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维修工程中国医学装备2024年4月第21卷第4期 China Medical Equipment 2024 April V ol.21 No.4The application value of portable multi-modal medical imaging system in emergency medical rescue/Zeng Jiaxuan, Cai Xin, Li Bohan, Zeng Xurui, Lin Shengjie, Yu YanxiongShantou Institute of Ultrasonic Instruments Co., Ltd., Shantou 515041, China Corresponding author: Yu Y [Abstract] With the rapid development of precision manufacturing technology, portable medical imaging equipment with lightweight, strong environmental adaptability and high performance have made significant breakthroughs, providing objective medical imaging evidence for high-quality medical rescue at disaster and emergency sites, and have been widely applied in the rescue field. Portable medical imaging equipment provides a more efficient and accurate diagnostic and treatment reference for rescue work, especially in the field of emergency rescue and war wounded rescue. According to the characteristics of emergency rescue and war wounded rescue, combined with relevant literature on the application of portable medical imaging equipment in emergency rescue, the application value of portable multi-modal medical imaging system in emergency rescue was discussed.[Key words] Portable; Multimodal medical imaging system; Emergency medical rescue; Ultrasound; X-rayFund program: 2021 Guangdong Provincial Special Fund for Science and T echnology Projects (210719145863737)[摘要] 随着精密制造技术的迅速发展，轻便、环境适应性强且性能高的便携式医学影像设备已经取得重要突破，为灾难、灾害现场高质量医学救援提供客观的医学影像依据，在救援领域得到了广泛应用。
便携式医疗检测设备的研发与应用近年来，随着人们对健康意识的增强和日常疾病预防的需求不断增加，便携式医疗检测设备在医疗领域内扮演着不可或缺的角色。
这类设备不仅可以帮助医生进行快速、准确的诊断，还能让病患在家中进行简单的日常监测。
本文将探讨便携式医疗检测设备的研发与应用，旨在介绍现状、发展趋势和未来前景。
