1.平台简介
医疗电子自动化设计实验平台基于Xilinx的Spartan3E-XC3S250E的实验教学平台,该产品主要面向在校生物医学工程、电子、计算机等专业高年级本科生和研究生。
该实验平台可以完成常规的人体生理参数监测,如心电、血氧、体温、呼吸、无创血压和有创血压。除此之外,该实验平台还包括丰富的外设,包括7寸800*480分辨率触摸屏、OLED12864显示模块、LCD1602显示模块、七段数码管、独立按键、LED、矩阵键盘、拨位开关等。
由于平台上集成了蓝牙模块,学生就可以基于Android手机开发一些APP,与平台上的各种模块进行交互,便于进行家用和便携式的医疗设备开发。
图 1医疗电子自动化设计实验平台实物图
医疗电子自动化设计实验平台配套的人体生理参数监测系统,可以用于监测心电、血氧、体温、血压和呼吸五大人体生理参数,如图2所示,该监测系统通过扩展板与医疗电子自动化设计实验平台连接,由于扩展板是开放的,因此后续还可以制作更多的扩展板。
图2人体生理参数监测系统实物图
2.主要特点
Ø扩展接口,通过扩展板与人体生理参数监测系统相连接,学生可以实现五大人体生理参数监测实验,如心电监测实验、血氧监测实验、血压测量实验、体温测量实验和呼吸监测实验,与生物医学工程专业紧密结合
Ø蓝牙模块,轻松与Android手机进行交互,进行家用和便携式的医疗设备开发
Ø7寸液晶触摸屏,分辨率为800*480,实现复杂功能,诸如波形显示
Ø丰富的基础模块,诸如OLED12864、LCD1602、矩阵键盘,可以实现非常丰富的实验
3.实验平台规格
Ø7寸屏幕分辨率:800*480,电容触摸屏;
Ø心电信号测量范围:30~350BPM,精度为±2BPM;
Ø血氧信号测量范围:0~,分辨率1%,精度2%(70%-),3%(40-69%),脉搏次数:20-250次/分;
Ø温度信号测温范围:-25℃~+45℃,精度为±0.1℃;
Ø呼吸率范围:0-60BPM
Ø收缩压范围:60mmHg-240mmHg、平均压范围:40mmHg-210mmHg、舒张压范围:30mmHg-190mmHg
Ø实验箱整体使用年限:5-10年。
4.平台适用
Ø基于FPGA的算法分析与研究,尤其是人体生理参数(如心电、血氧、体温、血压、呼吸等)相关算法,且本实验平台提供了丰富的HDL源码
Ø便携式监护类医疗器械开发,诸如心电监护仪、血氧监护仪、呼吸监护仪和血压测量仪等,且本实验平台提供了丰富的基于Android平台的APP源码
5.实验效果展示
基于该实验平台可以完成人体生理参数采集、处理与显示的实验,且可在实验平台上的7寸液晶屏上进行参数显示,通过串口在PC上进行数据处理和参数显示,还可以通过蓝牙模块在Android手机上进行数据处理和参数显示。以下是基于7寸液晶屏和Android手机的心电、血氧和体温参数的采集、处理与显示演示实验。
图 3心电监测实验演示
图 4血氧监测实验演示
图 5体温监测实验演示