。现在我们说到CPU卡,上面我们已经说过我们需要便携为了便携我们使用了LCD,(其实疼爱护士妹妹的小胳膊是我这样的一个绅士的真正初衷),所以我们需要使用体积更小,质量更轻且满足支持液晶显示器的CPU卡这让我们想到了PC/104主板苛刻到连3.5寸饼干PC我们也不做考虑,当然简单只是体积小也不能满足这里的需要,救护车的颠簸,手提飞奔时的震动是我们必须考虑的问题,这个时候我们需要集成度非常高的产品。再者很多场合(户外,医院走廊)我们只能使用蓄电池,蓄电池的电量是有限的所以我们必须考虑CPU卡的功耗不能过高,PCM3486采用低功耗的CPU能很好的保证医用组织所规定的在只使用蓄电池的情况下正常工作2个小时的要求——“很满足”。PCM3486板载电子硬盘符合体积小质量轻,抗震动,读写次数长,低功耗的特性,不存在问题。液晶显示方面由于供货困难会出现经常更换型号的问题当然色彩种类都是真彩,PCM3486能支持98%以上分辨率在800*600以下(含800*600)的真彩液晶兼容性一流,很好的解决了供货矛盾。至于微型打印机它和普通打印机除了外观大小外其他使用情况的区别并不大,有兼容性较好的并口就可以。监护软件是一款对实时性要求很高的软件系统,当参数较多(基本是6参数包括心电,血压,血氧,脉搏,体温,呼吸。较多是指除了基本6参数以外的其他的附加参数比如肺中CO2含量的测量)液晶显示分辨率在800*600时,为了更好的体现软件的实时性,使用速度相对较快的486级板卡PCM3486能达到最佳效果。有人会说单片机便宜,功耗低也能做成体积很小的板卡为什么不用在这里,显然这个没错但是再支持LCD方面,在处理复杂算法方面,程序的实时性方面,几乎不能实现监护所需要的功能很难出现完美的应用。反之PCM3486这个性价比一流的产品在保证你用的起的基础上更让你用的爽! 3.具体做法东西都有了安装就可以,CPU卡连接液晶显示器,打印机,电源和蓄电池,安装程序到在板电子硬盘,嵌入式CPU模块总线连接上多串口卡,多串口卡连接各个采集模块。通电OK!

    时间:2018-11-16 关键词: 嵌入式 嵌入式开发 监护仪 卡在 蓝宇

  • 嵌入式板在多参数监护仪中的应用

    嵌入式板在多参数监护仪中的应用

    发展前景 健康问题始终是人们关注的话题, 随着我国经济的快速发展,生活水平的不断提高,人们对于自身健康的关注也提升到一个前所未有的高度。 多参数监护仪是医院的常规设备之一,广泛的用在ICU、CCU、病房、手术室等。我国的大量人口也需要大量的高精密的医疗器械。作为工业计算机的全球性的企业,我公司推出以下的解决方案。 系统原理 通过多种检测模块采集人体基本参数,如心电、呼吸、血压、血氧、体温等,经放大、滤波、传输、CPU进行信号处理,然后将检测结果显示、存储、打印,并可连入中央监护系统网,以便值班人医务人员进行观察,做出相应措施。主控部分在整个系统中显得尤为重要。使用威达佳PM-1043作为多参数监护仪的主控平台,该主板是PC/104架构,板载低功耗的STPC 133MHz CPU处理芯片、 SDRAM、CRT/LCD控制、DOC、IDE、CF、FDD、两串一并、1~255秒可编程看门狗定时器、PS/2 键盘和鼠标,系统通过该接口扩展的用户板完成包括心电血压、血氧、体温、呼吸等一系列传感探测器的信号采集,进行实时处理,最后结果可经由多种形式输出。该主板与其他厂家相比,除了做工精湛、性能稳定,更增加了C&T M69000 LCD/CRT视频加速器,支持高精度LCD和VGA两种模式同步显示,在板视频最大分辨率可达1024*768,彻底解决了其他同类产品在DOS环境下图形显示速度太慢的缺陷。在平台操作系统选择方面,可支持多种嵌入式操作系统,并可以提供WINCE的支持。 系统框图PM-1043 系统评价 (1) 尺寸小(96mm*96mm),接口齐全,用户可以灵活的实现自己的应用功能。 (2) 超低功耗,性能可靠。 PM-1043板载CPU、RAM,功耗仅有5W。在高达60-70摄氏度的高温环境下仍无需冷却风扇,避免了系统因风扇问题带来的的不可靠因素,另外威达还有为医疗行业开发的电源模块(通过医疗检验标准)。 常低于同类产品10%以上,具备优异的性能价格比。

    时间:2018-11-14 关键词: 嵌入式 参数 嵌入式开发 监护仪

  • 基于ARM7新型嵌入式心电监护仪的研制

    一、绪论 心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病,而心电图是检查、诊断和预防该类疾病的主要手段和依据。由于传统的基于pc机平台的心电监护仪,价格昂贵,体积庞大,不便于移动且主要集中在大医院,而无法实时监护患者的病情,给医生和病人带来了很大的不便。近年来,随着嵌入式和网络通讯技术的飞速发展,我们研制出一种基于arm7处理器的新型嵌入式心电监护仪,它采用samsung公司的一款arm7tdmi核的risc的32位高速处理器s3c44b0x,具有成本低、体积小、可靠性高、操作简单等优点,适用于个人、中小医院和社区医疗单位,为家庭保健(hhc)和远程医疗(telemedicine)等新兴的医疗途径提供良好的帮助与支持。 二、系统的工作原理 心电信号通过专用电极从人的左右臂采集到后,送入信号调理电路,先经过前置放大器初步放大,经高通滤波滤除直流信号及低频基线干扰后,由后级放大器放大,再经滤波器进一步滤除50hz的工频干扰,经低通滤波器后得到符合要求的心电信号,由模拟信号输入端送入adc,进行高精度的a/d转换。为了更好的抑制干扰信号和防止导联松动及脱落,我们在电路中还引入了右腿驱动电路和导联脱落检测电路。系统控制核心采用samsung公司的s3c44box,液晶显示屏(lcd)建立良好的人机交互界面,采集到的信号可以通过lcd实时显示和回放,数据通过因特网基于tcp/ ip(传输控制协议、网际协议) 顺序可靠地传输数据到心电监护中心,为医护人员及时准确的诊断提供参考。嵌入式实时操作系统采用现在流行的uclinx,管理协调各模块工作,为系统可靠的运行提供保证。 三、系统硬件模块设计 3.1、信号调理电路 信号调理电路主要包括:放大器、带通滤波器、陷波器等。 人体心电信号属于强噪声背景下的低频微弱信号,一般只有0.05-5mv,频谱范围为:0.05-100hz,心电信号正常输出时其幅值约为1mv,而a/d转换器的输入电平要求到达1v左右,即心电放大倍数约为1000倍,由于肌电干扰可能造成前置放大器静态工作点的偏移,甚至截至饱和,所以前置放大器的增益不能太大。我们选用ad620仪表放大器作为系统前置放大器,它具有低噪声、低漂移、高共模抑制比、高输入阻抗等特点。它的增益通过1脚和8脚的电阻rg来调节,可达1-100倍,计算公式为:g=49.4 /rg+1。我设计初级放大倍数在七级左右,选用精度为0.01%,阻值为8.25 的精密线绕电阻,后级选用tl064将信号放大到a/d转换器的输入电平要求。 为抑制直流漂移和放大器通带外的低频噪声,设计一个rc高通滤波器;因心电信号的频率在100hz以下,为消除高频信号和50hz的工频干扰,还设计了低通滤波和带阻滤波器。 为防止导联松动和脱落,设计导联检测电路,电极脱落时,比较器的输出电平由正常的高电平变为低电平,产生报警信号,提醒患者检查导联。右腿驱动电路,人体共模电压检测出后,经倒相放大反馈到人的右腿上,而没有直接与放大器的地相联,这样人体的位移电流不流到地,而是流到运放的输出端,对ad620减小了共模电压的拾取。 3.2、嵌入式处理器及外围电路 s3c44b0x是samsung公司为手持设备和一般类型的应用提供了高性价比和高性能的微处理器解决方案。cpu内核采用arm公司设计的16/32位armtdmi risc处理器(66hz),内核工作电压为2.5v,带有8kb的高速缓存,外部存储控制器8个bank,共256mb,8通道10位adc和支持彩色/黑白显示lcd控制器,具有普通、慢速、空闲和停止功耗控制模式,精简出色的全静态设计适合于低成本和功耗敏感的设计。 3.2.1、a/d转换 对心电信号的采用精度的考虑主要是出自于对st段异常分析处理的要求,st段电平变化为0.05mv已经得到公认,因此采样精度至少为0.025mv。根据美国心脏学会aha标准和nyquist采样定律,当信号采样频率等于或大于信号最高频率的2倍时,就可以从抽样后的信号中不失真的还原出原信号。ecg频率范围为0.05-100hz,我们取采样频率为200hz,即采样周期为5ms.s3c44b0x内部有一个逐次逼近型8路模拟信号输入的10位adc,输入满刻度电压为2.5v,能分辨出来的输入电压变化的最小值为2.5v/210=2.5mv,心电采集放大倍数约为1000倍,输入端的最小分辨率约为2.5mv/1000=0.0025mv,故完全满足系统采用要求。 3.2.2、系统程序存储器flash rom和sdrm扩展 s3c44b0x自身不具有rom,因此必须外接rom器件来存储掉电后仍需要保存的程序代码和数据。我们采用了sst公司推出的容量为1mb×16的cmos多用途flash rom,它具有可靠性好、功耗低、读取速度快等优点。系统复位后,首先从0x00000000地址处开始执行,系统启动代码应该以此地址开始存放,所以flash映射在处理器的bank0区域内。 采用linksmart公司的一种容量为8mb的sdrm l43l16064作为系统程序的运行空