一、便携式医疗检测设备的现状目前，便携式医疗检测设备已经在市场上得到广泛的应用。
这些设备通常具备小巧轻便、操作简易、快速准确等特点，可以实现多种生物参数的监测和检测。
例如，便携式血糖仪可帮助糖尿病患者随时监测血糖水平，便携式心电图仪能够及时监测心脏的电活动，以及便携式血压计可以帮助人们实时掌握血压情况等等。
虽然便携式医疗检测设备已经在市场上取得了一定的应用成果，但仍然面临一些挑战。
首先，设备的准确性和稳定性仍然需要进一步提高。
其次，便携式设备在功能上相对有限，难以满足一些临床实际需求。
此外，设备的成本也是一个问题，较高的价格限制了普通消费者的购买意愿。
因此，如何解决这些问题是便携式医疗检测设备研发与应用的重要方向。
二、便携式医疗检测设备的发展趋势随着技术的不断进步，便携式医疗检测设备也在不断发展演变。
未来，我们可以看到以下几个发展趋势。
首先，硬件技术的提升将进一步增强设备的准确性和稳定性。
例如，先进的传感器技术、微小化设计和高精度仪器的应用将使得便携式设备能够更加精确地检测各种生理参数，以确保医疗诊断的准确性。
其次，便携式设备将趋向多功能化。
未来的设备不仅能够检测基本的生理参数，还能够集成更多的功能，在一个设备上实现多个检测项目。
例如，一个便携式医疗检测设备可以同时测量血糖、血压、心电图等多个指标，这将为用户提供更全面的健康监测与评估。
另外，人工智能的应用也将对便携式医疗检测设备带来新的突破。
通过深度学习和大数据分析，设备可以更好地解读收集到的数据，并给出准确的诊断结果和治疗建议。
这将极大地提升医疗设备的智能性和可用性，使其能够更好地服务于医生和患者。
电子电路工程师面试题及答案1.介绍一下你在电子电路设计方面的经验。
答：我在电子电路设计领域有8年的经验，曾参与过多个项目，其中包括设计和优化模拟电路、数字电路和混合信号电路。
2.请分享一个你成功解决复杂电路设计问题的案例。
答：在上一份工作中，我负责设计一款高性能放大器。
通过对信号链的分析和模拟，我成功解决了信噪比和失真率的问题，最终取得了出色的性能。
3.谈谈你在电源电路设计中的经验，如何解决电源稳定性和效率的平衡问题？答：在之前的项目中，我设计了一款具有自适应控制的开关电源，通过动态调整工作频率和电压，实现了在负载变化时的高效能稳定性。
4.你对EDA工具的熟悉程度如何，可以分享一下你常用的EDA 工具和其优势？答：我熟练使用CadenceVirtuoso和SPICE工具进行模拟和验证。
这些工具能够提供准确的电路仿真和分析，有助于优化设计并加速开发周期。
5.在电路设计中，如何处理电磁兼容性（EMC）问题？答：我在设计中采用分层布局、差分信号传输、滤波器等方法，以降低电磁辐射和提高系统的抗干扰能力。
曾成功将一个产品的EMC问题从初期设计阶段解决，确保了顺利的认证通过。
6.请详细说明一下你对FPGA（现场可编程门阵列）的了解，以及在项目中的应用经验。
答：我熟悉Xilinx和AlteraFPGA的设计和编程，并在一个项目中成功应用FPGA实现了高速数据处理，提高了系统的性能和灵活性。
7.你对数字信号处理（DSP）的理解如何，可以分享一个在项目中应用DSP的例子吗？答：我在数字滤波、信号调理等方面有深入研究。
在一个通信系统项目中，我使用DSP技术成功实现了复杂信号的提取和处理，提高了系统的抗干扰能力。
8.如何保证电路设计的可靠性和稳定性？答：我注重使用高质量的元器件，进行严格的温度和电压测试，并通过可靠性分析方法（如MTBF分析）评估电路寿命。
在一个医疗设备项目中，我确保了电路设计的高可靠性，符合行业标准。
智能臂带式多生理参数监测设备的研制于晓华;王国静;刘洪运;王卫东【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2024(45)5【摘要】目的:为更全面地获取人体的基本体征参数,研制一种可实时采集心电、血氧饱和度、血压、体温、体位/体动信号的智能臂带式多生理参数监测设备。
