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基于STM32的自动体外除颤器系统设计与实现

基于STM32的自动体外除颤器系统设计与实现

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作者：李煜晨西安邮电大学

学位级别：硕士

据统计,我国每年约有50万以上的人猝死于突发性心脏骤停(SCA),医学研究证明,病人若在发生突发性心脏骤停的最初几分钟内接受到电除颤抢救后,存活的机率将大大提高。由于病人发病的不确定性以及所处的场合,所以需要一种便携式,并便于非... 详细信息

据统计,我国每年约有50万以上的人猝死于突发性心脏骤停(SCA),医学研究证明,病人若在发生突发性心脏骤停的最初几分钟内接受到电除颤抢救后,存活的机率将大大提高。由于病人发病的不确定性以及所处的场合,所以需要一种便携式,并便于非医护人员操作的除颤器来完成急救工作。自动体外除颤器(Automated External Defibrillator,简称AED)是一种现场急救电除颤设备,可以现场实时采样监测病人的心电,对心电进行实时分析,给出是否需要为病人给予电除颤指示。这种除颤设备缩短了抢救患者的宝贵时间,提高了抢救成功率。本文的主要工作是自动体外除颤器系统的设计与实现,分为以下几点：首先,根据除颤器基本原理,设计了自动体外除颤器系统的整体结构方案,依据该方案,简单描述了系统所要实现各个模块电路的功能需求,并分析了它们之间的关系。从四个方面因素综合考虑,对系统最核心的部分处理器—STM32F429BIT6给出了选择原由。其次,根据系统对各个模块电路的功能需求,分析其电路原理,依次完成了：微控制器最小系统电路、高压充电电路、除颤放电电路、心电信号采集电路、经胸阻抗检测电路、人机交互模块电路、WIFI无线模块接入电路的设计及实现。再次,研究了根据除颤能量计算高压储能电容充电电压的算法、心室纤颤的检测算法。对经胸阻抗检测电路建立等效模型,使用算法解决了AD5933测量小阻抗时精确度低的问题。定时调整除颤放电回路中的内部电阻,克服了除颤电流按指数形式快速下降的问题。完成了系统整体运行,高压充电、双相波除颤放电、经胸阻抗检测等算法的设计流程和软件编程。最后,设计PCB制板图,完成了系统软硬件调试、测试;给出了详细的调试流程,以及系统中关键部分高压充电测试、除颤放电过程测试的详细说明;提出了一种使用示波器测量双相波除颤放电能量的方法。测试结果表明：系统的高压充电电压误差小于3%,除颤双相波电流平稳变化,无尖峰脉冲,除颤能量误差控制在14%以内,满足设计要求。下一步系统需通过动物和临床试验的验证,便可实际应用。

关键词：自动体外除颤器经胸阻抗检测高压充电双相电除颤波

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