    时间:2018-11-14 关键词: 嵌入式 嵌入式开发 监护仪 心电

  • 嵌入式系统的便携式多参数健康监护仪设计

    嵌入式系统的便携式多参数健康监护仪设计

    近年来,人们越来越关注健康问题,生命健康监护已成为一个重要课题,以往的生命健康监护仪,体积通常比较大,而且价格昂贵,这类仪器主要应用于医院的病房,用做对病人监护。为适合普通人群在医院以外的地方,如家庭、野外等环境下对身体健康状况的监护要求,设计了一种便携式多参数健康监护系统,本系统具有体积小、使用方便、功能强大等优点,可随身携带,检测人体的某些重要生理参数,并实时显示。1 系统总体设计系统利用专门的采集人体体温参数,脉冲波和心电信号,并对这些信号进行放大、滤波、A/D转换后,经数据处理系统进行计算,得到人体的重要生理参数并实时显示,这些参数包括血氧饱和度、心率、血液粘稠度和体温,另外系统还能显示人体的心电波形和脉搏波形,系统总体框图如图1所示。 系统主要由信号采集模块和数据处理模块两部分组成,信号采集模块主要由前端的心电、脉搏和体温、采集电路、A/D转换和串口发送单元组成,其中,采集人体的生理信号,采集电路对生理信号进行模拟放大、简单滤波和A/D转换,并根据数据处理系统的指令通过串口把数据传送到数据处理系统中,数据处理模块对采集到的信号进行软件滤波,并根据滤波后的波形数据采用合适的算法计算得到所需要的生理参数并实时进行显示。2 系统具体设计2.1 芯片选择本系统的核心是数据处理模块,它主要完成对波形的软件滤波,并通过计算得到所需的生理参数,其运算量较大,软件设计较复杂,而信号采集模块要分时采集两路信号,并进行放大、滤波和A/D转换,为简化硬件电路的设计和软件系统的编写,采用两个CPU的设计方案,信号采集模块采用TI公司的16位系列F149,数据处理模块采用公司的ARM芯片。MSP430具有正常工作模式和四种低功耗工作模式,它的集成度非常高,单片集成了多通道12位的A/D转换、片内精度比较器、多个具有PWM功能的器、斜边A/D转换、片内、看门狗器,片内数控振荡器(DCO)、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器,单片MSP430即可以满足绝大多数应用的需要,具有丰富的片内外设,是一款性价比很高的,它不仅极大的简化了系统硬件电路,还大大地提高了系统的性价比,其极低的功耗非常适合本系统的应用环境,本系统就是利用此内置的A/D转换单元完成信号的转换,并通过片内的串口与模块通信。微处理器是公司专为便携式设备提供的高性能及高性价比的微控制器,使用32位的低功耗内核,同时,在核的基础上,扩展了一系列完整的通用外围器件,使系统成本及外围器件数目降至最低,这些功能部件主要包括CPU单元、系统时钟管理单元、存储单元和系统功能接口单元,本系统中,S3C44B0X完成波形数据的处理和计算,驱动等功能。2.2 系统硬件电路设计2.2.1 信号采集电路的硬件设计本系统中因采用了集成度很高的单片微控制器MSP430,所以系统的外围电路设计相对简单。信号采集硬件电路主要包括前端设计,光源、电平转换电路和电路,如上所述,模拟信号通过MSP430内置的A/D转换成数字信号,前端采用两级放大和低通滤波完成对信号的处理,光源通过双脉冲驱动电路依次电亮红光和红外光发光实现对脉搏波的光电测量。为增强系统的安全性,系统采用专门的电路实现电气隔离,以保证使用仪器时人体的绝对安全,温度测量部分采用美国公司的高精度数字温度传感器,该传感器采用单线接口,可直接把采集结果以9位数字量方式串行传送到中,由此可计算得到温度值。本模块电路如图2所示。2.2.2 数据处理模块的硬件设计数据处理模块的核心是ARM芯片S3C44B0X,本系统要采集的信号较多,需存储的数据量大,系统应用S3C44B0X存储单元设计了三层存储体系结构:片内Cache、片外主存和片外辅存,另外还是存储启动代码的线性lash,具体设计如图3所示,S3C44B0X集成了大量应用资源,系统设计利用了其内部的控制器和串行通信接口,简化了外围电路设计。 系统设置了四个按键,用来实现用户控制命令的输入,案件功能分别为采集心电、 脉搏信号和体温宾在LCD显示相关的参数,LCD驱动电路用于驱动液晶。2.3 系统软件设计本系统的工作过程为:用户通过按键选择需要实现的功能,ARM处理器接收到命令后,通过串口向MSP430单片机发送采集相应信号的命令,单片机完成采集后再通过串口将采集到的数据发送到ARM处理器,进行数据处理。本监护系统是一个复杂的多任务系统,为了实现系统的实时性及充分利用32位内核CPU的性能,采用嵌入式实时多任务软件设计方法,在实时操作系统(Real-Time Operating )平台上进行嵌入式应用软件开发,系统选用μC/OS-II作为系统的嵌入式,将其移植到基于ARM内核的S3C44B0X硬件平台,应用μC/OS-II的内核多任务管理机制,更好地完成软件系统的编写。系统的软件设计可以分为两部分,基于μC/OS-II的软件部分设计和单片机MSP430的软件设计,其中,基于μC/OS-II的软件部分是系统的主要部分,用来完成命令的输入和对信号进行软件滤波和参数的计算、显示,这部分由S3C44B0X处理器实现,信号采集部分软件实现信号的采集和发送,这部分由MSP430F149单片机实现。2.3.1 基于μC/OS-II的软件部分设计系统软件在启动μC/OS-II之前先进行系统硬件和操作系统的初始化,然后进入系统主任务,等待键盘响应,但按键按下时,系统向单片机发出命令采集相应的生理信号,并等待接收采集的数据,接收数据后进入数据处理子程序,计算得到所要求的生理健康参数,并进行显示。系统软件流程如图4所示数据处理过程中,首先对单片机采集到的数据进行软件滤波,在心电信号的检测放大中,50Hz干扰及高频杂波干扰最为严重,本系统设计了整系数IIR数字,便于在32位处理器中快速执行,其数学模型如下:Y(n)=2Y(n-1)-Y(n-2)+X(n)-2X()+X()式中:X(n)表示滤波前的信号,Y(n)表示滤波后的信号。在脉搏波信号的处理中,采用7点平均的方法滤波,滤波公式为:Y(n)=(X[n-3]+X[n-2]+X[n-1]+X[n]+X[n+1]+X[n+2]+x[n+3]/7经实际应用证明,此方法可进行有效滤波,为下一步波形分析计算生理参数提供了保证。系统根据采集到的心电波形计算出心率参数,根据脉搏波形计算出血氧饱和度和血液粘稠度等参数,根据波形计算所需参数的算法是软件编写的难点和关键,结合芯片的运算速度,并考虑实时性要求,算法采用阈值判别法,此类算法在文献[3]、[4]中已有应用,本系统对算法进行了改进,以更好地完成所需要的功能。2.3.2 信号采集部分软件设计此软件设计主要根据得到的指令采集相应的生理信号,经A/D转换后通过串口发送到数据处理模块,其流程如图5所示。3 系统调试经调试,系统可在LCD上实时显示采集到的脉搏波和心电波形,并同时显示计算出的参数,实测中,根据本系统计算得到生理参数的准确度可达90%以上,因此,系统作为一个监护仪器可及时地检测出人体的健康状况,用户可根据系统的提示对一些病症作出及时反应,系统达到了预期效果。