方法:该监测设备硬件主要由主控模块、传感器采集模块、蓝牙通信模块、数据显示存储模块、外围控制模块组成,其中主控模块采用STM32L452单片机,传感器采集模块包括心电和体温模块、加速度模块、血氧模块和压力模块,外围控制模块主要包括按键控制模块和电源管理模块;软件包括下位机软件和上位机软件,其中下位机软件借助嵌入式开发平台Keil MDK以C语言进行编写,上位机软件基于LabVIEW平台进行开发。
为验证该监测设备的功能和性能,对该监测设备无线传输和数据存储的稳定性及各生理参数和信号的采集功能进行测试。
结果:测试结果表明,该监测设备可满足对传输可靠性和低功耗的需求,便携性和可穿戴性较好;体温、心率、血氧饱和度、收缩压、舒张压测量误差绝对值的最大值分别为0.08℃、2次/min、1%、4 mmHg(1 mmHg=133.32 Pa)、5 mmHg,具有较高的准确率。
结论:该设备体积小、质量轻、功耗低,可实现对多种生理信号的监测,且能满足监测设备可穿戴性的需求。
【总页数】9页(P34-42)【作者】于晓华;王国静;刘洪运;王卫东【作者单位】解放军总医院医学创新研究部;工业和信息化部生物医学工程与转化医学重点实验室【正文语种】中文【中图分类】R318.6;TH772【相关文献】1.基于航空生理训练的多人生理参数实时监测系统的研制2.智能头带式高原生理信息监测系统3.手持式微型多生理参数监测设备的研制4.可穿戴式多生理参数监测设备研制5.基于STM32的智能穿戴式人体生理参数监测仪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电机控制3 意法半导体电机控制生态系统4 PMSM & BLDC电机8 3相感应电机（ACIM）12 步进电机14 直流有刷电机16 通用电机18 开关磁阻电机19 微控制器25 STM32电机控制生态系统29 电机驱动器IC39 电源模块44 功率MOSFET46 IGBT47 600-650 V IGBT系列48 1200 V IGBT系列49 二极管 & 整流器50 晶闸管、双向可控硅和交流开关 52 MOSFET和IGBT栅极驱动器56 碳化硅和氮化镓栅极驱动器58 信号调理ST对电机控制的承诺推进了环保革命。
在环保革命理念的指引下，电机控制正向着更高效电机和驱动器的方向快速发展。
此外，为了支持新技术的市场占有率，需要以最低成本提高集成度，同时提升安全性和可靠性。
ST致力于电机控制方面的研究已有20余年，是最早意识到这些趋势的公司。
意法半导体正通过一系列的创新突飞猛进，诸如集成式智能功率模块和系统级封装、单片式电机驱动器、快速高效的功率开关、具有电压暂态保护功能的可控硅、以及功能强大且安全的微控制器等。
无论您使用哪种电机技术（从传统的和坚固的，到最现代的和最高效的），ST都能够提供合适的电子器件和完整的生态系统（包括一系列评估板、参考设计、固件和开发工具），以简化和加速设计流程。
保持最新资讯更多信息和最新材料，请访问ST网站的控制应用页面http:///motorcontrol3意法半导体电机控制PMSM &永磁同步电机和直流无刷电机因其更高效、运行更安静、更可靠等优点，正在越来越多的应用中替代直流有刷电机。
尽管结构不同，但所有三相永磁电机（BLDC、PMSM或PMAC）都是由脉冲宽度调制（PWM）的三相桥（三个半桥）驱动，以便采用频率幅度可变的电压和电流为电机供电。
为了提供最高水平设计灵活性，ST的产品组合包括面向高压和低压应用的特定产品，如单片驱动IC、功率MOSFET、IGBT、栅极驱动器、功率模块和专用微控制器，用于满足广泛的应用需求。
医用便携产品设计方案模板一、项目背景医疗设备的便携性在如今的社会中扮演着重要角色。
本项目旨在通过设计一款医用便携产品，提供方便快捷的医疗服务，以满足日益增长的人们对便携性和高效性的需求。
二、项目目标1. 设计一种质量优良、易于携带和使用的医用便携产品。
2. 提供多种常见病症的自我诊断和治疗功能。
3. 在产品设计中融入智能化技术，提高用户体验。
