脉搏检测毕业论文

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大学医学开题报告

大学医学开题报告【1】

【北京联合大学毕业设计(论文)开题报告】

一、课题任务与目的

1.课题任务

本课题是基于单片机的脉搏波提取电路的设计。设计采用数模转换器MAX1240芯片组成AD转换电路加上带通滤波电路、放大电路进行电压数据采集，然后将采集的脉搏信号即模拟电压值转换为12位数字值输入给单片机，单片机再将此数据处理为2个字节，低字节为低8位数据，高字节的低4位为数字电压值的高4位，进行数据处理后在通过串口将数据发送出去。

2.课题目的

进一步了解单片机，掌握信号调理部分电路组成及设计方法，以及单片机设计数据信号采集电路的方法。

二、调研资料情况

当前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。近年来光电检测技术在临床医学应用中发展很快，这是由于光能避开强烈的电磁干扰，具有很高的绝缘性，且可非侵入地检测病人各种症状信息。用光电法提取指尖脉搏光信息是当前最好的方法。

脉搏波检测系统的数字化设计方法:从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

目前的指端脉搏检测系统都是采用模拟技术来完成滤波,放大整型等处理，再经过模数转换和进一步处理。这种方法不仅增加了硬件的复杂程度，增大了功耗和体积，更主要的是增加了系统不可靠和不稳定因素。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。

关于脉搏波的波形

脉搏波是心脏的搏动(振动)沿动脉血管和血流向 外周传播而形成的，因此其传播速度取决于传播介质的物理和几何性质--动脉的弹性、管腔的大小、血液的密度和粘性等，特别是与动脉管壁的弹性、口径和厚度 密切相关。实验发现动脉血管的弹性越大(即顺应性越大)，则脉搏波的传播速度越小;动脉管径越小，速度越大。故通常沿主动脉到大动脉、再到较小动脉，脉搏 波的传播速度越来越大。

脉搏波周期图的标志点特征与其对应的生理因素有着密切的联系，其对心血管功能参数指标信息的正确提取有着重要影响。如图1所示，b单波起点(主动脉脉瓣开放点)，c主波波峰(主动脉最高压力点)，d重搏前波波峰(c点压力下降后第一个拐点，是左心室射血冲击主动脉发生弹性振动造成的)，e舒张期开始点，f重搏波波谷(房室瓣开始打开，左心室开始充盈的标志点)，g重搏波波峰(f点后动脉压力继续上升的一个高峰)。Ps为收缩压，Pd为舒张压，Pm1为收缩期平均压，Pm2为舒张期平均压。

图1 脉搏波的具体特征

主要参考资料

[1](有关他人的基于单片机的脉搏波提取电路的设计方案)

[2](脉搏波的特征监测)

[3] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编(2003).北京：北京理工大学出版社，2003年，第一版

[4] 周润景 .单片机电路 设计、分析与制作 .北京：机械工业出版社， 2010年8月1日第1版

[5] 张永格/黄庆华.单片机开发技术与实训.电子工业出版社.2006年，第一

[6] 凌阳科技.《凌阳16位单片机开发实例》. 北京航空航天大学出版社

[7]: SGS-Thomson Microelectronics Application Note.《Applications of Mololithic Bridge divers[M] 》

[8]: Nordic VLSI ASA PRODUCT SPECIFICATION.《433MHz Single Chip RF Transceiver Nrf401[M] 》. February. 2002

[9]谭浩强. C程序的设计.北京：清华大学出版社，2001.

三、初步设计方法与实施方案

图2 总体系统框图

总体流程为：先由脉搏波信号提取模块的HK2000B型压电脉搏传感器提取脉搏波，然后进入脉搏信号调理模块进行滤波放大，之后将调理好的数字波送到A/D转换模块，由MAX1240转换为模拟波形在传入单片机处理，最后单片机处理完成的波由串口通信模块传递给PC机。

1.脉搏信号提取模块

当前，中医临床上最常用的取脉方法是独取寸口法，此处动脉行径较固定，解剖位置较浅，毗邻组织较分明，因此成了脉诊有利位置。本课题采用HK2000B型压电脉搏传感器，其精度小灵敏度高，输出为模拟信号。

附其出厂技术指标;

