便携式呼吸参数检测仪设计

图 2 可编程放大器
二级放大器可采用普通的放大器，图 3 所示
王宇松(1981-)，男，江苏滨海，助教，研究方向是计算机测量与控制 邮箱:psmax2008@126.com
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技术与应用
生命科学仪器 ２００９ 第 ７ 卷 ／８ 月刊
图 3 二级放大电路
为抑制噪声的干扰，在进行 A/D 采样之前，还 需要对压力信号进行滤波处理，本文采用低通滤波器 MAX291 进行处理，如图 4。
2 系统软件设计[9]
系统软件设计主要包括系统的自检、呼吸信号 采样、键盘处理程序、液晶处理程序、USB 通讯程序、 参数计算等模块。系统流程图如图 6。
图 4 低通滤波器
1.3 电源电路[8] 本系统需要多路电压，以满足不同芯片的工作
要求，主要需要 3.3V 和 5V 的电压，且要求供电电流 不低于20mA。3. 3V 电压通过使用SPX1117M获得,其 他电压可通过 DC-DC 转换获得。如图 5
该局医疗设备和放射卫生管理中心主任丹尼尔?舒茨说，这种技术有助于保护广大公众免受禽流感 威胁。
H5N1 型禽流感病毒是对人类威胁较高的一种病毒。世界卫生组织的最新数据显示，自 2003 年以 来，全球已有 413 人感染这种病毒，其中 256 人死亡。
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图 5 电压变换
1.4 微处理器 本系统的处理器是低功耗 MSP430F149，它是 16
位、具有精简指令的混合型处理器，广泛使用在便
图 6 系统流程图
3 结论
本系统是基于 MSP430 设计，具有功耗低，速 度快等特点，能够实时显示呼吸系统的参数。通过软 件进行数字滤波，提高了系统的精度和可靠性。同时， 本系统可以大量保持使用过程中的参数，可通过USB
Abstract: This paper designs a portability breathing parameter Test-examination Instrument based on MSP430. The system gets acquisition of human respiratory rate, pressure and other physiological parameters through the high-precision sensor, real-time display on the LCD, exchanging the data with the up machine through USB. Moreover, it resolves the shortcomings that the current Test-examination Instrument are huge in size and it is inconvenient to carry. Key words: Respiration Parameter;Portability; MSP430
1 系统硬件设计
本系统的硬件部分主要包括 MSP430 单片机、显 示电路、键盘电路、呼吸信号的检测电路、电源等几 部分组成。具有功耗低，实时显示等特点，非常方便 携带，如图 1 所示。
1.1 呼吸参数检测 由于人体呼吸信号比较弱且频率比较低，因此，
检测的难度比较大。目前，检测人体的呼吸信号常用 的方法有压力传感器、温度传感器、阻抗法、流量传 感器等[3]。 呼吸信号的检测最终可以通过测量气道压 力和呼吸流速实现[4]，本文采用了压力传感器和流量 传感器象结合的方法来检测呼吸参数。可以同时采集 呼吸的流速、压力等参数。本文流量检测采用适合于 便携设备和电池供电的 AWM720P1[5]，压力检测采用 适合于临床测量呼吸压力的传感器 BPT14，在测量 时，传感器需要进行标定。 1.2 信号调理电路
携式的设备中。内置了 8 通道的 12bit 的 AD 转换器， 能够满足呼吸压力、流量的采样要求。MSP430F149自 带有 60KB的 Flash存储器，可以满足呼吸参数的存储 要求。因此，不需要外扩存储器。 1.5 人机接口电路
为了对持在 FLASH 中的呼吸参数进行分析，需 要和主控计算机进行通讯，本模块采用PDIUSBH12型 USB 接口芯片，把流量、潮气量、分钟通气量、呼吸 率等参数传输到上位机。下位机采用1602 液晶，实时 显示呼吸参数，采用 2x2 键盘，用来系统功能选择。可 直接连接在 MSP430 的引脚上。
新闻动态
美批准 H5N1 型禽流感病毒快速检测技术
美国食品和药品管理局日前批准使用一种H5N1型禽流感病毒快速检测技术，用这种技术可以在40 分钟内检测出人是否感染了 H5N1型禽流感病毒。
该局发表新闻公报说，这一技术由加利福尼亚州一家公司开发，其原理是通过判断被检测者体内 是否存在 NS1 蛋白质来确认其是否感染 H5N1 型禽流感病毒。
前言
人体的呼吸含有重要的人体生理参数，呼吸的 流速、压力、分钟通气量、潮气量等参数是临床中重 要参考。可为医生诊断呼吸系统疾病如肺炎、气管炎、 哮喘等提供多项检测数据[1]。目前，在市面上的呼吸 检测系统一般都比较大，且价格昂贵，不便于携带，不 便于在日常生活中使用[2]。
本文设计的是基于 MSP430 的便携式的呼吸参数 检测系统，通过传感器检测呼吸参数，信号经过处理 后可以在液晶显示器上显示呼吸参数，同时保存呼吸 参数，通过 USB 和上位机进行交互，具有使用方便、 测量准确等特点，可广泛应用于呼吸参数测量系统中。
检测到的呼吸压力信号频率较低并且信号微弱， 信号需要用前置放大器处理。本文采用 ADI 公司的仪 表放大器AD620。AD620具有功耗低、精度高等特点。 适合便携式的医疗设备使用[6]。本文采用MAX公司的 DS1804数字电位计设计增益可调的前置放大电路， 适合不同的应用场合。如图 2
图 1 系统结构框图
[5] 范烨．便携式呼吸机研究[Ｄ]．北京：中国人民解放军 军事医学科学院生物医学工程，2007：17 － 23．
[6] 张晓洁，靳世久，陈世利，肖昆．基于 A D 6 2 0 的精 密恒流源在管道涂层检测中的应用[J]．仪表技术 2002 (1)：34 － 35．
[7] 黄志伟．呼吸力学参数检测系统研究[Ｄ]． 四川：四川 大学生物医学工程，2006：15-35．
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生命科学仪器 ２００９ 第 ７ 卷 ／８ 月刊
技术与应用
接口传输到上位机，通过上位机软件进行分析处理， 为呼吸系统研究和诊断治疗工作提供数据支持。本系 统在实际应用中取得了较好的运行效果。
参考文献
[1] 王志坚，宁新宝智．智能温感式呼吸监测系统的研制 [J]．山西大学学报(自然科学版) ，2001，24 (4)：317－320．
[2] 严伟．家用型呼吸监护仪的设计[J ]．医疗装备，2 0 0 7 (8) ：19 － 20．
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技术与应用
便携式呼吸参数检测仪设计
王宇松
（龙岩学院，龙岩 3 6 4 0 0 0 ）
摘要 本文设计一种基于 MSP430 的呼吸参数检测仪，本系统通过高精度传感器采集人体呼吸频率、压力等生理参数， 实时显示在LCD 上，并通过USB接口和上位机进行数据交换。解决目前呼吸参数检测系统的体积庞大，不便携带的缺点。 关键词 呼吸参数；便携式；MSP430
[8] 范烨，吴太虎，刘志国．呼吸机动力学参数监测模块 设计[J]．医疗设备信息,2006(12)：8-9
The design of Portability Respiration Parameter Test-examination Instrument
Yu-song Wang (College of Longyan , Long Yan 364000)