三、市场调研通过对医疗市场的调研，我们发现了以下市场需求和竞争对手情况：1. 近年来，人们对便携式医疗设备的需求日益增长，尤其是中老年人群和旅行者。
2. 目前已有一些类似产品存在，但各自存在一些不足之处，如使用复杂、携带不方便等。
四、产品特点1. 便携性：产品设计将注重轻巧、易携带的特点，以满足用户在各种场景下的需求。
2. 简易使用：产品将采用直观的操作界面，降低用户的使用门槛，提供自我诊断和治疗功能。
3. 多功能：产品将整合多种常见病症的诊断与治疗功能，以满足用户在不同情况下的需求。
4. 智能化：产品将融入智能化技术，如智能识别、数据存储与分析等，提高用户体验。
五、产品设计与实施1. 设计理念：以“便捷、高效、智能”为核心设计理念，对产品进行整体设计。
2. 外观设计：产品外观将注重简约时尚，符合人体工程学原理，使用户使用更加舒适。
3. 功能设计：根据市场需求和用户反馈，设计多种常见病症的自我诊断与治疗功能，并结合智能化技术提供智能化建议和数据分析功能。
4. 材料选择：选用符合医疗标准的耐用材料，确保产品的质量和用户的安全。
六、市场推广与销售1. 建立销售渠道：通过建立线上和线下渠道，推广产品，并与医疗机构、药店等合作进行销售。
2. 市场推广活动：通过线上社交媒体、展览会和宣传活动等方式，增加产品的知名度和市场份额。
3. 售后服务：提供完善的售后服务体系，包括产品维修、故障解决、用户使用指导等。
七、预期效果与风险评估1. 预期效果：通过设计与实施一款医用便携产品，提供便利的医疗服务，满足人们对便携性和高效性的需求。
(2023)便携式医疗电子产品项目可行性研究报告模板(一)便携式医疗电子产品项目可行性研究报告1. 项目背景近年来，随着人们健康意识的不断提高，便携式医疗电子产品市场需求日益增长。
为满足市场需求，我们公司决定研发一款便携式医疗电子产品。
2. 项目目的研发一款便携式医疗电子产品，为用户提供便捷的健康监测服务。
3. 研究内容1.市场需求分析2.技术可行性分析3.竞品对比分析4.产品设计和研发方案5.生产成本和销售策略分析6.风险评估及对策措施4. 研究结果4.1 市场需求分析通过市场调研，我们发现当前便携式医疗电子产品市场需求大，消费者对于便携、准确、易于使用的产品有着较高的期望值。
4.2 技术可行性分析我们的技术团队经过多次尝试和改进，研发出了一些实用的技术方案，例如智能手环、智能瑜伽垫、便携式血压计等。
4.3 竞品对比分析我们对市场上主要竞品进行了对比分析，发现我们的产品在价格、便携性、多功能性等方面均有优势。
4.4 产品设计和研发方案我们的产品设计和研发方案主要是以便携、实用性、舒适性、可靠性为重点。
在硬件设计方面，我们采用轻量级的材料和多功能的设备，使得产品便携性更好；在软件设计方面，我们提供直观简单的用户界面以及智能化的数据分析。
4.5 生产成本和销售策略分析通过对生产成本和销售策略的分析，我们制定出了比较合理的价格策略，并确定了合适的销售渠道，以尽可能降低成本并提高销售效率。
4.6 风险评估及对策措施在产品研发和市场推广过程中，我们也对各种风险进行了评估，并提出了一系列有效的对策措施，以保证产品的持续稳定性和市场占有率。
5. 结论通过以上研究和分析，我们对便携式医疗电子产品项目的可行性进行了全方位的考虑和评估，并形成了具有可操作性的建议和方案。
我们相信，在技术团队的不断努力下，这款产品将会获得市场认可并成功推出。
6. 建议和展望基于研究结论，我们提出以下建议：1.加强产品功能性和便携性方面的研发，使产品真正满足消费者需求。
CMOS高性能运算放大器探究与设计引言：随着科技的不息进步和应用的广泛推广，运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）作为一种重要的模拟电路器件，得到了广泛的关注和应用。
CMOS （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术由于其功耗低、集成度高等优势，被广泛应用于运算放大器的探究和设计中。
