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          濟寧華諾醫療器械有限公司

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          醫用吊塔分析發現一種基于單片機的心電監測系統實驗案例設計

          2021-08-02 14:11

          單片機原理與接口技術》醫用吊塔分析發現課程是生物醫學工程專業開設的一門非常重要的專業課程[1-3),該課程旨在培養學生單片機應用系統的軟硬件設計和調試的能力,進而提高學生的實踐能力和工程應用能力[45),醫用吊塔分析發現為以后學習醫療設備專業課程奠定基礎。因而,在教學過程中對實驗設計的專業背景要求較高。隨著我國人口老齡化程度持續加深導致心臟病的防控形勢日趨嚴峻,傳統醫用心電監測儀不僅價格非常昂貴而且使用場合有限。因而,醫用吊塔分析發現便攜式心電儀的研制是生物醫學工程專業學生需要解決的實際問題?;谠搶I背景問題,本研究設計了一個能測量受試者心電圖 ( Electrocardiogram, ECG)信號并在Android手機APP上實時顯示的監測系統,為該課程提供-個實驗教學案例設計,引導啟發學生進行應用型醫療器械設計開發,訓練學生解決生物醫學工程專業實際問題的能力,提升崗位任職能力。1醫用吊橋分析實驗內容與任務根據學生能力的不同,實驗教學設計了基本任務、進階任務及拓展任務三個層次的內容與任務。(1)考慮運動或遠程電極放置產生的各種噪聲的情況下,選定AD8232全集成式ECG信號調理模塊,查閱數據手冊,實現對ECG信號的提取、放大、醫用吊橋分析濾波及右腿驅動輸出給單片機主控模塊。(2)利用單片機的ADC、定時器以及全雙工異步串行通信的功能,將AD8232信號調理模塊采集的ECG信號轉 換為數字信號,通過串口傳輸至教師提供的CH340 USB轉 串口Android開發DemoAPK,將ECG數值實時顯示。(3)醫用吊橋分析繪制系統原理圖,制作PCB,焊接系統。Keil C51編程,下載至硬件系統,驗證系統功能?;贒emo APK例程及源碼,開發APK,實現將單片機輸出的ECG數值以ECG的形式顯示在手機屏幕。計算出心率,顯示在Android手機上。2實驗項目設計心電監測系統結構,包括心電檢測傳感器、具體實現方案如圖2所示,單導聯心電檢測傳感器是取ECG信號,吊塔編輯經AD8232信號調理模塊處理后,由TC15W408AS單片機進行AD轉換為8位數據,之后由單t機串口發送數據至AndroidUSBHost。通訊中,CH340USB轉串口芯片實現UART通道與USB通道的互聯。學生可根據CH340串口功能開發的AndroidUSBHos調用串口通訊接口API實現與Android設備進行通訊,將心電數據顯示在Android手機上實時監測。此外,吊塔編輯CH340轉接芯片還為AD8232信號調理模塊與STC15W408AS單片機主控模塊提供+3.3V供電。系統原理圖,包括信號調理模塊(圖3)、單片機主控模塊(圖4)、CH340轉接模塊(圖5)及電源控制開在分別完成心電采集系統的硬件及軟件部分后,得到了圖7的顯示效果。為了驗證設計系統的準確性和有效性,吊塔編輯對該系統進行了測試和分析。選用了“MIH/BIH”心電信號數據庫。該數據庫由美國麻省理工學院建立,在我國的臨床醫學科研和心電醫學工程中均具有廣泛的應用。經過測試之后,可得到具體的仿真結果如表1所示。由表1可知,該系統診斷病人的情況比較精確,部分情況的準確率達到了100%,其總體檢測的準確度高達99.89%。這些結果驗證了系統的有效性和可行性。吊塔廠家編輯本文結合了生物醫學工程專業特點,以傳統醫用心電監測儀不僅價格非常昂貴而且使用場合有限實際問題為背景,設計了一款基于單片機的心電檢測系統并用與教學??杉由顚W生的專業認同感,激發學習興趣和自主性1-151其中,設置技術難點,引人Android程序開發技術,利用所學高級語言編程技術,引導啟發學生進行應用型醫療器械設計開發,吊塔廠家編輯訓練學生解決生物醫學工程專業實際問題的能力,可提升崗位任職能力。本研究中的基于單片機的心電監測系統與李昊霖等[15] 研究類似,均可實現心電信號的監測,但本研究引入Android程序開發技術可將心電信號實時傳輸至手機,不依賴于其他顯示器件,具有一定的便攜性。雖然其他研究者也實現了基于單片機的心電監測系統并且將心電信號傳輸至手機等上位機[6-18,但本研究基于《單片機原理與接口技術》課程,吊塔廠家編輯將該項目應用于實驗教學是本研究的創新之處。將科研與教學相結合,可提高教師以研促教的能力,從“教”的角度為實驗教學改革提供探索和實踐,從“學”的角度,學生做中學,學中做,體會單片機系統解決實際問題的快樂09)。同時,還可以使學生認識到成果在課內,功夫在課外,培養了學生自主探究、自主學習的能力。本文設計了一款基于單片機的心電監測系統,可以實現心電信號的監測并可通過手機實時顯示ECG及心率,顯示效果良好,滿足應用的測量準確度。同時,將該項目應用于《單片機原理與接口技術》課程實驗教學,具有較好的推廣價值。本實驗是對OSA及睡姿調整枕頭的定性研究,研究精度和深度還不夠,濟寧華諾醫療器械分析許多設計的細節沒有得到很好的解決和進--步改善,具體如下:①本設備配備的生物雷達只滿足了基本需求,并沒有考慮障礙物、雷達與人體的相對位置、其他信號干擾等因素對實驗結果的影響,在其性能上還可做進一步優化;②本設備沒有考慮個體差異帶來的不同,例如無法保障不同患者在氣囊充氣后頭部的偏移;③本設備處于測試階段,實驗數據量少,缺乏定性的數據說明,算法也有待優化。

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