    时间:2018-11-14 关键词: 参数 嵌入式开发 嵌入式系统 健康 监护仪

  • 基于NiosⅡ嵌入式平台实现μC/GUI在便携式医疗监护仪上的移植

    基于NiosⅡ嵌入式平台实现μC/GUI在便携式医疗监护仪上的移植

    便携式医疗监护仪已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。便携式设备是由硬件与软件紧凑组合的一个单元模块,是一种体积小、智能化程度高、功能全、使用灵活、操作方便的便携机,适合家庭使用、外出携带等用途。为了使便携式心电监护仪实现友好的人机交互和更加方便的显示,这里提出一种GUI界面系统设计,就是在基于NiosⅡ处理器的嵌入式平台上实现μC/GUI的移植,使之实现系统功能。1 μC/GUI的系统移植1.1 μC/GUI简介及可移植性分析 μC/GUI是Micrium公司开发的通用的嵌入式图形用户界面软件,其中图形用户接口GUI(Graphical User Interface)。该界面软件被设计用于为任何使用一个图形LCD的应用提供一个有效的不依赖于处理器和LCD控制器的图形用户接口。它能工作于单任务或多任务的系统环境下。μC/GUI适用于使用任何LCD控制器和CPU的任何尺寸的物理和虚拟显示,具有源代码开放及模块化设计的特点。 μC/GUI的代码全部用ANSI的C语言编写的,具有很强的移植性。由于μC/GUI采用分层结构,即具有驱动接口层和应用层,因此可方便地移植到各种 CPU下使用。μC/GUI对各类图像LCD显示器具有良好的支持,并且有常见的2D图形库和窗口管理功能,而且消耗较少的系统资源,占用RAM和ROM 的空间很小。在典型的应用中,μC/GUI需要的资源如表1所示。由表1可见,运行μC/GUI需要的系统资源不是很多,并支持几乎所有类型的CPU与大多数的LCD模块,μC/GUI的源代码规模适中,移植过程中可将不需要的代码进行剔除,而且结构层次清晰,因此适合用于嵌入式系统中。1.2 μC/GUI移植原理 嵌入式用户图形界面系统μC/GUI与嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ都是美国Micrium公司产品,μC/GUI能更轻易地在 μC/OS-Ⅱ上应用,实现与μC/0S-Ⅱ的无缝结合。在NiosⅡ嵌入式系统中,Altera公司已经将μC/OS-Ⅱ操作系统移植成功并且提供使用,所做的工作是将μC/GUI移植到NiosⅡ嵌入式平台之上,使其能与μC/OS-Ⅱ操作系统结合使用,采用μC/GUI 3.98版本的源代码进行移植。 μC/GUI的软件体系结构如图1所示,μC/GUI函数库为用户程序提供GUI接口,包含的函数有文本、数值、二维图形、输入设备以及各种窗口对象。其中,输入设备可以是键盘、鼠标或触摸屏;二维图形包括图片、直线、多边形、圆、椭圆、圆弧等;窗口对象包括按钮、编辑框、进度条、复选框等。 μC/GUI函数库可以通过GUIConf.h文件进行配置,包括内存设备,窗口管理器,支持操作系统、触摸屏,以及配置动态内存的大小等。在移植中,需要根据系统需要以外设所支持的功能对GUIConf.h文件进行配置。 在LCDConf.h文件中定义了与硬件有关的各种属性,如液晶的大小、颜色以及与液晶的接口函数。而LCD驱动文件则负责把μC/GUI的各种函数解释成LCDConf.h文件定义的液晶接口函数,这个文件与具体的硬件连接无关。在移植时,需要对LCDConf.h文件进行配置,并针对LCD控制器编写相应的LCD驱动文件。2 μC/GUI在NiOSⅡ上的移植设计2.1 TFT LCD IP核结构 μC/GUI的移植是基于IP核的移植,编写TFT LCD控制器,所以移植时,在底层配置文件,参数的配置要和TFT LCDIP的相关参数相匹配,否则不可能移植成功,该IP核的结构如图2所示。 液晶屏采用台湾统宝公司的TRDB_LCM 3.6寸屏,该屏的分辨率是320x240,支持24位色,也就是RGB888模式,但是由于Avalon总线支持传输数据宽度的差异,因此只用16位色,即RGB为565的模式。由于DE2-70有2个32 MB的SDRAM,所以拿使用其中一块作为数据的存储器,Nio-sⅡ处理器将图像数据写入该SDRAM中,在NiosⅡIDE中用软件控制缓冲器的开启,当开启缓冲器之后,该BUFFER会源源不断地读取SDRAM中的数据,为避免读数据和NiosⅡ处理器向其中写入数据时发生冲突,Avalon总线自动在二者之间加入了一个Arbitrator仲裁模块来决定执行哪个操作。 配置LCD采用3线串行总线配置LCD,缓冲器以Avalon存储器映像主机的方式从SDRAM中读取数据,然后以Avalon Streaming Soume的方式把这些数据传送到LCD控制器上,LCD控制器是以Avalon Streaming Sink的方式接收从缓冲器传来的数据,LCD控制器生成时序,在适当时候将数据送出到TFT LCD屏上显示。2.2 移植过程2. 2.1 μC/GUI的文件组织结构 μC/GUI是以ANSI C源码包的形式提供的。源码包由配置文件目录(Config)和库函数目录(GUI)2个文件目录组成。在Config目录中包含了LCDConf.h、GUITouchConf.h、GUIConf.h 3个配置文件,这3个文件分别用于LCD底层接口的配置、触摸屏底层接口的配置以及μC/GUI自身的配置。在GUI目录中的库函数文件按照不同功能又分成若干子目录如图3所示,各子目录所实现的功能如表2所示。2.2.2 移植过程首先建立一个硬件系统,采用Altera公司的QuartusⅡ9.0版本的配套软件,硬件系统在QuartusⅡ集成的 SOPCBuilder系统开发工具中建立,添加NiosⅡ处理、JTAG调试模块、添加定时器SDRAM控制器、BUFFER IP、TFT LCD IP以及其他部分组件,最后生成一个硬件系统。然后在NiosⅡIDE环境下针对该系统建立一个TFT LCD软件工程,并且将μC/GUI有关的源代码拷贝到工程目录下,修改LCDConf.h、GUIConf. h、LCDLin32.c以及GUI_X_uCOS.c文件,使之与LCD控制相匹配,在该系统中,LCD采用16位数据总线,而CPU是32位的NiosⅡ软核处理器,先查看一下μC/GUI所支持的数据宽度信息,其数据宽度和NiosⅡ处理器所支持的宽度基本吻合,只要在改动代码时注意就可以。以下是具体的代码实现情况: 因为这里是基于TFT LCD IP核的移植,所以要定义LCD的读写函数,即LCD_READ_MEM(Off)和LCD_WRITE_MEM(Off,data)以及显示缓存区的起始位置,读写函数中的Off和data都是32位的无符号数,而操作函数IORD_32DIRECT()以及IOWR_32DIRECT()都是一次执行 32位数的操作,刚好和NiosⅡ处理器的数据宽度相匹配。由于支持μC/OS-Ⅱ操作系统,所以要对GUI_X_uCOS.c文件进行修改,增加系统延时函数OSTimeDly(1),使之能与μC/OSⅡ操作系统实现无缝衔接,以及3个子函数,void GUI_X_Log(const char*s){GUI_USE_PARA (s);};void GUI_X_Warn(const char*s){GUI_USE_PARA(s);};void GUI_X_ErrorOut(const char*s){ GUI_USE_PARA(s);};LCDLin32.e是对应3200型号控制器的驱动文件,由于在LCDConf.h中已经对用到的参量进行设置,所以无需修改,剩下的工作就是把不用的文件进行剔除,以减少编译时产生多余的代码量。3 移植验证 在NiosⅡIDE环境下修改配置文件以及驱动文件,然后编译该系统,系统编译成功,编译成功之后还有MICRIUM公司的联系方式,这个是提醒用户该系列软件如果要用于商业目的是需要买license的,用于研究目的是免费的。 图片验证是采用μC/GUI自带的位图转换工具uC-GUI-BitmapConvert.exe,该工具可以将.bmp格式图片转换成指定的C语言数组的形式保存,例如将兰博基尼跑车标志的图片转换成RGB565的格式进行保存,加入工程,编译工程,然后下载验证,如图4所示。窗口管理组件验证采用代码包中自带的一个测试代码,其效果如图5所示。实验结果表明,移植是成功的。4 结论 本文介绍了μC/GUI界面系统,以及NiosⅡ嵌入式系统,详细介绍了移植的过程,以及最终实现移植。实验结果表明,在嵌入式系统中使用μC/GUI进行人机界面的开发,不但移植简单、使用灵活,而且功能强大,稳定高效,大大降低了在嵌入式系统中开发图形人机界面的复杂程度,而且 μC/GUI还提供了几个非常实用的工具软件,其中包括一个仿真器,它使得在进行移植工作的同时,就可以在仿真器上进行软件界面部分的程序编写,加快了整个系统的开发进度。还有位图转换工具,可以轻松地将图片转换成C语言数组的形式保存,方便界面开发。μC /GUI还支持其他PS2鼠标、PS2键盘、触摸屏,包含丰富的绘图库、动画显示优化、还可以自己加入中文字体,通过使用μC/GUI的各项功能,相信可以在嵌入式系统中开发出功能强大的人机界面,而且在嵌入式系统中有很好的应用前景。

