Прибор для измерения пульса - Курсовая работа

Основной причиной качественно нового этапа в развитии вычислительной техники послужило появление и широкое внедрение микропроцессорных комплектов интегральных микросхем и PIC-контроллеров. Измерение частоты пульса занимает особое место в системе самоконтроля при выполнении оздоровительных физических упражнений. Также эти приборы рекомендованы для постоянного использования людям с перебоями работы сердца. По условию технического задания выпускной квалификационной работы необходимо разработать прибор для измерения пульса. Конечно, применение ЖК-индикаторов с контроллером является более перспективным направлением разработки устройств, так как эти индикаторы управляются в последовательном коде и имеют минимальное количество управляющих выводов.Сердце млекопитающих, к которым относится и человек, состоит из 4 камер: двух предсердий, наделенных вспомогательными функциями и имеющих сравнительно тонкие стенки, и двух желудочков, несущих на себе основную нагрузку. Пример работы сердца и его электрическое отображение приведено на рисунке 1. Сердце по своей структуре и электрической активности неоднородно, поскольку сократимые элементы (миокард) и несократимые (нервы, сосуды, клапаны, жировая клетчатка) отличаются между собой различной степенью электрического ответа. На рисунке 2 изображен струнный гальванометр Виллема Эйнтховена. В современной клинической практике для регистрации ЭКС используют различные системы отведений: отведения с конечностей, грудные отведения в различных конфигурациях, ортогональные отведения (по Франку) и т.п.Как отмечалось ранее, все это позволит значительно повысить эффективность использования проектируемой системы и появляется возможность использования данного устройства не только для измерения пульса, но и времени дополнив основную программу работы контроллера. Следует отметить, однако, что разрядность линий ввода / вывода не достаточно высока для управления ЖК-индикатором. Одним из способов зарегистрировать пульс у человека это непосредственное измерение биопотенциала деятельности сердца, которое имеет следующие особенности. На вход биопульсомера поступают также помехи, вызванные изменением биопотенциала в местах контакта электродов с пальцами изза непроизвольного колебания рук. Входные помехи достаточно резко отличаются по частоте от кардиосигнала, потому усилительная часть датчика пульса представляет собой усилитель с полосой пропускания от 0,5 до 12 Гц.4.1 Экономическое обоснование разработкиНаименование Диапазон измерений, ударов/мин Погрешность измерений Питание Наличие памяти, интерфейса Цена, руб. Выбор PIC16 при разработке прибора для измерения частоты сердечных сокращений является оптимальным как по техническим показателям: · Имеющиеся в PIC16 количество портов достаточно для разработки и реализации всех заявленных функций прибора; Предлагаемый прибор имеет следующие функции: · индикация частоты сердечных сокращений; · в тренировочном режиме на дисплее показываются: - процентное соотношение текущего пульса к максимальному; Прибор для измерения частоты сердечных сокращений предназначен для измерения частоты пульса пациента.В ходе выполнения ВКР мною был разработан прибор для быстрой и достоверной индикации пульса.

Основной причиной качественно нового этапа в развитии вычислительной техники послужило появление и широкое внедрение микропроцессорных комплектов интегральных микросхем и PIC-контроллеров. Они позволили, с одной стороны, резко увеличить скорость обработки информации и объем памяти, с другой - столь же резко уменьшить размеры ЭВМ, их стоимость и энергопотребление.

Измерение частоты пульса занимает особое место в системе самоконтроля при выполнении оздоровительных физических упражнений. По частоте пульса определяют оптимальную физическую нагрузку адекватную возможностям организма.

Режим работы сердечной мышцы влияет на состояние сердечнососудистой системы и на продолжительность жизни человека. Перегрузки во время занятий спортом или эмоциональных переживаний сказываются на износе нашего «мотора» и могут вызывать различные заболевания. Чтобы не навредить себе во время физических нагрузок или активных игр, применяют пульсометр. Также эти приборы рекомендованы для постоянного использования людям с перебоями работы сердца.

В настоящее время медицинская электроника находиться на этапе своего активного развития. В разработку новой медицинской аппаратуры внедряют все новейшие разработки инженеров-электронщиков, работающих в этом направлении. С помощью современных медицинских приборов значительно повысилось качество диагностики и лечения больных.

1. Анализ поставленной задачи, актуальность

1.1 Анализ поставленной задачи импедансный плетизмография электрический сердечный

По условию технического задания выпускной квалификационной работы необходимо разработать прибор для измерения пульса. Разрабатываемый прибор должен удовлетворять следующим параметрам: - иметь жидкокристаллический дисплей;

- иметь клавиатуру для выбора режимов работы;

- иметь датчик сердечных сокращений;

- иметь USB-интерфейс для передачи показаний на ПЭВМ.

