目的:为解决传统听诊器存在距离限制、在高噪声或严重病变情况下无法准确确定心音信号的起始位置等问题,设计一种蓝牙听诊系统.方法:该系统主要包括手持设备端(下位机)、个人计算机或蓝牙耳机设备(上位机).其中手持设备端以STM32F103C8单片机为核心,主要包括心音信号采集单元、心电信号采集单元和蓝牙传输单元.手持设备端的软件采用嵌入式系统uC/OS Ⅱ控制调配各任务线程;上位机端软件基于MATLAB和C#平台设计,实现信号存储、显示及基本的数字信号分析.结果:经验证,采用该系统采集的健康志愿者的心音信号成分清晰,采集的患者志愿者的心音信号中心音几乎被湮没,信号中存在大量病变杂音.结论:该蓝牙听诊系统可实现对心音信号的采集、处理及分析,进一步优化后有望应用于日常医疗、军事卫勤、公共卫生、心音听诊教学等多个领域.

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.

目的为解决目前膝关节康复设备便捷性差、医疗成本高、普适性不强等问题,该文设计了一种便携式膝关节康复智能轮椅.方法通过对膝关节结构与康复机理分析,设计电推杆驱动式康复机构,采用模块化思想设计多功能模块,搭配STM32单片机,实现车体与各功能模块的控制,利用SolidWorks软件建立三维模型,结合Adams和Ansys仿真软件对膝关节康复机构及核心零部件进行运动学与静力学分析.最后,搭建实物样机对实际使用性能进行验证.结果经实物样机测试得出,膝关节摆杆实际角度为15.1°～88.9°,摆杆角速度为-7.9～8.1°/s,摆杆角加速度为-4.2～1.6°/s2,电动推杆推力范围为-82.6～153.1 N,载荷踏板最大形变量约为1.7 mm,腿托最大形变约为1.5 mm.结论膝关节康复式智能轮椅能够满足各项设计功能,实际性能符合设计准则,验证了结构设计的合理性与可行性.

目的:针对传统尿常规检测存在的问题,设计一种尿液样品量自动检测及收集装置.方法:该装置主要由主控系统、检测系统、提示系统和抓取及移动系统组成.主控系统由2个STM32单片机和复位开关组成;检测系统由称重模块、红外模块以及指示灯组成,其尿液样品量自动检测算法采用Keil5平台开发;提示系统由固定于箱体背板的语音模块实现语音播报;抓取及移动系统由导轨驱动电动机、光电开关以及电动夹爪组成,其中导轨驱动电动机采用86CM型步进电动机.结果:该装置检测尿液样品是否合格的准确率高达99.44％,且能将合格的样品自动快速收集于试管托架中.结论:该装置能够实现对尿液样品量的自动检测和合格样品的自动收集,可以有效提高检测的精准性及检测效率.

目的:设计基于体积测量的病人尿量自动监测装置,以实现对患者尿量的准确、稳定、便捷监测.方法:该监测装置采用分治法设计,由单片机控制模块、尿液分段模块、液位检测模块、电磁阀驱动模块、数据显示模块、传输模块、存储模块、电源管理模块等组成.其中,单片机控制模块由STM32F103C8T6单片机及其外围电路构成,负责控制所有外围模块的工作流程和尿量计算处理;尿液分段模块由2个电磁阀、2个液位检测电极、1个集液管组成,主要功能是将患者排出的尿液划分为固定体积;液位检测模块由2个电阻和1个电容构成,用以判断集液管内的尿液充盈与排空状况;电磁阀驱动模块的芯片采用DRV8870全桥驱动芯片.结果:该监测装置可实现对患者尿量的准确、自动监测,可克服尿液密度及尿袋方位等因素变化对尿量监测的影响.结论:该监测装置使用方便、测量准确、稳定可靠,可为医生判断病情及调整治疗方案提供准确的尿量数据,具有一定的实用价值.