    时间:2018-10-30 关键词: 嵌入式 ii 平台 监护仪 医疗 uc/os

  • 基于嵌入式系统的便携式多参数监护仪的研究

    摘 要: 以FPGA为核心控制模块,搭载MAX1300为数据采集模块,完成8通道、16位精度数据采集系统。采集数据在FPGA内部储存,DSP在适当时刻对其进行读取以完成伺服控制工作。针对以往数据采集系统的局限,FPGA内部对所采集数据进行预处理,减轻了CPU数据处理强度和负担。详细介绍了各芯片硬件电路设计,给出FPGA内部各功能模块逻辑图。关键词: 数据采集; FPGA; DSP 目前市场上的多生理参数监护设备通常采用传统意义上的工控机和前端信号采集板卡构成,这样的监护设备体积庞大,价格高昂,功耗大,不适合携带。目前也有人采用了PC104的板卡取代了传统的工控机,但是这样的监护设备价格高昂,不能满足普通消费者的需求,在便携式的远程移动监护方面也仍然存在某些缺陷。随着传感技术和电子技术的发展,病人监护仪正广泛应用于临床监护中。传统的监护仪由于监护参数单一、功能简单、体积较大而仅局限于手术过程和ICU病房的监护,极大地限制了其使用价值,不能满足所有临床科室的使用。嵌入式计算机系统强大的处理能力和网络通信能力能够方便地实现GPRS和Internet的接入,把嵌入式计算机系统应用到医疗监护系统中具有现实可行的意义。为此,开发了基于嵌入式计算机系统的体积小、功耗低、价格便宜、稳定性好的多生命参数病人监护仪,它能长时间实时监护病人的血氧饱和度(SPO2)、心电(ECG)、呼吸(RESP)、血压(BP)和体温(Temp)[1]。同时,该监护仪还能通过RS232接口实现计算机通信,把监测到的数据发送到医院的数据库中。1 多参数监护仪的整体设计 图1为多参数监护系统的整体设计框图。该系统主要分为多参数信号采集模块、嵌入式计算机系统和GPRS模块。多参数信号采集模块通过血氧信号、心电信号、呼吸信号、血压信号、体温信号处理电路采集到的血氧、心电、呼吸、血压、体温信号经A/D转换分别送入到TMS320F2812处理器中进行处理,再经过光电隔离的RS232串口送入到嵌入式计算机中[2]。嵌入式计算机系统通过RS232串口1对前端信号采集模块发出命令控制,从而获得多生理参数的采集数据。嵌入式计算机系统一方面将多生理参数的数据通过LCD进行实时显示,同时可以将数据存储到NandFlash中,另外可以利用RS232串口2通过AT指令对GPRS模块进行控制,将数据通过GPRS模块传送到医院数据库中,医护人员可以实时观察病人的情况,实现远程多参数监护。 在远程监护中,数据通信是非常重要的组成部分。而GPRS是目前解决移动通信服务的一种完美的业务,它以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度快等优点而得到了广泛的应用。本系统选用西门子公司的GPRS模块来传送采集到的多参数数据。GPRS无线模块作为GPRS终端的无线收发模块,把从TCP/IP模块接收的TCP/IP包和从基站接收的GPRS分组数据进行相应的协议处理后再转发[3-4]。2 多参数采集电路的设计与工作原理 多参数采集电路主要包括血氧、心电、呼吸、血压和体温5个方面的采集。 (1) 血氧信号的采集:血氧饱和度的检测方法主要有两种,一种是有创法,一种是无创法。无创法是运用光学来测量的,目前在国内外也主要是基于这种方法来研究血氧饱和度的。由于血液中氧合血红蛋白和还原血红蛋白对波长为660 nm的红光和940 nm的红外光的吸收率相差很大,故通常采用这两种光线来测量血氧饱和度[5-6]。 将血氧饱和度探头夹在手指上,上壁固定了两个并列放置的发光二极管(LED),发出波长为660 nm的红光和940 nm的红外光。下壁有一个光电检测器,将透射过手指动脉血管的红光和红外光转换成电信号,它所检测到的光电信号越弱,表示光信号穿透探头部位时,被那里的组织、骨头和血液等吸收掉的越多[7]。而皮肤、肌肉、脂肪、静脉血、色素和骨头等对这两种光的吸收系数是恒定的,因此它们只对光电信号中的直流分量大小发生影响。但是血液中的HbO2和Hb浓度随着血液的脉动作周期性改变,因此它们对光的吸收也在脉动地变化, 由此引出光电检测器输出的信号强度随血液中的HbO2 和Hb浓度比脉动地改变,即可得出SPO2值。 (2)心电信号的采集:人体的心电信号是一个很微弱的低频信号,其幅值一般在1 mV左右,可低至几十微伏,频谱分布在0.05~100 Hz,主要频谱分量集中在5~20 Hz。要采集这样的信号,必须设计合适的心电信号采集电路。图2为心电信号采集电路的原理图。 前置放大器是整个心电采集系统设计的关键,为了提高信噪比,选用了高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移的ADI公司的仪表放大器AD620。前置放大器输出的信号并不是纯粹的心电信号,其中除了夹杂着不少工频干扰外,还有很多直流或低频信号,因此选用了截止频率为0.03 Hz的高通滤波器来滤除这些直流或低频信号。由于有些工频干扰是以差模形式进入放大器的,所以输出的信号中有较强的工频干扰,解决的方法是采用凌特公司的LTC1068-50集成开关电容滤波器来构成50 Hz陷波器将工频干扰滤掉。然后需要再次将心电信号放大,由于混入了许多高频信号所以需要用低通滤波器滤除这些高频信号,最后让心电信号通过电平迁移电路就可以得到心电信号的雏形了。 (3)呼吸信号的采集:对于呼吸信号的检测,采用的是目前应用最广的胸阻抗原理测量呼吸参数,随着呼吸的变化,病人的胸腔阻抗也发生变化[8]。将高频脉冲施加在人体的胸腔上,从测量电极提出的是一个被呼吸信号调制的高频调幅信号,利用仪表放大器PGA206进行程控增益放大,然后利用全波整流电路对高频调幅信号进行解调,检出高频信号幅值变化的包络线,此即随阻抗变化的信号,由于呼吸信号的频率一般在0.08~10 Hz之间,所以最后还需要将检波后的调制信号通过0.08~10 Hz的带通滤波器,滤除直流分量和高频杂波干扰,就可以得到呼吸信号的原型了。 (4)血压信号的采集:本文将用示波法来进行血压的测量。示波法血压测量中采用充气袖带来阻断动脉血流,当动脉血流被阻断时,由于近端血液的脉动,在袖带内可以检测出动脉血流产生的气压振动波。首先将袖带充气到高于收缩压20 mmHg左右,然后使袖带缓慢放气。当袖带内压力高于收缩压时,动脉阻断,出现幅度较小的振动波。当袖带内压力等于收缩压时,振动波幅度增大,随着袖带内压力的不断降低,振动波幅度达到最大。当袖带内压力小于平均压力时振动波幅值逐渐减小,袖带内压力小于舒张压以后,动脉管壁在舒张期已充分扩张,管壁刚性增加,而振动波维持在较小的水平。示波法是根据不同的袖带压力下的脉搏波幅度变换特征来识别动脉收缩压、平均压、舒张压等[9]。血压信号原理框图如图3所示。 由DSP来控制气泵和电磁阀实现血压的定时自动检测,利用MPX5050GP压力传感器检测臂带的压力在这个过程中的波动即可获得血压信息,然后将血压信号通过带通滤波器,滤除干扰和噪声信号就可以得到血压信号的原型了。 (5)体温信号的采集: 体温信号的采集需要通过专门的体温传感器,一般要求传感器的温度测量范围在20~45 ℃之间,由于体温是平稳变化信号,为了提高测量精度,在A/D转换的时候,需要用过采样的方式来提高测量精度。3 嵌入式计算机系统的设计3.1 嵌入式系统的工作原理 嵌入式系统由硬件系统和软件系统构成。嵌入式系统硬件部分的核心部分就是嵌入式处理器,在此选用AT91RM9200。嵌入式软件部分一般来说是由嵌入式操作系统和应用软件两部分组成。软件可以分成启动代码(bootloader)、操作系统内核与驱动、文件系统、图形界面和应用程序等几部分[9]。当整个系统上电运行时,AT91RM9200首先运行固化在32 MB Flash中的bootloader程序,把64 MB Flash中的Linux内核搬移到64 MB内存中运行,完成嵌入式内核的启动,以及对U盘的挂接和Qtopia文件系统的启动,然后进入到嵌入式Qtopia的用户界面[10]。 Qtopia是Trolltech公司为采用嵌入式Linux操作系统的消费电子设备而开发的综合应用平台, Qtopia包含完整的应用层、灵活的用户界面、窗口操作系统、应用程序启动程序以及开发框架。