06023419吴建梁-02-毕业设计-论文-开题报告

天津科技大学本科生毕业设计（论文）开题报告学 院 电子信息与自动化学院 专 业 2006电气工程及其自动化 题 目 脉搏检测仪的设计 姓 名 吴建梁 指导教师（签名） 年 月 日拟选题目脉搏检测仪的设计选题依据及研究意义人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张, 使血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播, 这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息, 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。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。直到今天，仍常用脉搏作为研究心血管疾病的重要方法。脉搏信息在中医、西医中都有着十分重要的意义。我国的脉诊已具有2600 多年临床实践,是我国传统中医四诊中的精髓。在传统中医脉诊中,切脉技巧复杂,难以掌握和运用,医生主观因素影响也较大,诊断标准不一。随着科学技术的发展,脉诊的客观化、定量化已成为中医诊断的必然趋势。利用数字技术和光电传感器技术相结合的数字光电式脉搏检测仪, 能为临床医学提供强有力的技术支持, 同时, 为普及常规的体格检查,提高人们的保健意识有着深远的意义。在科学技术高速发展的同时使得社会竞争更趋激烈, 人们的生活节奏更快, 工作和生活压力随之加剧, 亚健康状态广泛存在于白领阶层。同时, 广大白领阶层对健康的要求越来越高, 并且需要对自己身体状态有一定了解,脉搏检测设备就是他们的需求之一。然而现在通用的脉搏和血压检测设备所得到的结果精度不高, 测量手段落后。与脉搏相关的测量方法和测量设备在临床中已得到广泛使用,但由于目前该类设备皆为集中式控制,设备体积较大、使用不方便、价格昂贵、可管理性差,限制了相关应用，更难应用于家庭，难以普及，从而不能满足广大白领阶层和其他自我健康意识较强的民众的需求。 现在，利用光电式脉搏传感器能够灵活方便的获取脉搏信号，通过低通滤波放大电路和数字电路组成信号调理电路，以单片机为核心, 在指令控制下, 能自动测量出脉搏数据,该设计是未来医学工程发展方向的代表。它将计算机技术, 软件技术, 智能仪器等技术结合在一起, 对人体的脉搏进行直接测量, 属于无创伤测量技术的产品它不仅适合在医院使用, 更适合家庭使用。 因此本项研究就是要解决脉搏传感器进入家庭的问题。即设计一个可以通过手指测量脉搏信号，测量方便、耗时少，体积小，数据可靠并且可以显示在一定时间内的脉搏跳动次数，在脉搏次数不正常的情况下给予声光报警的脉搏检测仪。文献综述（对已有相关代表性研究成果的综合介绍与评价）目前，常用的脉搏测量设备大多是集中式控制,设备体积较大、使用不方便、价格昂贵、可管理性差，只适用于医疗单位，无法进入普通民众的家庭。对于广大的家庭而言，他们需要的是价格低廉，携带方便，测量方法简单，数据可靠的脉搏检测仪。现在已经有很多人开始往这个方向研究了。有基于应变电测的原理设计的脉搏测量装置，采用悬臂梁结构式弹性元件，使弹性元件随着人体脉搏的跳动而发生微小形变。此时，粘贴在弹性元件上的电阻应变片发生变形，其电阻值发生相应变化。通过电桥将电阻变化转换成电压信号，最后进入单片机系统处理。这种脉搏检测装置极大的降低了生产成本，缩小设备的体积，在很大的程度上解决了价格低廉，携带方便，测量方法简单的问题。这个研究成果虽然相对那些大设备有了很大的进步，但是，要想满足广大家庭的需求还存在不足。这个装置测量的位置是在手腕上，采用悬臂梁结构式弹性元件获取脉搏信号，在固定脉搏传感器时由于弹性元件的拉伸程度不一样会引起人为的误差，影响后面的测量数据的准确度，而且测量方法还是不够方便。还有就是基于PVdF 压电薄膜脉搏传感器的脉搏测量装置。该装置的优点是膜轻且柔韧,易于制备,与人体组织的阻抗耦合性好,能紧贴皮肤,使得脉搏信号通过薄膜而不失真。另外由于薄膜类似于人类皮肤,可以制作仿生触觉传感器。机械品质因素低,阻尼小,密度低,具有宽带特性,能满足脉搏信号的频率特性。人体的脉搏频率非常低,约为0154 Hz ,一般情况下为1 Hz左右。