摘 要:
介紹了一種用于多生命參數(shù)病人監(jiān)護(hù)儀中的呼吸檢測(cè)電路。它采用呼吸阻抗法原理,利用心電電極采集呼吸波信號(hào),并將呼吸波信號(hào)送入80c196單片機(jī)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),計(jì)算出呼吸頻率,同時(shí)在LCD上顯示。
隨著傳感技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展,病人監(jiān)護(hù)儀正廣泛應(yīng)用于臨床監(jiān)護(hù)中。傳統(tǒng)的監(jiān)護(hù)儀由于監(jiān)護(hù)參數(shù)單一,功能簡(jiǎn)單,體積較大而僅局限于手術(shù)過程和ICU病房的監(jiān)護(hù),限制了其使用價(jià)值,不能滿足所有臨床科室的使用。為此,我們開發(fā)了一套小型化、低功耗的多生命參數(shù)病人監(jiān)護(hù)儀,它能長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)病人的心電(ECG)、呼吸(RESP)、血氧飽和度(SPO2)、血壓(BP)和體溫(Temp)。異常情況下,如導(dǎo)聯(lián)脫落,能自動(dòng)報(bào)警提醒醫(yī)生注意。同時(shí),該設(shè)備還能通過RS232接口實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通訊,并逐步實(shí)現(xiàn)多臺(tái)病人監(jiān)護(hù)儀的網(wǎng)絡(luò)化,以滿足所有臨床科室的應(yīng)用需要。
1 監(jiān)護(hù)儀用呼吸檢測(cè)電路原理
監(jiān)護(hù)儀用呼吸檢測(cè)電路是利用呼吸阻抗法原理。它借用測(cè)量心電的胸部監(jiān)護(hù)電極,采用高頻激勵(lì)脈沖使呼吸波信號(hào)調(diào)制在其之上,然后對(duì)被調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、放大、濾波,獲得清晰、穩(wěn)定的呼吸曲線,電路原理框圖如圖1所示。
圖1中的LL和RA分別代表心電電極中的左腹部電極和右上胸電極。EN是控制信號(hào),由80C196C單片機(jī)控制。當(dāng)EN是低電平時(shí),高頻激勵(lì)脈沖發(fā)生電路不產(chǎn)生脈沖,本電路不工作;當(dāng)EN為高電平時(shí),高頻激勵(lì)脈沖發(fā)生電路將高頻激勵(lì)電壓通過心電電極LL和RA加在人體上,注入安全電流,而兩電極之間由于呼吸產(chǎn)生的阻抗變化所引起的電信號(hào)就調(diào)制在高頻激勵(lì)脈沖之上。該調(diào)制信號(hào)經(jīng)過解調(diào)、放大、濾波以后所得到呼吸波信號(hào)RESP。最后將RESP信號(hào)送入 CPU,由CPU計(jì)算出呼吸頻率。為了保證病人的電氣安全,該電路采用高能電池供電,故不需要光電隔離電路耦合。
2 高頻激勵(lì)電壓發(fā)生電路原理
如圖2所示,EN是控制系統(tǒng)送來的呼吸測(cè)量使能信號(hào),當(dāng)不需要檢測(cè)呼吸信號(hào)時(shí),控制系統(tǒng)將EN置為低電平,D觸發(fā)器不工作,輸出Q和Q保持高或低電平,由于電容C的隔直作用,此時(shí)沒有激勵(lì)電壓加于人體,當(dāng)需要檢測(cè)呼吸信號(hào)時(shí),EN置為高電平,D觸發(fā)器對(duì)振蕩器產(chǎn)生的125kHz方波進(jìn)行二分頻,得到5V (或-5V)的62.5kHz的方波。在方波的每個(gè)周期中,C3,C4通過LL和RA之間的人體電阻即呼吸阻抗Rb及R3,R4兩個(gè)固定電阻充放電,其等效電路圖如圖3所示。
圖中Rb為人體阻抗,由生物阻抗的頻散理論可知,在62.5kHz附近頻帶,人體阻抗呈近似純電阻特性,幾乎無膜電容影響,10Ω~10kΩ量級(jí)。?。? =R4=30kΩ,C3=C4=1000pf。這樣,流經(jīng)人體的最大電流約為0.08mA,屬于安全電流范圍,并且該電路的時(shí)間常數(shù)τ約為32μs,而方波周期T約為16μs。故每次充放電都不完全,A1、B1二點(diǎn)電位,其波形圖見圖4。
由于呼吸使胸廓擴(kuò)張使得Rb按呼吸頻率變化,其變化范圍0.1~0.3Ω,相對(duì)Q來說為慢變信號(hào),則在每個(gè)Rb的變化周期內(nèi),隨著Rb的變化引起的等效電路時(shí)間常數(shù)的微弱變化使得B1,B2點(diǎn)電位隨Rb的變化而變化,并且每一瞬間B1與B2點(diǎn)的電位差的絕對(duì)值Ub(t)與Rb成正比。這樣呼吸信號(hào)Ub (t)就相當(dāng)于調(diào)制在62.5kHz的載波上,調(diào)制方式為調(diào)幅。從而與電頻的心電信號(hào)相區(qū)別。只要能夠獲取Ub(t)的波形,就可以得到呼吸波信號(hào)。