为了实现USB的图像采集和程序设计,选择的软件操作系统是Linux和Qtopia,由于Qtopia文件系统比较大,把它固化到Flash中,会增加成本,如果被用户在使用过程中损坏,系统将难以恢复。因此本文采用把Qtopia文件系统放在U盘上。如果U盘中的Qtopia文件系统发生损坏,可以将备份在PC上的Qtopia文件系统重新拷贝到U盘中,从而将整个系统快速恢复,现在的U盘也很便宜,可以大大地降低成本和极大地扩展该系统的存储容量。该方法保证了系统的稳定性,可靠性,并且可以实现该监护系统的动态升级。3.2 嵌入式系统的软件设计 嵌入式系统的软件设计一般采用的方法是:先在PC机上调试好应用程序然后再通过交叉编译生成可执行的二进制文件,最后将二进制文件下载到嵌入式计算机主板上运行。在此过程中交叉编译尤为重要,现将它的主要步骤介绍如下: (1)把需要用到的可执行文件的路径写进注册表vi /etc/profile在Pathmunge/usr/local/sbin/ 后面添加Pathmunge /usr/local/arm/3.3.2/bin。 (2)./configure –xplatform linux-arm-g++ -dep ths 16–qconfig qpe (看提示进行选择,当出现qvfb时选择no)如果是多线程的程序则在qpe后面添加-thread就可以了。 (3)进行make。 (4)将应用程序生成的Makefile文件进行修改,用Vi命令打开Makefile文件,将里面的LINK=gcc改为LINK=arm-linux-g++;将LIBS=$ (SUBLIBS) –L$(QTDIR) /lib –lm–lqte改为:LIBS=$ (SUBLIBS) –L/usr/local/arm/3.3.2/lib–L$(QTDIR) /lib/-lm–lqte。 (5)再进行make。 经过上述操作一个可以在嵌入式计算机上运行的二进制文件就产生了。4 基于Qtopia的多参数监护仪的软件设计 基于Qtopia多生命参数监护应用软件,实现了血氧、心电、呼吸、血压和体温等多参数的动态显示和远程数据的传输。程序流程图如图4所示。 从图4可以看出应用程序首先是根据用户选择,打开与多生命参数模块连接的串口1。要实现对多生命参数模块的正确控制,必须有严格的通信协议做保证,为了提高通信的效率,在数据通信的过程中对通信的数据也进行了一定的压缩处理。所以在启动多生命参数进行监护的时候,必须根据用户的设置要求,例如心电信号的采集模式、增益设置、导联方式等相关信息生成采集心电命令数据包,然后发送到多生命参数的采集模块中,多生命参数采集模块根据接收到的心电信号的采集命令包,对其进行解码,设置对心电信号的采集模式、增益控制、导联方式的选择,然后进行心电信号的采集。对于呼吸信号和血氧信号同样需要生成相应的数据命令包,控制多生命参数模块对呼吸和血氧信号的采集。当这些数据命令包都发送完后,最后还需要生成一个数据命令结束包,启动多参数模块在设定的工作模式下实现多生命参数的监护,并且启动定时器,定时读取串口缓冲区的数据。定时读取缓冲区的采集数据流程图,从图中可以看出,对串口1进行冗余检查,增加接收数据的合法性。在数据通信的过程中,为了提高通信效率,对数据进行了一定的压缩处理,传送到上位机,所以在上位机中必须对一帧数据进行检测,查找数据的帧头,校验数据累加正确否,然后从中提取有效的采集数据。在一帧数据中包含了血氧、心电、血压、呼吸和体温等数据信息,也必须根据事先约定好的通信协议对血氧、心电、血压、呼吸和体温的数据进行有效的分离,然后调用绘制波形函数QCurveWidget分别绘制血氧、心电、呼吸数据的波形。5 多参数的远程传输与接收5.1 多参数的远程传输 该嵌入式多参数监护系统在实现本地监护的同时,也可以将采集到的数据发送到医院数据库中,监护人员可以实时地观察病人的情况,实现远程的实时监护,这时需要打开连接在嵌入式计算机主板上的串口2,通过串口2连接到GPRS模块,该系统的数据通信流程图如图5所示。 从图5可以看出,当用户启用远程监护时,嵌入式计算机首先打开连接在串口2上的GPRS模块,对GPRS模块进行初始化设置,当GPRS模块与PC机建立连接后,通过AT指令可以对GPRS模块进行控制,同时也可以进入到发送监护数据的流程。嵌入式计算机系统将收到的监护数据进行校验正确后,在本地实现数据波形的显示,同时将这些数据通过串口2发送出去。对于嵌入式计算机而言,因为是在全透明的模式下进行的数据通信,这完全等同于PC机直接进行串口通信,但是具体的数据转发过程却是通过GPRS模块对数据进行再次的封装打包,通过GPRS网络到达医院的数据中心。5.2 多参数的接收 采集到的多参数数据是以JPEG图片格式发送到医院数据库中的,对于JPEG格式的图片数据流有数据帧头0XFFD8、数据帧尾0XFFD9做保证,在PC机上可以根据双方约定的协议正确地对接收的图片数据进行提取、解码和显示,对于图片接收的流程图如图6所示。 该监护仪将DSP技术与ARM技术相结合,充分发挥了DSP在信号处理上的优势和ARM在系统平台上的优势,从而最大限度地降低了成本与功耗。本文详细介绍了血氧、心电、呼吸、血压和体温采集电路的设计与工作原理,嵌入式计算机的组成和基于Qtopia的多参数监护仪应用软件的设计,目前已经完成了样机的设计。该监护仪具有体积小、灵活、成本低、功能强大、稳定性好、使用方便等优点,具有广泛的应用领域和良好的市场前景,对于我国的医疗事业具有一定的促进作用。参考文献[1] 郭兴明,张科,吴宝明.多生命参数监护仪用呼吸检测电路[J].自动化与仪器仪表,2002,2(5):35-36.[2] 李章勇,刘丽欣,任超世.多参数麻醉深度监测仪的设计[J].中国组织工程研究与临床康复,2008,12(9):1716-1718.[3] 黄梅英.无线数据业务GPRS发展分析及研究[D]. 北京:北京邮电大学,2002.[4] 韩晓冰,韩冰,孙弋. 基于嵌入式系统的GPRS数据终端设计与实现.仪器仪表学报,2006,27(6):675-677.[5] NAGASHIMA Y, KOMEDA N, YADA Y. et al. New instrument to measure oxygen saturation and total hemoglobin volume in local skin by near infrared spectroscopy. Proceedings of the 2nd International Conference on Bioeletromagnetism,1998:53-54.[6] OKADA E, SHINOZAKI Y, MINAMITANI H. Measurement of oxygen saturation utilizing spectrophotometric determination Proceedings of the IECON 93., International Conference on Industrial Electronics, Control, and Instrumentation, 1993,3:1546-1550.[7] 陈亚明,谭小丹,邓亲恺.监护用脉搏式血氧饱和度测试方法的研究[J].中国医疗器械杂志,1999,23(3):139-141.[8] BAKER L E. Applications of the impedance technique to the respiratory system,Engineering in Medicine and Biology Magazine, IEEE, 1989,8:50-52.[9] 杜晓兰,吴宝明,何庆华,等.无创式微型动态血压监护仪的设计.北京:生物医学工程,2002,21(3):212-214.[10] 徐广毅,张晓林,崔迎炜.Qt/Embedded在嵌入式Linux系统中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用, 2004(12):14-17.

