基本信息
- 項目名稱：
- 基于USB的便攜式人體呼吸（心跳）門控設備
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 我們提出了一種基于USB的便攜式人體呼吸（心跳）門控設備。該設備由模擬信號接口單元、數字控制單元、USB接口單元以及計算機數據處理軟件組成，其中以51系列單片機為核心控制器。該設計在國內屬于首創(chuàng)，在數據處理方面具有較高的實時性與智能性。設備體積小、成本低、使用方便，無需外部電源，具有較高的實用價值和應用前景。
- 詳細介紹：
- 我們的設備功能為：對傳感器獲取的人體呼吸（或心跳）信號進行采樣，通過USB接口傳輸到計算機，由處理軟件對數據進行實時分析處理，得到人體呼吸（或心跳）的特征參數，反饋到該設備，控制發(fā)生標示呼吸（或心跳）平緩期的觸發(fā)信號，以配合臨床診斷上核磁共振成像或者X-CT的成像掃描功能。 我們所研制的設備克服了目前國內呼吸（心跳）門控設備的不足，具有體積小、成本低、使用方便、準確度高等特點，經濟效益明顯。隨著我國醫(yī)學影像產業(yè)的迅速發(fā)展，該設備具有良好的應用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本項目在于研制一種便攜式人體呼吸（心跳）門控設備，該設備集成呼吸門控與心跳門控功能，分別采集呼吸傳感器或心跳傳感器傳來的呼吸或心跳信號，通過USB接口與計算機之間通信，通過計算機進行數據處理，控制發(fā)生標示呼吸或心跳平緩期的觸發(fā)信號，輔助實現(xiàn)成像的掃描。所研制的設備克服了目前國內呼吸（心跳）門控設備的不足，具有體積小、成本低、使用方便、準確度高等特點，能夠實時、精確地定位人體呼吸（心跳）的平緩期，滿足成像掃描的需要。創(chuàng)新點：1、采用門控設備與計算機相結合，實現(xiàn)呼吸（心跳）門控功能；2、門控設備與計算機之間通過USB進行數據傳輸；3、實時性強、智能性高的呼吸（心跳）數據處理算法；4、門控設備體積小，成本低；5、門控設備由USB供電，無需外部電源。 關鍵技術：1、單電壓條件下，呼吸信號或心跳信號的精密放大與調理；2、高速而穩(wěn)健的USB數據傳輸；3、低功耗，總功率小于2W；4、實時性強、準確度高的呼吸（心跳）數據分析算法。 主要技術指標：1、實現(xiàn)呼吸門控與心跳門控； 2、輸入信號幅度動態(tài)范圍：-50dBm～-16dBm；3、信號采樣速率大于100sps，采樣字長大于等于 12bit；4、USB通信速率：12Mbps；5、平緩期時間誤差：±5%；6、供電方式：USB。
科學性、先進性
- 與國內現(xiàn)有產品相比，本作品具有以下優(yōu)點： 一、USB（通用串行總線）代替RS-232串口實現(xiàn)單片機與PC機之間的數據傳輸。 USB優(yōu)點：通信速率高，達到12Mbps；支持多點接入與熱插拔；自行供電；器件成本低。 USB(通用串行總線)是當今流行的計算機通信方式，技術比較成熟。 二、加入實時控制算法，大量減少人工干預，提高了設備的實時性和智能性。 通過對呼吸（心跳）信號的采集，在USB高速數據傳輸的基礎上，計算機執(zhí)行高性能的呼吸（心跳）信號處理算法，解析其特征參數，反饋給門控設備以輸出標示呼吸（心跳）平緩期的觸發(fā)信號。該設計方案能夠實時、精確地定位人體呼吸（心跳）的平緩期，滿足成像掃描的需要。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 專利權轉讓
作品可展示的形式
- 樣品，圖紙，圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 本作品通過選擇合適的單片機，可以保證較高的處理速度。單電壓條件下的信號放大與調理，要求精密度高、失真小。目前業(yè)內有許多能用的運算放大器以及相關的成熟電路，可以作為設計的參考。門控設備與計算機之間通過USB相連接。關于人體呼吸與心跳的生電信號，通過學習相關文獻，先開發(fā)數據分析處理算法，待合適后，用VC語言編制數據處理軟件。設備軟硬件初步完成后，與傳感器相連接，進行大量實驗，逐步達到最佳的效果。設備在實驗室調試完畢，性能滿足預定要求后，可以在醫(yī)院或生產商的核磁共振成像系統(tǒng)上測試，以進一步完善設計，達到實際可用的效果。隨著我國醫(yī)學影像產業(yè)的迅速發(fā)展，該設備具有良好的應用前景。
同類課題研究水平概述
- 國內所使用的呼吸（心跳）門控，大部分是進口產品，價格昂貴。少數的自研產品，數據傳輸一般采用RS-232串口，通信速率很低，數據處理能力較差，難以保證成像掃描所需要的實時性與智能性，在較大程度上依賴操作人員的干預。這造成使用上不方便、可靠性低，也影響成像的質量。
