基于嵌入式的食管起搏系统的研究与设计

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1、基于嵌入式的食管起搏系统的研究与设计ResearchandDesignonEsophagusPacingSystemBasedonEmbeddedsystem学科专业：光学工程研究生：许小璇指导教师：陈晓冬教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十一月摘要贲门失弛缓症（achalasia）是一种食管运动障碍性疾病，多发病于20-50岁年龄段人群。该病的主要特征是食管下括约肌（lowesophagealsphincter,LES）松弛障碍、吞咽时食管体部缺乏蠕动性收缩，临床上表现为不同程度的吞咽困难、疼痛、食物反流等症状，严重影响病人生活质量。针对贲门失弛缓症的治疗需求

2、，本文设计了基于多通道电刺激的食管起搏系统。系统以低功耗单片机MSP430为核心处理器，利用前端脉冲发生信号控制低功率压控精密恒流电路，并采用软件精确延时等技术，实现了刺激脉冲的生成、多通道顺序输出、脉冲参数可调等功能。本文完成的主要工作如下：1.设计了基于嵌入式的食管起搏系统方案，完成功能模块划分。2.完成了吞咽信号的采集与处理方案，利用吞咽传感器和前端模拟电路生成了符合要求的刺激脉冲启动信号。3.采用低功耗单片机MSP430为核心处理器，设计了刺激发生电路和刺激输出电路，实现了刺激脉冲的产生、多通道顺序输出以及参数的灵活可调。4.设计控制显示模块，实现参数的可控可调节；

3、设计了无线数据传输模块，实现体内和体外模块的通讯。5.搭建食管起搏实验系统，完成系统性能参数的测试实验，验证了系统设计的正确性和可行性。关键词：功能性电刺激多通道食管起搏贲门失弛缓症IABSTRACTAchalasiaisanunknownetiologyofesophagealmotilitydisorders,frequentlyoccurringinthe20-50yearsagegroup.Themainfeaturesofthediseasearedisordersoftheloweresophagealsphincterrelaxation,absenceofp

4、eristalticesophagealbodycontractionduringswallowing.Clinicalmanifestationsincludedifficultyinswallowing,pain,gastroesophagealrefluxandothersymptomsandthesesymptomsseriouslyaffectthequalityoflivesofpatients.Aesophaguspacingsystembasedonmulti-channelelectricalstimulationwasdesignedinthispape

5、r.LowpowerMSP430wasadoptedasthecoreprocessorinthesystem.Functionsofstimulationpulsesgeneration,multi-channeloutputandadjustmentofpulsesparameterswereimplementedthroughprocessingthefront-endpulsegeneratingsignalandcontrollingthelowpowerprecisionvoltagecontrolledcurrentcircuitwithsoftwarepre

6、cisiondelaytechnology.Theresearchesmainlyincludethefollowedaspects:1.Designedtheesophaguspacingsystembasedonembeddedsystemandcompletedthedivisionoffunctionalmodules.2.Completedtheacquisitionandprocessingofswallowingsignalcircuitandbuiltthestructureofesophagealpacingsystemcircuit.3.Designed

7、thestimulationgenerationcircuitandoutputcircuitbytheuseoflow-powerMSP430microcontrollerandrealizedthestimulationpulsegeneration,multi-channelstimulationoutput.4.Designedthecontroldisplaymoduleandmadetheparametersadjustable.Designedwirelessdatatransmissionmodul