3 前置放大器
如前所述,心電信號(hào)和調(diào)制有呼吸信息的高頻脈沖信號(hào)均從心電電極(LL和RA)上提取。由于心電信號(hào)和呼吸信號(hào)都非常微小,因此在解調(diào)和濾波之前應(yīng)先將小信號(hào)放大,以便于解調(diào)和濾波。這部分工作由前置放大器完成。
根據(jù)心電信號(hào)和呼吸信號(hào)的特點(diǎn),要求前置放大器應(yīng)具有低噪聲、低漂移、低功耗、高共模抑制比的性能。為此,筆者選用了AD620作為前置放大器。如圖5所示。
4 解調(diào)處理電路
經(jīng)過AD620前置放大輸出的信號(hào)中,含有呼吸信號(hào)經(jīng)調(diào)幅調(diào)制后的信號(hào)。為了獲得人體呼吸阻抗的信息,需要將該信號(hào)解調(diào)。這一部分的工作就由解調(diào)處理電路來完成。解調(diào)電路采用二極管檢波電路。
圖6為全波整流電路,也稱絕對(duì)值電路。它由半波整流電路和加法電路組成。其調(diào)幅檢波是利用二極管的單向?qū)ㄐ浴?/div>
當(dāng)VI>0時(shí),D1導(dǎo)通,D2截止,電壓VA=-VI,此時(shí)整流電路輸出電壓Vo=VI;
當(dāng)VI<0時(shí),D1截止,D2導(dǎo)通,電壓VA=0,此時(shí),整流過程與A1無關(guān),整流電路的輸出電壓Vo=-VI>0。
由此可見,該電路的輸出Vo=|Vi|,可單邊檢出調(diào)制信號(hào)。
5 放大濾波電路
含有人體呼吸阻抗信息的信號(hào)經(jīng)解調(diào)后,含有大量的直流分量和高頻噪聲,需要進(jìn)行高通和低通濾波。同時(shí),經(jīng)解調(diào)后的信號(hào)僅為毫伏級(jí),故需進(jìn)一步放大處理。為此,該部分設(shè)計(jì)框圖如圖7所示。
濾波電路采用了無源RC高通和BUTTERWEALTH二階低通。放大采用了兩級(jí)放大。
以上介紹的多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀用呼吸檢測(cè)電路已經(jīng)與心電檢測(cè)電路相級(jí)聯(lián),經(jīng)過對(duì)4組不同年齡、性別的樣本實(shí)驗(yàn)證明,該電路能夠?qū)崟r(shí)顯示出清晰,穩(wěn)定的呼吸波 RESP信號(hào),并且同心電信號(hào)部分互不干擾。該電路具有低功耗、便攜、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn),完全滿足多參數(shù)生命監(jiān)護(hù)儀用要求。在該監(jiān)護(hù)儀中,將RESP信號(hào)經(jīng)過整形后送入80C196單片機(jī)的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),計(jì)算出呼吸頻率,并與相應(yīng)的軟件相匹配實(shí)現(xiàn)儀器的人工智能,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)病人的呼吸信號(hào),在LCD顯示器上實(shí)時(shí)顯示呼吸頻率以及在呼吸異常時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)警等監(jiān)護(hù)要求。
欲知詳情,請(qǐng)下載word文檔
下載文檔
本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
關(guān)鍵字:
驅(qū)動(dòng)電源
在工業(yè)自動(dòng)化蓬勃發(fā)展的當(dāng)下,工業(yè)電機(jī)作為核心動(dòng)力設(shè)備,其驅(qū)動(dòng)電源的性能直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中,反電動(dòng)勢(shì)抑制與過流保護(hù)是驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的兩個(gè)環(huán)節(jié),集成化方案的設(shè)計(jì)成為提升電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能的關(guān)鍵。
關(guān)鍵字:
工業(yè)電機(jī)
驅(qū)動(dòng)電源
LED 驅(qū)動(dòng)電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”,其穩(wěn)定性直接決定了整個(gè)照明設(shè)備的使用壽命。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,LED 驅(qū)動(dòng)電源易損壞的問題卻十分常見,不僅增加了維護(hù)成本,還影響了用戶體驗(yàn)。要解決這一問題,需從設(shè)計(jì)、生...