    时间:2018-07-10 关键词: 参数 嵌入式系统 监护仪

  • ADI交/直流耦合式动态监护仪方案与对比

    ECG系统原理和典型架构 心电图(ECG)系统通过测量活组织表面电位来记录心脏在一段时间内的电性活动。它使用生物电位电极来拾取身体特定部位的心脏信号,两个电极间的差分电压或某一电极与多电极平均电压之间的差分电压可在测量后显示为ECG输出上的一个通道。 模拟前端(AFE)的主要功能是将心脏信号数字化。由于需要抑制来自强射频源、起搏信号、导联脱落信号、共模频率、其他肌肉信号及电噪声的干扰,该过程十分复杂。通常,AFE包括仪表放大器(INA)、滤波器和模数转换器(ADC)。ECG架构设计方法有两种:交流耦合和直流耦合。 ECG系统设计考虑和主要挑战 设计ECG系统时,需要克服各种挑战,例如安全、共模抑制、直流偏置、RFI(射频干扰)/EMC(电磁兼容性)、输入保护和等效输入噪底。 • 优先考虑与患者和操作员安全相关的交流主电源隔离,以及与患者电极粘附相关的源电流或吸电流。确保不存在能产生流经患者的电流超过10 μA rms的常态或单一故障条件路径。确保患者电路的直流及低频隔离达到交流主电源的10次谐波及以上。确保患者与接地之间至少5000 V的隔离。 • 标准要求指定测试的共模抑制比(CMRR)稍低于100 dB,某些临床用途要求120 dB。“右腿驱动”等技术有助于降低INA的CMRR要求,但仍需要仔细整体考虑元件和系统设计。 • 粘附于皮肤的电极产生的直流偏置电压可高达±300 mV。测量幅度仅有几mV的目标信号时,该直流偏置电压会有很大影响。 • 系统不能受到附近其他符合AAMI、ISO和IEC标准的医疗设备的影响。系统也不能经交流主电源或其他“外部电缆”发出或“传导”超过IEC60601-1-2标准的辐射。 • 有必要保护ECG前端系统受到因环境和人为瞬变造成的损害,例如除颤器保护和静电放电(ESD)。 • 在20秒或更长周期内,于0.05 Hz至150 Hz带宽上测量的μV(峰峰值)输入噪底限制常常是一大挑战。需要采用各种硬件和软件技术实现所需噪底。 ECG功能框图 ADI公司为ECG设计提供种类齐全的高性能线性、混合信号、微机电系统(MEMS)和数字信号处理技术。数据转换器、放大器、微控制器、数字信号处理器、MEMS惯性传感器、隔离器和电源管理产品拥有领先的设计工具、应用支持和系统经验作为后盾。 直流耦合式动态监护仪   交流耦合式动态监护仪   消费级   交流耦合与直流耦合的比较   ADI设计的监护级12导联ECG演示系统 分立元件(信号链)   分立元件(电源链)   安全考虑 如果电路板和PC采用交流供电,请勿将电路连接到人体。如果需要进行实际的人体ECG测试,电路和PC应采用电池供电,且确定无交流电接入。50 Hz或60 Hz交流电造成的漏电流如果流经人体,可能会致人死亡。即使电流可能非常小,但仍然具有致命危险。安全标准允许的60 Hz漏电流为10 μA。此外,如果电路采用电池供电,但同时也有示波器连接到电路,将此电路与人体相连,那么仍然会有交流漏电流流入人体。 推荐的方法是使用心脏仿真器代替。向客户提供医疗电路的危险在于,即使采用电池供电,客户仍有可能将一个示波器连接到电路,导致电路接地,产生不安全状况。

    时间:2017-06-01 关键词: adi 监护仪 耦合式

  • 高灵活性心率监护仪模拟前端解决方案

    全球领先的高性能信号处理解决方案供应商及病人护理行业的长期合作伙伴,ADI最近针对各类生命体征监护应用推出一款低功耗、单导联、心率监护仪模拟前端(AFE)AD8232。与竞争解决方案相比,AD8232 AFE的尺寸缩小50%,功耗降低多达20%。凭借AD8232在功耗、尺寸和集成度方面的优势,设计人员能够开发用于重症监护之外的心率和心脏监护仪设备,例如个人健康管理和远程健康监护。 ADI-AD8232 同类产品通常源于现有的临床心脏监护仪解决方案,与此相对照,AD8232 AFE则是专为满足新兴的健身设备、便携式/佩戴式监控设备和远程健康监护设备的ECG信号调理要求而设计。与当前很多集成解决方案中采用的拓扑结构不同,AD8232高度灵活的模拟滤波配置采用双极高通滤波器,结合芯片内部的仪表放大器架构和无使用约束运算(增益)放大器,支持用户采用多极低通滤波技术来消除线路噪声和其他干扰。 通过在模拟域的单级中执行高增益和高通信号调理,AD8232能够在单电源电压上工作时适应电极DC失调,而不会影响性能或信号质量。通过模拟输出,AD8232可与分立式ADC配对,或与具有嵌入式ADC的微控制器配对,它为系统设计人员提供了灵活性,将健身和医疗监护的价值和性能提升到一个新的水平。 ADI公司医疗保健部副总裁Pat O’Doherty表示:“市场对固定式、便携式甚至佩戴式心率监护仪的需求在不断增加,包括用于运动员训练、家庭健身设备或远程健康监护的生命体征测量。“这种级别的非诊断监护需要考虑到一系列独特设计因素,ADI相信AD8232能为制造商提供一种分割更合理、更平衡的信号处理架构,从后端组件选择和滤波器设计的角度来看,它具备更大的灵活性。这样可以简化系统设计,相比现有解决方案设计更简单、可靠和精确。” 除了仪表和增益放大器之外,AD8232心率监护仪AFE还集成了基准缓冲、右腿驱动电路和关断功能。AD8232还包括用户可选的(交流或直流)导联脱落检测电路,监控到电极与病人或用户断开连接时,会向系统发出报警信号。这款新型心率监护仪AFE提供了创新的快速恢复模式,当用户在运动或其他活动过程中暂时断开电极连接,当导联重连后,此芯片可以快速自动恢复心电信号,从而显著提高最终用户体验的质量。 AD8232心率监护仪主要特性 工作电流:180 µA 4 mm x 4 mm、20引脚LFCSP封装 2极点可调高通滤波器 3极点可调低通滤波器和增益放大器 AC/DC导联脱落检测和导联重联快速恢复模式 噪声:20-µVp-p(0.5 Hz至40 Hz) 共模抑制比:80 dB(DC至60 Hz) 集成右腿驱动 2.0至3.5V电源电压范围 关断功能