本文将介绍CMOS高性能运算放大器的探究与设计，主要包括运算放大器的基本原理、运算放大器的基本电路结构、CMOS技术的特点和优势、CMOS高性能运算放大器的设计方法和优化技术等方面。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一种特殊的差动放大器，它能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
运算放大器有两个输入端，一个非反相输入端和一个反相输入端；有一个输出端和一个电源端，电源端一般有正电源和负电源两个。
在抱负状况下，运算放大器具有无限的增益、无限的输入阻抗和零的输出阻抗。
但实际状况下，由于运算放大器的内部结构等因素的限制，无法完全满足抱负的条件。
因此，在运算放大器的设计中，需要思量如何提高增益、输入阻抗和输出阻抗等性能指标。
二、运算放大器的基本电路结构运算放大器的基本电路结构由差动放大器、电压放大器和输出级组成。
差动放大器用于实现输入信号的差分放大，电压放大器用于实现信号的放大，输出级用于驱动负载电阻。
差动放大器由两个晶体管组成，一个晶体管作为非反相输入端，另一个晶体管作为反相输入端。
通过调整两个晶体管的尺寸比例，可以实现不同的放大倍数。
电压放大器由级联的共源放大器组成，通过逐级放大，实现信号的放大。
输出级由差分放大器和输出级筛选电路组成，通过差分放大器将信号转化为可驱动负载电阻的电流信号，再经过输出级筛选电路，将电流信号转化为电压信号。
三、CMOS技术的特点和优势CMOS技术是一种基于金属-氧化物-半导体（MOS）结构的半导体制造技术。
与传统的bipolar技术相比，CMOS技术具有以下特点和优势：（1）功耗低：CMOS电路在静态状态下几乎不消耗电流，功耗分外低，适合于低功耗应用的场合。
便携式智能伤口评估仪的设计摘要：随着我国对人工智能赋能医疗行业的大力推进，我国对“互联网+临床护理”的建设正在持续完善。
其中，针对慢性伤口的管理与评估在临床护理实践中尤为重要，而我国现行的慢性伤口管理与评估技术正处于发展阶段。
本文通过文献综述法对已有伤口评估研究成果进行分析和总结，运用用户调研法分析目标用户在进行慢性伤口处理时的行为和需求，并依据国家医疗器械相关管理条例，展开对伤口评估仪器的设计实践，并设计一款集便携性、精确性、远程会诊平台于一体的智能伤口评估仪方案。
该方案不仅有效解决慢性伤口评估和管理现存的问题，并且为临床医护人员提供了更加系统化和科学化的护理方案。
关键词：便携式；慢性伤口评估；智能化；远程会诊引言在当前人工智能、数字医疗和传感器等技术正在迅猛发展的时代，医疗体系和设备也正朝着智能化的方向迈进。
为了提高护理服务质量和管理效率，国家卫生健康委员会在2019年2月发布了《“互联网＋护理服务”试点工作方案》[1]其中指出应积极应用移动互联网、物联网和大数据等先进技术，丰富护理专业内涵，加强护理信息化建设，创新护理服务模式。
当前，慢性伤口发病率不断上升，因此慢性伤口评估和管理成为了我国伤口护理领域的工作重点。
由此可窥，需要设计一款具有智能化、高效性、精确性和多功能性的伤口评估和管理系统以满足日益增长的慢性伤口患者数量和对于慢性伤口评估与管理的更高要求。
本论文旨在探究优化设计伤口评估设备及系统，以适应这一背景下的需求。
一、伤口评估与管理的概念界定与技术要求（一）概念界定伤口评估与管理是伤口管理的重要环节。
伤口评估是指通过对伤口的病理生理过程及其对患者生命体征和身心状态的影响进行全面、系统、科学的评估，为制定科学、合理、安全、全面的治疗方案和护理计划提供依据。
伤口管理是指对伤口进行规范的清创、覆盖、护理等操作，以达到促进伤口愈合、减轻疼痛、预防感染、降低并发症和提高患者生活质量等目的。
因此，伤口评估和管理是相互依存、相辅相成的。
利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备的设计
目前,医疗电器OEM厂商正在开发技术含量更高的、用于治疗和监控常见疾病的个人保健设备。