目的 针对目前下肢康复训练设备适配性、训练效果不佳的现状,设计一种可供手术患者、脑血栓患者及下肢残疾人士踝关节康复的智能辅助轮椅.方法 通过对人体踝关节结构和运动特性进行分析,设计踝关节康复机构的整体结构,搭配STM32F103单片机设计控制电路;基于CATIA软件建立三维模型,结合Adams仿真软件搭建平台进行动力学分析;利用ANSYS软件,对辅助轮椅核心零件进行静力学分析,验证结构设计的可行性;选型、装配并搭建实物样机,对实体样机的各项功能与实际性能进行测试.结果 通过仿真分析,踝关节康复机构符合设计标准.实际踝关节纵向可翻转角度为-24.6°～13.5°,横向翻转角度为-19.6°～19.5°,踝关节翻折速度为5.8～6.7 °/s,踝关节扭动速度约为7.6 °/s,踝关节翻折运动扭矩约为20 N·m,外展运动所需扭矩约为17.2 N·m.结论 该踝关节康复智能辅助轮椅可实现行走、升降、智能辅助等功能.通过仿真分析及实验测试,轮椅的各项功能均可实现,各项参数指标均符合设计标准,验证了多功能踝关节康复轮椅设计的安全性与合理性.

该文设计了一种基于STM32F103VC单片机的多功能便携式自动体外除颤仪.该除颤仪主要实现了除颤和心电分析功能,并根据临床实际需要实现了信息存储、信息传输、使用记录本地查询、除颤过程LCD显示及语音提示、利用除颤电极进行人体阻抗测量,心电采集等功能.设计与实现了基于过阻尼二阶放电电路的双相波除颤仪的放电模块,并且利用双核技术完成了基于PIC24FJ256DA210芯片控制的实时除颤信息LCD显示及语音提示模块.

目的:针对药箱对温湿度精度要求高的特点,设计一种家庭药箱温湿度自动调控系统.方法:该系统主要由单片机控制电路(STM32F103)、步进电动机驱动器(DRV8834)、温湿度传感器(DHT11)、半导体制冷片(TEC)、微型加湿器、微型抽湿机、显示触摸屏和电源组成.通过将温湿度传感器所测量的温湿度数值反馈到主控制芯片,利用数字PID(proportion-integration-differentiation)算法及Smith预估算法计算相关参数,实时进行脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)来控制步进电动机驱动器的使能,从而驱动半导体制冷片、微型加湿器及微型抽湿机,对药箱内的温湿度进行实时调控.结果:该系统可将药箱内环境的温湿度实时自动调节到设定范围,温、湿度可设定范围分别为0～50℃、20％～90％.结论:该系统满足了药物存放环境对温湿度的严格要求,使药物的疗效得到了有效的保证,实用性较强.

目的 根据多交变磁场源电磁定位理论,设计用于电子胶囊磁感定位的数字信号处理电路,以减小电子胶囊的体积与功耗.方法 基于STM32单片机,使用快速数字滤波、峰值检测、频率检测等软件算法替代模拟滤波、峰值检测、比较电路等模拟硬件电路.结果 实验结果表明,数字信号处理系统的峰值检测和频率检测平均相对误差分别为1.51％和0.28％,可编程放大器的理论放大倍数与实际放大倍数线性关系基本一致,其平均比例差值为4.51 dB.结论 设计的数字信号处理系统可以替代部分模拟硬件电路,为减少电子胶囊的体积和功耗提供了基础.

目的 设计一台便携式的生物阻抗相位角测量系统,用于分析人体各身体成分及营养状况.方法 为提高测量仪精度和数据分析能力,采用八电极分段阻抗测量方法,通过计算即可得到身体分段的阻抗.采用TI公司生产的AFE4300高集成度前端方案,以为提高便携性和测量精度.该测量仪主要分为6个部分,分别是AEF4300芯片集成前端、STM32单片机电路、有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)显示器、电池及电源电路、USB数据传输电路及Flash数据存储器.其中,AFE4300集成前端实现电极的驱动与测量、ADC转换和IQ解调等功能;STM32单片机用于控制整个测量仪;OLED显示器进行数据显示;电池及电源电路通过低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO)技术实现并采用锂电池供电;USB数据传输电路实现数据的上传和锂电池的充电功能;Flash数据存储器用于存储测量数据和校准数据.结果 通过对人体阻抗RC三元件模型的测量验证,该测量仪在阻抗模测量和相位角测量方面的误差分别低于2％和4％.通过对志愿者实测,测量时间约为30 s,符合相关文献数据.结论 该测量仪的精度和测量速率都可以满足实用化要求,具有一定的市场价值.