    时间:2017-06-01 关键词: 心率 监护仪 高灵活

  • 多参数监护仪的使用方法及其测量原理

     监护仪(什么是监护仪)可以实时、连续并且长时间的检测病人的一些重要生命特征参数,具有重要的临床使用价值。而且这种仪器还可便携移动、车载使用,极大的提高了使用频率。随着传感技术和电子科学技术的不断发展,病人监护技术也得到了飞速发展。目前监护参数已经由原来的单参数发展为多参数,其中包括心电、血压、体温、呼吸、血氧饱和度、呼吸二氧化碳、有创血压、心输出量等。本文主要介绍了多参数监护仪的使用方法及其测量原理,在接下来的篇幅中小编将与大家一起分享多参数监护仪(多参数监护仪原理)的相关知识。     多参数监护仪(监护仪的分类)可以为监护病人和抢救病人提供了第一手的临床信息资料和多样的生命特征参数,根据对监护仪在医院的使用情况我们了解到,各个临床科室在使用监护仪的时候都不能够做到专机专用。尤其是新的操作人员对监护仪不太了解,导致在使用监护仪上存在诸多问题,比如不能完全发挥仪器功能,降低使用率,假性故障率较高。 一、监护仪的基本结构 监护仪一般都是由包含各种传感器的物理模块和内置计算机系统构成。各种生理信号由传感器转换成电信号,经前置放大处理后送入计算机进行结果显示、存储和管理。多功能参数综合监护仪可以同时监护心电、呼吸、体温、血压、血氧等参数。 插件式组合监护仪属高档监护仪,它是由各个分立的可拆卸的生理参数模块和一台监护仪主机构成。用户可按照自己的要求选购不同的插件模块来组成一个适合自己特殊要求的监护仪。监护仪所采用的显示技术:数码管显示、CRT显示、LCD显示(液晶显示)、场致发光显示器(EL)。 二、多参数监护仪的使用方法及其测量原理 1.呼吸监护 多参数病人监护仪中的呼吸测量大多是采用胸阻抗法,人体在呼吸过程中的胸廓运动会造成人体体电阻的变化,变化量为0.1Ω~3Ω,称为呼吸阻抗。 监护仪一般是通过ECG导联的两个电极,用10~100kHz的载频正弦恒流向人体注入0.5~5mA的安全电流,从而在相同的电极上拾取呼吸阻抗变化的信号。这种呼吸阻抗的变化图就描述了呼吸的动态波形,并可提取出呼吸率参数。 胸廓的运动,身体的非呼吸运动都会造成体电阻的变化,当这种变化频率与呼吸通道的放大器的频带相同时,监护仪也就很难判断出哪是正常的呼吸信号,哪是运动干扰信号。因此,当病人出现严重而又持续的身体运动时,呼吸率的测量可能会不准。 2.有创血压(IBP)监护 在一些重症手术时,对血压实时变化的监测具有很重要的临床价值,这时就需要采用有创血压监测技术来实现。其原理是:先将导管通过穿刺,植入被测部位的血管内,导管的体外端口直接与压力传感器连接,在导管内注入生理盐水。 由于流体具有压力传递作用,血管内压力将通过导管内的液体被传递到外部的压力传感器上。从而可获得血管内压力变化的动态波形,通过特定的计算方法,可获得收缩压、舒张压和平均压。 在进行有创血压测量时要注意:监测开始时,首先要对仪器进行校零处理;监测过程中,要随时保持压力传感器部份与心脏在同一水平上;为防止导管被血凝堵塞,要不断注入肝素盐水冲洗导管,由于运动可能会使导管移动位置或退出。因此要牢牢固定导管,并注意检查,必要时进行调整。 3.体温监护 监护仪中的体温测量一般都采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器。一般监护仪提供一道体温,功能高档的仪器可提供双道体温。体温探头的类型也分为体表探头和体腔探头,分别用来监护体表和腔内体温。 测量时,操作人员可以根据需要将体温探头安放于病人身体的任何部位,由于人体不同部位具有不同的温度,此时监护仪所测的温度值,就是病人身体上要放探头部位的温度值,该温度可能与口腔或腋下的温度值不同。 在进行体温测量时,病人身体被测部位与探头中的传感器存在一个热平衡问题,即在刚开始放探头时,由于传感器还没有完全与人体温度达到平衡,所以此时显示的温度并不是该部位真实温度,必须经过一段时间达到热平衡后,才能真正反映实际温度。还要注意保持传感器与体表的可靠接触,如传感器与皮肤间有间隙,则可能造成测量值偏低。 4.心电监护 心肌中的"可兴奋细胞"的电化学活动会使心肌发生电激动。使心脏发生机械性收缩。心脏这种激动过程所产生的闭合、动作电流,在人体容积导体内流动,并传播到全身各个部位,从而使人体不同表面部位产生了电流差变化。 心电图(ECG)就是把体表变动着的电位差实时记录下来,导联的概念是指人体两个或两个以上体表部位之间的电位差随心动周期变化的波形图。最早定义的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联在临床上称为双极标准肢导联。 后来又定义了加压单极肢体导联,aVR、aVL、aVF和无极胸前导联V1、V2、V3、V4、V5、V6,这几个导联是目前临床上采用的标准ECG导联。因为心脏是立体的,一个导联波形表示了心脏一个投影面上的电活动。这12个导联,将从12个方向反映出心脏不同投影面上的电活动,即可综合诊断出心脏不同部位的病变。 目前,临床上所使用的标准心电图机在测量心电波形时,其肢体电极是要放在手腕和脚腕处,而作为心电监护中的电极则等效地安放在病人胸腹区域,虽安放位置不同,但它们是等效的,其定义也是相同的。因此,监护中的心电导联与心电图机中的导联是对应的,它们具有相同的极性和波形。 监护仪一般都能监护3个或6个导联,能同时显示其中的一个或两个导联的波形并通过波形分析提取出心率参数,功能强大的监护仪可以监护12导联,并可以对波形作进一步分析,提取出ST段和心律失常事件。 目前监护的ECG波形,其细微结构诊断的能力还不很强,这是由于监护的目的主要是长时间、实时地监测患者的心律情况,而心电图机的检查结果则是在特定条件下短时间测量结果。因此两种仪器的放大器带通宽度不一样。心电图机带宽在0.05~80Hz,而监护仪带宽一般在1~25Hz。心电信号是一种相对微弱信号,容易受外界干扰,有些类型的干扰极难克服如: (1)运动干扰。病人身体的运动将会引起心电信号的变化。这种运动的幅度和频率,如果在心电放大器带宽内,仪器也很难克服。 (2)肌电干扰。当粘贴心电电极下的肌肉收缩时,会产生肌电干扰信号,肌电信号对心电信号会产生干扰,而肌电干扰信号,具有与心电信号相同的频谱带宽,因此,无法简单地用滤波器加以清除。 (3)高频电刀的干扰。当手术过程中使用高频电刀电凝或电切时,加在人体上的电能量所产生的电信号幅值远远大于心电信号,而且频率成分十分丰富,从而使心电放大器达到饱和状态,而无法观察到心电波形。目前几乎所有的监护仪都对此类干扰无能为力。因此,监护仪抗高频电刀干扰部分只要求在高频电刀撤消后5s内监护仪恢复正常状态。 (4)电极接触干扰。从人体到心电放大器的电信号通路上任何干扰都会造成强烈的噪声,可能会使心电信号变得模糊不清,这种噪声常常是由于电极与皮肤的接触不良所致。这类干扰的防止主要从使用方法上加以克服,使用者每次都应认真检查每个环节,另外仪器要可靠接地,这不仅对抗干扰有好处,更重要的是保护病人和操作者的安全。 5.无创血压的监护 血压就是指血液对血管壁的压力。在心脏的每一次收缩与舒张的过程中,血流对血管壁的压力也随之变化,而动脉血管与静脉血管压力不同,不同部位的血管压力也不相同。临床上常以人体上臂与心脏同高度处的动脉血管内对应心脏收缩期和舒张期的压力值来表征人体的血压,分别称为收缩压(或高压)和舒张压(或低压)。 人体的动脉血压是一个易变的生理参数。它与人的心理状态、情绪状态,以及测量时的姿态和体位有很大关系,心率增加,舒张压上升,心率减慢,舒张压降低。心脏每搏量增加,收缩压必然增高。可以说每个心动周期内动脉血压都不会绝对相同。 振动法是70年代发展起来的无创伤性动脉血压测量的新方法,其原理是利用袖带充气到一定压力时完全压迫动脉血管并阻断动脉血流,然后随袖带压力的减小,动脉血管将呈现由完全阻闭→渐开→全开的变化过程。 在这一过程中,由于动脉血管壁的搏动将在袖带内的气体中产生气体振荡波,这种振荡波与动脉收缩压、舒张压和平均压存在确定的对应关系,通过测量、记录和分析放气过程中袖带内的压力振动波即可获得被测部位的收缩压,平均压和舒张压。 振动法的前提是要寻找到规则的动脉压力的脉动,在实际测量过程中,由于病人的运动或外界干扰影响到袖带内的压力变化,仪器将无法测到规则的动脉波动,因此可能导致测量失败。 目前,有些监护仪己采用了抗干扰措施,如采用阶梯放气法,由软件来自动判断干扰与正常的动脉脉动波,从而在一定程度上具有抗干扰能力。但如果干扰太严重或持续时间太长,这种抗干扰措施也无能为力。因此,在无创血压监护过程中,要尽量保证有一个良好的测试条件,还要注意袖带尺寸的选择,安放的位置与捆绑松紧程度。 6.动脉血氧饱和度(SpO2)监护 氧是生命活动中不可缺少的物质。血液中的有效氧分子是通过与血红蛋白(Hb)结合后形成氧合血红蛋白(HbO2)而被输送到全身各组织中。用来表征血液中氧合血红蛋白比例的参数称为氧饱和度。 无创动脉血氧饱和度的测量是根据血液中血红蛋白和氧合血红蛋白对光的吸收特性不同,通过采用两种不同波长的红光(660nm)和红外光(940nm)分别透过组织后再由光电接收器后转换成电信号,同时还利用了组织中的其它成分,如:皮肤、骨胳、肌肉、静脉血等的吸收信号是恒定的,而只有动脉中的HbO2和Hb的吸收信号是随着脉搏作周期性变化这一特点,对接收信号加以处理而得到的。 由此可见,该方法仅能测量动脉血中的血氧饱和度,而且得以测量的必要条件是要有脉动的动脉血流。临床上多采用具有动脉血流而组织厚度又不厚的组织部位来安放传感器,如:手指、脚趾、耳垂等部位。但测量中如被测部位出现剧烈运动时,将会影响这种规则脉动信号的提取,无法测量。 当病人末梢循环严重不畅时,将会导致被测部位的动脉血流减小,导致测量不准。严重失血的病人测量部位的体温较低时,这时如有强烈灯光照射在探头上时,可能会使光电接收器件的工作偏离正常范围,导致测量不准确。因此测量时应尽量避免强光照射。 7.呼吸二氧化碳(PetCO2)监护 呼吸二氧化碳是麻醉患者和呼吸代谢系统疾病患者的重要监测指标。CO2的测量主要采用红外吸收法;即不同浓度的CO2对特定红外光的吸收程度不同。CO2监护有主流式和旁流式两种。 主流式直接将气体传感器放置在病人呼吸气路导管中。直接对呼吸气体中的CO2进行浓度转换,然后将电信号送入监护仪进行分析处理,得到PetCO2参数。旁流式的光学传感器是置于监护仪内,由气体采样管实时抽取病人呼吸气体样品,送入监护仪中进行CO2浓度分析。 在进行CO2监护时,要注意如下问题:由于CO2传感器是一种光学传感器,在使用过程中,要注意避免病人分泌物等对传感器的严重污染;旁流式CO2监护仪一般都带有气水分离器,可将呼吸气体中的水分去除。要经常检查气水分离器是否有效工作;否则气体中的水分会影响测量的准确度。 相信通过上述小编的介绍,大家对多参数监护仪的使用方法及其测量原理都有了更深的认识吧。各种参数的测量自身都会有一些难以克服的缺陷,尽管这些监护仪智能化程度很到,但是目前还不能完全代替人,还需操作人员来进行分析判断和正确处理。操作过程中一定要认真仔细,对测量结果也一定要正确判断。

