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无创连续血压监测中信号检测与控制系统的设计与实现

无创连续血压监测中信号检测与控制系统的设计与实现

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作者：张宇电子科技大学

学位级别：硕士

血压是人体基本的生命特征参数,也是临床上重要的监测要素之一。血压监测结果给诊断疾病、观察治疗效果以及预后判断提供了十分重要的依据。现今,在手术室、重症监护室等医疗中心,常采用动脉穿刺导管法(有创法)来连续测量病人血压。但是... 详细信息

血压是人体基本的生命特征参数,也是临床上重要的监测要素之一。血压监测结果给诊断疾病、观察治疗效果以及预后判断提供了十分重要的依据。现今,在手术室、重症监护室等医疗中心,常采用动脉穿刺导管法(有创法)来连续测量病人血压。但是,使用有创法测量血压时会对人体造成损伤,受试部位容易出血或感染,并且对医生的要求较高,实际操作比较复杂,还需要专用的特殊设备。因此,相对于有创动脉血压监测,无创的、连续的、实时的血压监测具有安全、方便、感染率低等优点,能给医生和病人带来极大的方便。以扁平张力测量法来设计和实现的无创连续血压监测系统由上位机和下位机两部分组成,在系统实现过程中论文则主要完成了下位机各功能的设计和实现,具体内容如下:1.对于血压信号的采集,首先实现了动脉压力信号通过硬件电路进行放大和滤波,再使用STM32单片机完成数字信号采集。为了滤除外界干扰实现了不同的数字滤波算法:(1)针对脉冲干扰、电子元器件热噪声,论文结合中值滤波算法和加权平均滤波算法的优点,编程实现了中值加权平均滤波算法,该算法能有效滤除抖动带来的脉冲干扰和抑制电子元器件热噪声,并且能提高系统对当前采样值的灵敏度;(2)对于动脉压力波形存在的毛刺尖峰以及高频干扰,编程实现了10阶FIR低通滤波算法,该算法能进一步滤除信号采集时引入的外界干扰。2.基于扁平张力测量法原理来设计和实现了舵机控制压力传感器自动定位在脉压最大位置(动脉血管被压为扁平状态)的方案。首先设计了用于固定压力传感器的机械装置并搭建起了硬件控制平台,然后编程实现STM32单片机输出PWM(Pulse Width Modulation)信号来控制舵机带动压力传感器定位在脉压最大位置,并实现了求极值算法来计算准确的脉压值。3.为实现两个不同测量部位的切换功能,首先改进了原始的切换方案,只采用两块STM32单片机便可实现该功能。然后在单片机内完成了串口通信程序以及串口中断函数,从而实现上位机与单片机、单片机与单片机之间的通信。论文采取了一系列功能测试后,验证了无创连续血压监测系统各个功能模块运行的正确性和稳定性,可以实现无创连续实时血压监测,完成了系统设计目标。最后,本系统和电子血压计进行了血压对比实验,实验结果验证了本系统监测到的人体血压值的正确性。

关键词：无创连续血压扁平张力测量法 STM32 串口通信数字滤波算法

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