由于PVdF 膜的柔性及其厚度方向伸缩振动的谐振频率很高,使得在很宽范围内有平坦的频率响应(响应范围是011 - 100 MHz) 。因此,从理论上讲,PVdF 换能器能检测微弱低频的脉搏信号。该设备虽然解决了数据可靠性的问题，但是他的价格昂贵，设备体积叫大不方便携带，只适合医生使用。而基于光电式脉搏传感器的脉搏检测仪是通过手指指尖获取脉搏信号。以单片机作为核心，结合光电式脉搏传感器和信号调理电路设计出来的脉搏检测仪，体积小，成本低，测量方便可靠，适合于家庭研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）系统的硬件设计：键盘控制电路报警灯光指示电路声音报警电路单 片 机电源电路1）硬件系统的示意图显示电路脉搏信号拾取和调理电路图1 硬件系统示意图2)信号拾取和信号调理为了能节省成本，而且满足装置体积小，测量方便的要求，我采用透光式的光电式脉搏传感器来拾取脉搏信号，测量部位在手指。通过低通滤波电路和两级放大电路对信号进行放大，再通过A/D转换将模拟信号转换为数字信号，最后进入单片机信号输入端。3）键盘控制和显示键盘电路是用来控制和设定人在不同状态下的脉搏的参考值，同时也可以社定测量的时间。经过单片机处理后，通过LCD1602实时显示脉搏跳动次数，并且在规定的测量时间结束后显示被测粗略的健康状况。4）声光报警当测量结束后，被测数据不正常时，通过缝鸣器进行声音报警，再加上发光二极管闪烁进行灯光报警。研究进程安排3.5-3.16 搜集设计所需的相关资料3.17-3.30 设计方案,选择所需元器件3.31-4.2 购买元器件4.3-4.13 设计电路,进行编程4.14-4.20 进行仿真4.21-4.27 硬件制作4.28-5.11 软件设计5.12-5.18 调试5.19-6.1 写毕业论文主要参阅文献1）杨金红,林咏海.指夹式光电脉搏传感J.科技信息，2009年，36期：87+90.2）王国力,赵子婴,白金星.PVdF 压电薄膜脉搏传感器的研制J.传感技术学报, 2004年,第4 期：688-692.3）戴君伟,王博亮.光电脉搏传感器的研制和噪声分析N.现代电子技术,2006 年,第2 期：78-80+90.4）张珣，周杰.光电脉搏传感器的设计与改进J.中国医疗器械杂志，2009 年， 33 卷（第 5 期）：344-346.5）段颖康. 数字式血压脉搏检测仪的实现J. 微电子技术，2003年，31卷（第1期）：57-59+64.6）李珍，刘琳琳.基于光电式脉搏传感器的脉搏信号获取J.中国医疗器械信息，2008年，第14卷：第11期：19-20+57.7）康华光 ，陈大钦.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2004:277-369.8）阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2007:215-336.9）潭浩强.C程序设M.北京：清华大学出版社，2005:69-202.10）谈世哲.Protel DXP 2004电路设计与典型范例.北京：电子工业出版社，2003:25-230.11）何宏，龚威，田志宏.单片机原理与接口技术.北京：国防工业出版社，2006:103-168.12）许瑞庆.脉搏检测系统设计及其信号处理算法研究D.南京：南京信息工程大学，2008.13）Huai Yongjin and Han Zhengsheng .Design of a High Precision Array Pulse Sensor in TCMJ. 半导体学报,2008年，04期：701-705.14） P Kumar, S Reddy, D Kulkarni, C Raghvendra, SK Pranav, N Thakur, U Jadhav and A Tendolkar .Use of pulse oximeter for determining distal perfusion in neonates & infants with suspected vascular compromiseJ. Indian Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, 2003年,19卷（ 第3号）135-157.15）M. Cecconi, J. Wilson and A.