(1)电源电压：DC5—6V;

(2)压力量程：-50—+300mmHg;

(3)灵敏度：2000μV/mmHg;

(4)灵敏度温度系数：°C;

(5)精度：;

(6)重复性：：

(7)迟滞：;

(8)过载：100倍。

2.脉搏信号调理模块

(1)滤波电路

常规脉搏信号的主要频带范围是—40Hz。为防止处于干扰环境是脉搏信号中混入各种噪声，因此在本系统中设计了通带频率为—40Hz的带通滤波电路，将脉搏信号的有用成分从采集到的信号中分离出来。本课题带通滤波器将采用44Hz的二阶低通滤波器级联的二阶高通滤波的方法实现。

(2)放大电路

使用三极管与电阻组成一个放大电路，参考倍数为8—10倍，具体放大倍数在仿真时可以测试出来。

转换模块

MAX1240称作模数变换器;简称“模数转换器”。把模拟量转换为数字量的装置。在计算机控制系统中，须经各种检测装置，以连续变化的电压或电流作为模拟量，随时提供被控制对象的有关参数(如速度、压力、温度等)而进行控制。计算机的输入必须是数字量，故需用模数转换器达到控制目的。

主要参数

—单电源供电。

2.分辨率为12位。

3.最大采样率73K次/秒。

4.低功耗，37Mw(73Ksps),5Uw(待机工作)。

5.内部提供采样/保持电路。

6.内部提供转换时钟。

引脚3(即SHDN)为控制端，其值取0为待机工作模式，取1为正常工作模式，也可悬空，此时内部电源无效，可在管脚3(Vref)外接参考电源。

图3 MAX1240内部管脚图示

4.单片机模块

本课题采用AT89S52单片机，由于MCS-51系列单片机造价低廉且通用性好，市场应用成熟，其中AT89S52低功耗，高性能方便各类程序测试调试，很是适合本设计故而选它作为课题单片机。

5.串行通信模块

串行通信可分为异步传送和同步传送两种形式，异步传送的特点是数据在线路上传送不连续，但通信双方必须事先约定传送的字符格式和波特率。同步传输的速度高于异步传输，但硬件设备较复杂，而且对同步时钟信号的相位一致性要求严格。

下面是对串行通信的几个一致的概念和标准：

1)传输率：即波特率，范围一般110—9600。

2)RS232-C：EIA电平与TTL电平转换，需要电平转换芯片MAX3232。

3)—电源供电。

4)300μA低供电电流。

5)只需外接μF电容。

6.电源模块

脉搏调理电路需求-5,V+5V模拟电源，单片机需求5V数字电源，A/D转换器和MAX3232需求数字电源，数字电源需和模拟电源分离。

四、预期结果

完成脉搏波提取的电路并仿真成功，能够测试记录波形，顺利且条件允许的情况下将进行硬件操作，最后完成毕业设计论文的编写。

五、进度计划

第一、二、三、四周：调研资料。

第五、六、七周：将找到的资料进行分析，学习。

第八、九、十、十一周：开始进行电路的设计，仿真。

第十二、十三周：调试电路并进行最后的修改。

第十四、十五周：撰写毕业论文。

第十六周：完成毕业设计，老师审查，并完成毕业答辩。

大学医学开题报告【2】

临近毕业了，大家的论文写好了吗，下文是医学开题报告范文，希望大家有所收获!

题目:病人倒地呼救智能开关设计

(一)选题背景

随着科学技术的日新月异和生活水平的迅速提高，人们对于身体健康保障的要求越来越高。当病人突出心脏病、脑溢血、低血糖、癫痫病等突发性疾病时，病人的生命安危将在很大程度上决定于病人能否在最短时间内得到有效的救助。由此自然促进了急救业务的发展和常用急救知识的普及。但是在国内，整个急救体系还处于起步阶段，存在的很多隐患可能在病人突发症病后影响急救效率。例如，如果一个心脏病人在路边散步时突然发病倒在路过该怎么办?打电话?如果附近没有公共电话呢?找人帮忙?一旦被非专业人员错误处理，导致延误治疗很可能弄巧成拙。打车送医院?资料表明，当病人心跳停止后 5-10min脑细胞就开始死亡。换句话说：在这种情况下必须要让专业急敌人员尽快到场才能保证病人的生命安全。从这个角度进行思考，我提出了这么一个设想：能不能设计一种装置使得病人因突然发病而跌倒到医生赶到救治的过程得到尽快的简化呢?