这些产品价格合理,极大提高了医疗保健质量。
MCU在家用血压计、肺活量计、脉搏血氧计及心率监测器等便携式医疗设备中起着重要作用。
大多数此类产品中的实际生理信号是模拟信号,在测量、监控或显示前需要进行放大、过滤等处理。
将高性能模拟外设嵌入超低功耗MCU中,不仅可以实现便携式医疗电子设备的片上系统化,而且还可延长电池使用寿命。
本文将介绍简化便携式电池供电医疗设备的模拟前端设计的多种方法,如将运算放大器、ADC、DAC等高性能外设与低功耗MCU结合使用。
MCU具有数字滤波、处理功能,还可以显示血压、肺活量、心率及血氧含量等生理数据。
将上述外设与MCU结合使用,不仅可以实现上述全部功能,而且还可通过关闭外设使其进入待机模式(电流消耗仅为几mA)来满足功耗要求。
就是一个很好的例子,其16位RISCCPU不仅能提供所需的信号处理能力,而且还具有超低的工作电流,使电池在此类应用中的寿命可达数年之久。
该MCU集成了运算放大器、12位多通道ADC及双12位DAC等外设,是模拟信号处理电路的一部分。
除嵌入高性能模拟外设之外,该器件还具有120KB的片上闪存及通用串行通信接口(USCI)。
以下为集成模拟外设实现医疗产品单芯片解决方案的具体介绍。
血压计
图1为血压计功能结构图。
该应用通常使用桥式压力变送器作为传感器,与充气式袖袋相连。
变送器可通过端口引脚激活,由于仅在压力测量时被激活,所以可以显著节省电能。
传感器的mV级输出与压力成正比。
此信号在数字化之前需要放大,然后由ADC进行测量。
放大后的信号可检测科罗特科夫(Korotkoff)音并确定心脏收缩及舒张压读数。
MCU中的3个运算放大器能够出色地完成这项工作。
几个放大器共同组成的高增益差动放大器功能块可消除应用中的共模噪声。
使用3个放大器的差动放大器功能块。
放大后的信号从内部输入至12位ADC。
器件中的DMA外设可以进行高效的数据处理,能够快速执行Korotkoff音检测算法,并滤掉影响测量结果的噪声。
16位CPU以较低的MIPS处理能力处理上述算法。
该器件还集成了带有稳压充电泵的160段的LCD驱动器,以提供稳定对比度,从而进一步完善了该单芯片解决方案。
MCU中的120KB低功耗闪存可以在现场进行软件升级,由于闪存具有系统内可编程性,所以可以当作数据记录器。
器件中的USCI串行端口可以与PC或PDA通信,以下载记录的数据。
由于MCU具有超低功耗架构,在血压测量模式下,该解决方案的工作电流低于3mA。
在空闲模式下,该器件正常工作并显示实时时钟的电流消耗不足3mA。
中PWM输出控制的直流电马达对袖袋进行充/放气。
这是该血压计唯一用到6V电源驱动马达的地方。
如果不能满足电源需求,整个血压计可以用一节3V锂离子钮扣电池供电。
不过,目前只有少数马达可以靠这种高阻抗钮扣电池驱动,所以,此例可以使用4节普通低成本AAA碱性电池及低压降稳压器(LDO)为MCU提供3.3V电源。
假设每天测量两次血压,这些电池可以使用两年。
MCU可以长期工作在活动显示计时模式,原因是该模式的电流消耗非常小。
另外,用户查看存储的血压读数时也不会增加电流消耗。
此外,集成的双通道DAC能够产生相移180°的正弦波,从而可以提高变送器性能。
肺活量计
肺活量计也称为肺功能测试(PFT)设备,在医疗诊断中用于测试肺容量。
在该应用中,测量参数是一定呼气时间内的气流量,单位为升/分钟。
所用传感器是气动变送器,实际上是压差变送器。
除了无需充气马达外,该肺活量计与血压计设计类似。
3个MCU运算放大器用作测量气流的传感器放大器。
肺活量计其他部分的设计比较简单,12位ADC的作用是测量气流并与存储的标
准化数值进行比较。
闪存有助于存储各种标准化数值,使设计适用于各种情况。
图1可以作为该肺活量计的参考设计(系统所用的变送器比较相似)。
请注意,肺活量计无需马达控制。
另外,MCU的低功耗特性延长了电池使用时间,其高集成度降低了成本并提高了系统可靠性。
图2差动放大器
脉搏血氧计及心率监测器