    时间:2017-01-23 关键词: 多参数 监护仪

  • ADI可穿戴无线ECG动态心电监护仪参考设计

    传统心电监护仪通常需要随身携带记录监视仪,放在靠近病人颈部或腕部的口袋里,而无线心电图监视仪的噪声和干扰大大降低,尺寸减小到甚至可以安装在电极背面,能够提供比传统方案更精确的信号。这种电路价格便宜,且能够提供诊断质量的1导联心电图迹线,驱动腿免除了对 60 Hz陷波滤波器的需求。所有的电路都能穿戴在衣服内,因此患者舒适度和隐私度大幅提高。 病人的监测数据经过加密,每隔几分钟就自动上载至医院、护理机构或养护机构中的现场采集分析系统。病人可以在预定的时间(每天或每周)到医生办公室或诊所上载信息,而无需移除监视仪或重新放置电极。无线心电图监视仪还可以安装存储卡,通过手机或局域网进行数据传输。除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素,无线心电图监视仪设计必须支持专用的遥测频段,以使监视仪的心电图数据可以迅速、准确、安全的传输至数据采集器进行评估。概述在北美地区,无线医疗遥测服务(WMTS)频段以及其它免授权的工业、科学和医用(ISM)频段提供专用的频谱,以确保数据传输的无干扰、可靠连接。 ADI公司的ADF7021高性能、窄带ISM收发器IC支持WMTS频段以及433 MHz、868 MHz与915 MHz的ISM频段。ADF7021具有同类最佳的接收机灵敏度,在1 kbps时为-123 dBm,内置T/R开关、VCO tank、RF/IF滤波器、全自动化的自动频率控制(AFC)与自动增益控制(AGC)电路。为了延长电池寿命,ADF7021可以设置在功耗极低的休眠模式,使电流消耗下降至不足0.1 μA。ADF7021与低功耗微控制器一起使用时,平均待机电流不足2 μA。WMTS优化的无线电电台参考设计(EVAL-ADF7021DBZ6)包括原理图与布局,可供用户作为无线心电图监视仪设计的参考。无线动态心电监护仪尺寸极小,足以安装在心电电极的背面,因为大大减少了噪声和干扰,其信号精确度优于传统设计。该电路价格低廉,并能提供诊断级单导 联心电图。 由于存在驱动腿,因而无需60 Hz陷波滤波器。 收发器(如下所示的ADF702x)及其外围电路随其所使用的频带而变化。 由于所有电路可以穿戴在衣物中,极大提升了患者的舒适度和私密性。功能框图AD623是一款集成单电源仪表放大器,提供轨对轨输出摆幅和低功耗(3 V电压功耗为1.5 mW)。其中心节点用于访问残留共模信号。详细资料:AD623集成单电源仪表放大器AD8500低功耗、高精密CMOS运算放大器的最大电源电流是1 μA,最大偏置电压1 mV,典型输入偏移电流1 pA,提供轨对轨输入和输出,采用1.8 V ~ 5.5 V单电源或±0.9 V ~ ±2.75 V双电源供电。详细资料:AD8500低功耗、高精密CMOS运算放大器AD8641低功耗、轨对轨输出结型场效应晶体管(JFET)放大器具有高输入阻抗、高精密性能以及低成本,输入阻抗大于681 kΩ。详细资料:AD8641低功耗、轨对轨输出结型场效应晶体管AD7466是一款12-bit ADC,采用小型封装,且功耗极低,3.6 V/50 kSPS时,功耗为480 μW。它采用6引脚SOT-23封装。对于要求更宽动态范围和更高信噪比的设计来说,AD7685 PulSAR? ADC可以提供16-bit分辨率,在2.5 V/100 kSPS时,功耗为1.35 mW,它采用3 mm × 3 mm QFN (LFCSP)封装。详细资料:AD7466 12-bit ADC另一种实现此信号链的方案是采用ADuC7022 取代ADC和MCU。功能框图如下。ADuC7022内置16-bit/32-bit MCU,它在单芯片上集成了一个性能高达1 MSPS的ADC。ADC提供必要的动态范围,以满足医用标准,检测微弱的心电图波形变化。ARM7架构包括32-bit寄存器,使它能够对心电图信号进行实时FIR滤波。功能框图ADuC70xx系列均为完全集成的1 MSPS、12位数据采集系统,在单芯片内集成高性能多通道ADC、16位/32位MCU和闪存/EE存储器。详细资料:ADuC7022: 精密模拟微控制器

    时间:2015-07-09 关键词: 滤波器 监护仪 心电图

首页  上一页  1 2 3 下一页 尾页
发布文章

技术子站

更多

项目外包