我在专利局查阅有关资料之后，发现国内目前尚没有此类产品的设计。一个类似创意的设计是：在一个瓶子内设置两个金属接点，瓶子内部灌一些水银。当人站立时，水银集中在一个接点处，电路断开。当人倒地时，瓶子的倾斜使水银同时接触到2个接点，电路被触发，瓶子内置的警报器发出警报，示意求助。这个设计显然是很粗糙的。

(1)它只是通过身体倾斜的角度来决定是否报警，而不是按照真正的生理状况，必然会出现很高的误报率。

(2)它无非是在最短时间内引起了别人注意，却并没有使整个过程简化，所以对于提高救护效率不会起到实质影响。

结合我自己的设想和现有设施的缺陷，我希望做出一套“倒地后急救体系”：当病人倒地之后，用一个监测装置感知病人诸如血压、脉搏等生理状况并进行数值分析。一旦确定病人已经发病，就发出无线电信号给最近的急救站，急救站通过gps定位病人的位置并以最快的速度调度急救人员。

但是，经过两个多月的探讨，几乎没有任何进展，我几乎到了要放弃的地步。但是，在老师不断的鼓励和启发下，有一天，灵感幸运地光顾了我的大脑——声光求助，有线、无线电话报警都是成熟的技术，关键在于没有一个能判断病人因其他原因跌倒与突然发病而跌倒的智能开关装置。

一旦这个设计能够实现，将会具有重大的实际价值和社会价值。首先它使病人在急救最关键的一个环节上得到了最大的保障，很大程度降低了突发性疾病的危险性;其次，它会使急救行业出现新的概念、新的运营模式，也会促进相关产品(如gps)的普及和推广;另外，它可以使众多患有突发性疾病的中老年人以轻松、乐观的情绪面对生活，参与更多的社会活动，由此产生的社会效应将非常可观。

文献标题：心率变异性（HRV）在运动性疲劳诊断中应用的实验研究 期刊名称： 所属级别： 硕士毕业论文 影响因子： 发表时间： 2004 作者机构： 江西师范大学 作者姓名：钟运健

主要内容：本文检测普通大学生(18-19岁)及体育专业学生在亚极量运动至疲劳和极量运动至疲劳前后的心率变异性(HRv)值，探讨运动性疲劳与心率变异性(HRV)的关系，进而探讨运动性疲劳后自主神经对心脏调控变化程度的变化。旨在为今后研究心率变异性(HRV)在运动性疲劳诊断中的应用提供实验依掘。为健身锻炼和运动训练实践提供运动性疲劳的无创诊断指标 实验方法： 技术指标： 创新之处：

心脏的自律性是心脏起搏组织的固有特性、但心率和节律在很大程度上受着自主神经系统(ANS)的调控。迷走神经通过释放乙酰胆碱实现副交感神经(PPS)对心率的影响。交感神经(SPS)是通过释放肾上腺素和去甲肾上腺素影响心率的。

HRV反映了窦性心率不齐的程度，它的产生主要是由于神经体液因素对心血管系统精细调节的结果，反映神经体液因素与窦房结相互作用的平衡关系，体现神经调节变化程度，而不代表神经紧张性(tone)。

在生理条件下，总体心率变异性的大小与心脏交感神经、迷走神经张力平衡的改变一致.心脏交感、迷走神经同时兴奋。窦性心率可无明显变化或因迷走神经作用占优势面减慢，心率变异性则可以出现多样化的改变．

将HRV的时域信号作频谱分析，司冕翻三个i霎的谱蝰，极低频(VLF)．一：低频(LFl。oj04一，高频(HF),，LF谱蜂又称为Mayer波，最从血医信号的变动中发现。

