基本信息
- 項目名稱:
- 基于USB的便攜式人體呼吸(心跳)門控設(shè)備
- 小類:
- 信息技術(shù)
- 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(shè)備。該設(shè)備由模擬信號接口單元、數(shù)字控制單元、USB接口單元以及計算機數(shù)據(jù)處理軟件組成,其中以51系列單片機為核心控制器。該設(shè)計在國內(nèi)屬于首創(chuàng),在數(shù)據(jù)處理方面具有較高的實時性與智能性。設(shè)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(yīng)用前景。
- 詳細介紹:
- 我們的設(shè)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?shù)接嬎銠C,由處理軟件對數(shù)據(jù)進行實時分析處理,得到人體呼吸(或心跳)的特征參數(shù),反饋到該設(shè)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(shè)備克服了目前國內(nèi)呼吸(心跳)門控設(shè)備的不足,具有體積小、成本低、使用方便、準確度高等特點,經(jīng)濟效益明顯。隨著我國醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,該設(shè)備具有良好的應(yīng)用前景。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本項目在于研制一種便攜式人體呼吸(心跳)門控設(shè)備,該設(shè)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(shù)據(jù)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(shè)備克服了目前國內(nèi)呼吸(心跳)門控設(shè)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?qū)崟r、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(shè)備與計算機相結(jié)合,實現(xiàn)呼吸(心跳)門控功能;2、門控設(shè)備與計算機之間通過USB進行數(shù)據(jù)傳輸;3、實時性強、智能性高的呼吸(心跳)數(shù)據(jù)處理算法;4、門控設(shè)備體積小,成本低;5、門控設(shè)備由USB供電,無需外部電源。 關(guān)鍵技術(shù):1、單電壓條件下,呼吸信號或心跳信號的精密放大與調(diào)理;2、高速而穩(wěn)健的USB數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分析算法。 主要技術(shù)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(xué)性、先進性
- 與國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)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(shù)據(jù)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(dāng)今流行的計算機通信方式,技術(shù)比較成熟。 二、加入實時控制算法,大量減少人工干預(yù),提高了設(shè)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(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)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(shù),反饋給門控設(shè)備以輸出標示呼吸(心跳)平緩期的觸發(fā)信號。該設(shè)計方案能夠?qū)崟r、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(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 樣品,圖紙,圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)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(diào)理,要求精密度高、失真小。目前業(yè)內(nèi)有許多能用的運算放大器以及相關(guān)的成熟電路,可以作為設(shè)計的參考。門控設(shè)備與計算機之間通過USB相連接。關(guān)于人體呼吸與心跳的生電信號,通過學(xué)習(xí)相關(guān)文獻,先開發(fā)數(shù)據(jù)分析處理算法,待合適后,用VC語言編制數(shù)據(jù)處理軟件。設(shè)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(shè)備在實驗室調(diào)試完畢,性能滿足預(yù)定要求后,可以在醫(yī)院或生產(chǎn)商的核磁共振成像系統(tǒng)上測試,以進一步完善設(shè)計,達到實際可用的效果。隨著我國醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,該設(shè)備具有良好的應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)所使用的呼吸(心跳)門控,大部分是進口產(chǎn)品,價格昂貴。少數(shù)的自研產(chǎn)品,數(shù)據(jù)傳輸一般采用RS-232串口,通信速率很低,數(shù)據(jù)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(yù)。這造成使用上不方便、可靠性低,也影響成像的質(zhì)量。