Разрабатываемая схема прибора должна быть построена с применением PIC-контроллера, и иметь минимально возможное энергопотребление. Необходимо также рассмотреть различные методы регистрации пульса.

Несомненно, наиболее значимым для выбора технического решения устройства является наличие в приборе жидкокристаллического дисплея. В частности применение жидкокристаллических индикаторов усложняет схему, но в тоже время дает минимальный ток потребления по сравнению с другими индикаторами. Усложнение схемы при применении ЖК индикаторов связанно с тем, что они требуют переменного напряжения управления.

При разработке этого вопроса возможны два решения это использования ЖК-индикаторов со встроенным контроллером или использовании простых ЖК-индикаторов.

Конечно, применение ЖК-индикаторов с контроллером является более перспективным направлением разработки устройств, так как эти индикаторы управляются в последовательном коде и имеют минимальное количество управляющих выводов. Но на сегодняшний день использование таких индикаторов сильно повысит стоимость прибора.

Если использовать в качестве дисплея простые ЖК-индикаторы, то возникает необходимость ставить дополнительные микросхемы для управления индикаторами. При таком подходе к решению этого вопроса необходимо минимизировать количество управляющих линий ввода вывода. Это конечно приведет к усложнению схемы прибора, но зато снизит его стоимость.

Применение PIC-контроллера дает нам возможность расширять сферы применения прибора. То есть, не меняя принципиальной схемы можно строить различные приборы, такие как автомобильные тахометры, частотомеры, шагомеры, электронные рулетки, а использование различных датчиков еще больше расширит сферы применения прибора. Вся задача сводится к написанию управляющей программы для PIC-контроллера.

Один из главных вопросов это методика регистрации пульса. Известны несколько методик обнаружения пульса - это непосредственное измерения биопотенциалов сердца, или изменения состояния капилляров кожного покрова человека при работе сердца. Необходимо разработать несколько датчиков реализующих тот или иной принцип, и создать серию приборов с различными видами датчиков пульса и одинаковой цифровой частью для расширения сферы применения прибора.

Задачей выпускной квалификационной работы является «Разработка прибора для измерения частоты сердечных сокращений».

1.2 Актуальность

Тема данной выпускной квалификационной работы является актуальной, т.к. в связи с большой смертностью населения от сердечнососудистых заболеваний существует необходимость постоянно контролировать такой жизненно важный орган, как сердце. Артериальное давление и пульс служат основными показателями состояния сердечнососудистой системы. Но для правильной оценки нужно знать точно какое давление нормальное, а какие цифры будут говорить о его повышении или понижении. Научно-технический прогресс не оставил без внимания медицинскую технику, появилась возможность измерять давления и пульс в домашних условиях с помощью портативных приборов.

В ходе выполнения ВКР мною был разработан прибор для быстрой и достоверной индикации пульса. Данный прибор является портативным, прост в обращении и может быть использован в домашних условиях. Основным преимуществом этого прибора является хорошо подобранный датчик, за счет этого прибор приобрел универсальность. Т.е. возможность снимать показания о частоте сердцебиения не только с подушечки пальцев, но и на других частях тела.

1. Новицкий П.В., Гитис Э.И., Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств, М. - Л., 1977;

2. Нуберт Г.П., Измерительные преобразователи неэлектрических величин, пер. с англ., Л., 1990;

3. Патент РФ автор Царев О.А., Способ определения вязкости крови; опубликовано 20.01.1999 г. G01N33/49;

4. Како Н., Яманэ Я., Датчики и микро - ЭВМ/ пер. с япон. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1986. - 120 с.

5. Новиков Ю.Н., Скоробогатов П.К. Основы микропроцессорной техники. - М: БИНОМ, 2006 г. - 358 с.

6. Хилл С. Искусство схемотехники /перев. С англ. - Лондон, 1987 г. - 2 тома;

7. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. - М.: Издательство стандартов, 2001. - 325 с.

8. Левшина Е.С., Новицкая П.В. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи). Учеб. Пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. Отделение, 1983. - 320 с.

9. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник. / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. - Мн.:Белорусь, 1994. - 591 с.

10. ГОСТ 12.2.025-76. Изделия медицинской техники. Электробезопасность. Виглеб Г. Датчики: Пер. с нем. - Мир, 1994. - 196 с.

Размещено на .ru