心率监视和脉搏血氧计采用的技术不止一种。
本文着重介绍非侵入式光学体积描记技术。
此类血氧计采用配有MCU的外部探头,能够显示血氧饱和度及脉搏率。
在此应用中,同一个传感器可同时用作心率检测及脉搏血氧测量。
该技术提供了估测动脉血氧饱和度和心率的简单而精确的办法。
探头置于指尖、耳垂和鼻子等身体不同位置。
探头包含两个发光二极管(LED),其中一个发射可见红光(660nm),另一个发射红外线(940nm)(见图3)。
光束通过人体组织到达光电检测器。
在通过人体组织时,红血球中的血色素会吸收部分光线,吸收量因血氧饱和度的不同而不同。
首先,通过测量对两个波长光线的吸收量,MCU能够精确计算出氧化的血色素比例。
其次,通过人体组织的光线中含有因心跳造成动脉血量不同而产生的脉冲分量。
图3探头上配有两个
必须使用恒流源驱动这两个LED,以确保测量过程中保持稳定的亮度。
具有自动增益控制(AGC)反馈的恒流源可以通过采用内部DAC及简单MCU算法而获得。
MCU能够选择输出血液脉动部分的吸收量,动脉血液、非脉动静脉血液或毛细血管血液以及其它人体组织色素均会吸收光线。
最新测量技术降低了测量血氧饱和度时的干扰效应。
两个LED周期性打开,红光LED开启,然后红外线LED开启,最后两个都关闭,每秒钟重复几次,这种时分多路复用技术消除了背景噪声的干扰。
相位正交复用技术可使红色光及红外线先按相位(而不是时间)分离,随后又组合。
这种更先进的技术有可能消除运动或电磁干扰产生的大气干扰,原因是两种LED信号在再组合时相位有差异。
可以测出平均血样饱和度,通过连续脉动信号之间的LED周期数能够计算出脉搏率,得出脉搏率平均值大概与得出饱和度平均值的时间近似,这与具体的监控器有关。
根据两种频率光线的吸收比例计算两个参数的比值。
MCU闪存中存储了一系列通过实验得到的血氧饱和值(志愿者在实验中呼吸气体的氧气含量逐渐增加)。
MCU将测量到的两种光线波长吸收率的比值与存储值比较,然后以百分比显示血氧饱和度。
通常情况下,血氧饱和值在70%~100%之间,低于70%的数据是估测得出的,因为无法获得人体血氧含量低于70%的数据。
图4基于MSP430FG461x的脉搏血氧计
基于MSP430FG461x的脉搏血氧计结构图。
该应用具有完整的模拟前端解决方案,其中包括集成运算放大器、ADC及DAC。
DAC与片上参考电路形成驱动LED的恒流源。
其中一个运算放大器用作传感器光电二极管的I/V转换器。
通过使用DAC输出及MCU执行的软件算法来调节LED 亮度,由此实现自动增益控制。
ADC将放大后并经过滤波的输出信号进行数字化处理,而MCU 中的软件则计算出平均值。
至此完成了红光、红外线光源及双方比值的数据采集和计算。
该比值与存储的标准数据比较后得到精确的血氧饱和度值。
计算出的血氧百分比值显示在LCD 上。
A/D转换值也含有心率信息,软件在5s左右可以计算出心率平均值,该值也同时显示在LCD 上。
另外,MCU的PWM输出驱动压力蜂鸣器,每心跳一下就发出一次短暂蜂鸣。
通过这种周期性蜂鸣可以判断传感器位置及信号采集是否正常。
结语
在上述便携式医疗应用中,超低功率微控制器MSP430FG461x作为单芯片解决方案,具有多种优势。
ADC的高精度很容易满足测量类应用的需求。
片上运算放大器及DAC非常有助于信号
调节和自动增益控制。
为测量类应用选择了合适的MCU之后,系统设计师下一步就要进行软件开发。
由于MCU能够提供片上仿真功能,所以设计人员可以通过JTAG端口进行实时调试。
现有多种编译器及调试器可用,且调试器硬件很便宜。
调试器硬件需要一个简单的逻辑电平转换器连接至PC并行端口,且无需传统的ICE接口。
全功能实时仿真可以在芯片内置硬件上设定断点,因而在调试的同时能够实现全速运行。
该器件的高集成度和代码开发方便性显著降低了系统设计成本。
调试过程中可以随时刷新闪存中的程序代码,从而极大缩短了开发时间,所以,选择该MCU能够有效缩短产品上市时间。
另外,120KB的系统内可编程闪存同时可以作为数据记录器使用。