年代Sayer观察到HRV变化主要集中在附近，其中位于附近的由呼吸兴奋所产生，临床上表现为呼吸性窦性心律不齐，血管舒张兴奋性体现在，而温度控制兴奋性集中在。

HF主要是迷走神经兴奋结果，经迷走神经阻断术后HF消失。利用动物研究发现去脑猫的HF表现出与呼吸频率一致，其中心频率约在附近。由于迷走神经兴奋性响应时间较交感神经兴奋性时间短，因此表现出迷走神经能快速调节HF。

LF表现出与压力感受器、血压波动、温度控制、外周血管舒缩兴奋性及血管紧张索等因素有关四。LF反映了压力感受器对血压波动的响应，其频率响应在左右与血压Mayer波一致。

LF与HF的比值(LF／HF)则反映了交感迷走神经平衡性““，LF／HF值增加反映了交感神经兴奋性增强。经24h心率变异谱分析实验研究发现，LF表现为白天高和HF夜间高的节律性变化，这也与人的觉醒与睡觉节律一致

度刺激作用会产生一些难以理解的生理结果，如剧烈运动中表现出HF和LF都下降和过度的新福林增加血压时，可反射性地增强迷走神经兴奋(HF下降)。

1996年由欧洲心脏学会和北美起搏与电生理学会共同组成的任务专家组对HRV的一些指标确定了试用标准值。HRV标准方法的限常值如下：124h时域分析的SDNN，SDANN，rMSSD分别为141±39ms，127±35ms和37±15ms。2静念仰卧位5min记录的功率谱分析，TP，LF，HF分别为3466±1018ms2，1170±416ms2和975±203ms2：LF，HF，LF／HF分别为54±4nu，29±3nu和±。

非线性分析,理论基础是混沌学说(chaos theory)和分形代数(fractalmethematics)””，其主要内容包括: 混沌动力学：混沌运动不是随机运动，它属于确定性运动。混沌现象反映出确定性系统的内在随机性，其形式上的复杂性表现出人们以前未曾预料到的确定性系统的丰富内涵。混沌现象只出现在非线性系统之中 心律动力学：心脏的电活动受到许多因素的影响，因此它需要表现出一定程度的变异性；同时它又必须根据一定的规律来可靠地工作。此二者之间的平衡就要借助确定性的混沌来解决。

HRV各参数随年龄的增长而变小，女性HRV参数多低于男性[31]。

当遇到外界环境突变、精神紧张、情绪改变时， 交感神经兴奋 、儿茶酚胺、皮质醇浓度对血压、心率均有影响，窦房结自律性增快、传导加速、心率增快，心电图记录到的R-R间期缩短：反之，在 休息或睡眠时迷走神经兴奋 占优势，窦房结自律性降低，房室传导减慢，心率减慢，R-R间期延长。

在加载精神负荷时，HRV将减少；精神负荷越大，HRV越低。因此HRV就被看作是的精神负荷量的一项指标。但并非HRV所有频率成分都对精神负荷同样地敏感，事实上只有左右的低频部分对精神负荷最敏感[57]。

如果大运动负荷训练后，经过一夜的休息，基础心率较平时增加5～10次／分以上，则认为有疲劳累积现象，如果连续几天持续增加，则应凋整运动负荷，在选用基础心率作为评定疲劳指标时，应排除惊吓、恶梦、睡眠等其它因素的影响

按照训练一适应理论，随着训练水平的提高，完成同样运动负荷时，心率钉逐渐减少的趋势，如果在一般时期内，从事同样强度的定量负荷，运动中心率增加，则表示身体机能状态不佳。

体育学院学生VS物理学院学生，跑台实验对比

示普通学生缸无论在亚极量运动疲劳时和极量运动疲劳时，HRV各均值都低于体育专业学生组，经t检验，P<，具有显著性差异。

无论是体育专业学生组还是普通学生组在、哐极量至疲劳后，其TP(TV)、LF、HF以及LF／HF值均降低，且与安静状态下的HRV各值均存在显著性差异(Bla小于4mmol／1)，与安静状念下存在显著性差异。 论是体育专业学生组还是普通学生组在极量运动致疲劳后，其TP(TV)、LF、HF以及LF／HF值比亚极量运动至疲劳后均进一步降低，且与安静状态下的tlRV各值和亚极量运动致疲劳后的tlRV各值均存在显著性差异，’j安静状态下和亚极：龄运动致疲劳后存在显著性差异