微型多参数人体体征监护仪.pdf

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1、第32卷第3期核电子学与探测技术Vol．32No．32012年3月NuclearElectronics＆DetectionTechnologyMar．2012微型多参数人体体征监护仪1，2111，21，21，2李勤，敬岚，乔卫民，黄振，刘太联，肖文君(1中国科学院近代物理研究所，兰州730000;2中国科学院研究生院，北京100049)摘要:为满足重离子治癌系统中对人体体征参数的要求设计了多参数监护仪。在设计中充分考虑［1］了系统的微型化、实时性和低功耗。该系统以TI公司高性能低功耗定点处理器TMS320C55

2、15为核心搭建了模拟信号调理电路、模数转换电路、数字信号存储处理电路、LCD显示电路，解决了心电、呼吸、［2］血氧、无创血压、脉搏等人体征信号的检测。设计中围绕DSP全面考虑了电路的整体性能和结构(包括电源管理)，最终保证系统的实时性、超微型和低功耗。关键词:人体体征信号;传感器;模数转换;DSP;监护仪中图分类号:TP23文献标识码:A文章编号:0258-0934(2012)03-0303-05重离子因具有深度剂量分布和在靶区的高模数转换器把人体生理参数的模拟信号转化为生物效应等特点使其成为癌症治疗的重要手段

3、数字信号，送入数字处理部分。微处理器接收之一。2005年兰州重离子加速器冷却存储环来自控制面板的控制信息，执行程序，对数字信建成后，在具备提供高能粒子束流条件下，增建号进行运算、分析和存储，控制输出同时协调、治癌终端，实现重离子束全体位治疗。一方面检测整机各部分的工作，显示波形、文字、图形，治疗过程中，医生需要清楚病患人体体征参数启动报警和打印记录。本系统的人体体征信号情况;另一方面患者辐照完成后回家修养也需由传感器输出，放大滤波后模数转换送入DSP，要对自身体征参数随时监测，发现问题及时联在DSP中进行数据处

4、理，在LCD上以建议和图系医生。为了解决这个问题需要设计一种易携像曲线的形式显示给病人或医生。系统总体框带、易充电、易检测同时可以与其他系统交互的图如图1所示。高性能低功耗多参数监护仪。1.1系统性能指标［3］系统性能指标:腕式监护仪，结构紧凑，1系统总体设计易于携带和操作;智能化参数监护界面;可回顾多参数监护系统主要由4个部分组成:信存储数据时间，关机数据也不丢失;内置可充电Li聚合物电池;自动关机功能。系统有3种状号采集、模拟调理、数字处理以及信息输出。通态:检测状态、待机状态、关机状态。过电极和传感器拾取

5、人体心电、血压、呼吸、血系统的基本功能:实现10导联心电、呼吸、氧饱和度等生理参数信号，并将这些信号转化无创血压、无创血氧、脉搏、体温检测。具体检为电信号进行阻抗匹配，过滤，放大等处理，由测信号性能指标如表1。1.2信号采集模块收稿日期:2011－12－14人体心电信号的频谱范围在0．05Hz～作者简介:李勤(1983－)，女，湖北十堰人，中国科100Hz，频谱能量主要集中在0．5Hz～35Hz学院近代物理研究所硕士研究生，从事高速数据获之间，幅值0．05mV～5mV。10导联心电传感取及嵌入式信号处理系统的研

6、究与研制工作。303器输出信号经由两极无源RC滤波电路(fH=Σ)模/数转换器，内置可编程增益放大器47Hz)，此低通滤波一方面滤除心电信号中的(PGA)基准电压和振荡器，包含输入电压保护［4］高频成分，另一方面滤除50Hz的工频。滤电路(除颤保护电路)、心电滤波放大电路、Wil-波后的信号送入模数转换器ADS1298。son电阻网络、右腿驱动电路、导联脱落检测电ADS1298集成了心电图(ECG)完整前端解决路、起搏脉冲检测电路等。模数转换后信号由方案，它是8路24位精度delta－sigma(Δ－SPI接口

7、送入DSP。图1全功能微型人体体征监护仪总体框图表1系统性能指标心电呼吸血压脉搏血氧体温测量范围－0～150次/分钟0～300mmHg55～140次/分钟0～100%35～45℃输入阻抗≥2．5MΩ(单端)－－－－－输入回路电流＜01μA－－－－－噪声水平＜35μV(折算输入)－－－－－频率特性0．5～35Hz0．2～0．8Hz≤0．04Hz1Hz－－抗干扰能力CMRR≥105dB－－－－－隔离耐压保护;抗电刀高保护－软件过压保护－－－频干扰;抗除颤保护袖带充气时间－－＜40s－－－分辨率－1rpm1mmHg1

8、rpm1%0．1℃精度－±2次/分钟±5mmHg±2次/分钟±2个数±0．1℃测量方法－－自动震波法－－－由临床实验知呼吸波的频率范围为0．1流，测呼吸信号时，一个高频交流小信号注入人Hz～l0Hz(主要集中在0．2Hz～0．8Hz)。在体，这个信号作为被呼吸运动产生的低频小信测量心电的同时，利用心电电极测呼吸(通过号(ΔV)调幅后的载体。在接收端，这个信号被测量病人的胸腔阻抗变化得到