關(guān)鍵字:
驅(qū)動(dòng)電源
照明系統(tǒng)
散熱
電動(dòng)汽車(EV)作為新能源汽車的重要代表,正逐漸成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件,其性能直接影響到電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和...
關(guān)鍵字:
電動(dòng)汽車
新能源
驅(qū)動(dòng)電源
在現(xiàn)代城市建設(shè)中,街道及停車場(chǎng)照明作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市的公共安全、居民生活質(zhì)量和能源利用效率。隨著科技的進(jìn)步,高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)逐漸取代傳統(tǒng)光源,成為大功率區(qū)域...
關(guān)鍵字:
發(fā)光二極管
驅(qū)動(dòng)電源
LED
在LED照明技術(shù)日益普及的今天,LED驅(qū)動(dòng)電源的電磁干擾(EMI)問題成為了一個(gè)不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會(huì)影響LED燈具的正常工作,還可能對(duì)周圍電子設(shè)備造成不利影響,甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此,采取有效的硬件措施來解決L...
關(guān)鍵字:
LED照明技術(shù)
電磁干擾
驅(qū)動(dòng)電源
開關(guān)電源具有效率高的特性,而且開關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機(jī)重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動(dòng)電源
關(guān)鍵字:
LED
驅(qū)動(dòng)電源
開關(guān)電源
LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
關(guān)鍵字:
LED
隧道燈
驅(qū)動(dòng)電源
LED驅(qū)動(dòng)電源在LED照明系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。由于LED具有節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn),使得LED照明在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,LED的電流、電壓特性需要特定的驅(qū)動(dòng)電源才能正常工作。本文將介紹常用的LED驅(qū)動(dòng)電...
關(guān)鍵字:
LED驅(qū)動(dòng)電源
led照明
LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
關(guān)鍵字:
LED
驅(qū)動(dòng)電源
高壓工頻交流
崧盛股份9日發(fā)布投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表,就植物照明發(fā)展趨勢(shì)、行業(yè)壁壘等問題進(jìn)行分享。植物照明未來市場(chǎng)需求廣闊崧盛股份指出,植物照明將會(huì)走向長(zhǎng)期產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。主要原因有三:第一,LED植物照明賦能終端種植更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于LE...
關(guān)鍵字:
崧盛股份
驅(qū)動(dòng)電源
在當(dāng)今高度發(fā)展的技術(shù)中,電子產(chǎn)品的升級(jí)越來越快,LED燈技術(shù)也在不斷發(fā)展,這使我們的城市變得豐富多彩。 LED驅(qū)動(dòng)電源將電源轉(zhuǎn)換為特定的電壓和電流,以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。通常情況下:LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流電(即...
關(guān)鍵字:
LED
驅(qū)動(dòng)電源
高壓直流
人類社會(huì)的進(jìn)步離不開社會(huì)上各行各業(yè)的努力,各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力,其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成,比如LED電源。
關(guān)鍵字:
LED
驅(qū)動(dòng)電源
低壓直流
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,LED技術(shù)也在不斷發(fā)展,為我們的生活帶來各種便利,為我們提供各種各樣生活信息,造福著我們?nèi)祟悺ED驅(qū)動(dòng)電源實(shí)際上是一種電源,但是它是一種特定的電源,用于驅(qū)動(dòng)LED發(fā)射帶有電壓或電流的光。 因此,LE...
關(guān)鍵字:
LED
驅(qū)動(dòng)電源
電流
LED燈作為一種新型節(jié)能和無污染光源,由于其特有的發(fā)光照明特性,在現(xiàn)代照明應(yīng)用中發(fā)揮著革命性的作用。作為 LED 照明產(chǎn)業(yè)鏈中最為核心的部件之一,LED 驅(qū)動(dòng)電源的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)所存在的可靠性低、成本高等典型問題一直制約著...
關(guān)鍵字:
多路
LED
驅(qū)動(dòng)電源
隨著社會(huì)的快速發(fā)展,LED技術(shù)也在飛速發(fā)展,為我們的城市的燈光煥發(fā)光彩,讓我們的生活越來越有趣,那么你知道LED需要LED驅(qū)動(dòng)電源嗎?那么你知道什么是LED驅(qū)動(dòng)電源嗎?
關(guān)鍵字:
LED
開關(guān)電源
驅(qū)動(dòng)電源
早前有新聞稱,Cree在2018年開始宣布轉(zhuǎn)型高科技半導(dǎo)體領(lǐng)域,并一邊逐漸脫離照明與LED相關(guān)業(yè)務(wù),一邊持續(xù)投資半導(dǎo)體。在今日,Cree宣布與SMART Global Holdings, Inc.達(dá)成最終協(xié)議,擬將LED...
關(guān)鍵字:
cree
led照明