便携式多功能空气波压力治疗仪的研究与设计-李家杨.docx

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1、单 位代码： 10359 学 号：2014170613 密级： 公开 分类号 ： R318.6 Hefei University of Technology 硕士学位论文 MASTERS DISSERTATION 论文题目： 便携式多功能空气波压力治疗仪 _ 的研究与设计 学位类别： _ 工程硕士 _ 专业名称： 电子与通信工程 作者姓名： _ 李家杨 _ 导师姓名： 叶兵教授 _ 完成时间： 2017年 3月 合肥工业大学 rnr . Y3196212 专业硕士学位论文 一 便携式多功能空气波压力治疗仪 的研宄与设计 作者姓名： _ 李家杨 _ 指导教师： 叶兵 教授 专业名称： 电子与通信

2、工程 研究方向： 可编程器件与系统设计 2017年 3月 A Dissertation Submitted for the Degree of Master Research and design of portable multifunctional air wave pressure therapeutic apparatus By Li Jiayang Hefei University of Technology Hefei, Anhui, P.R.China March, 2017 合 肥 工 业 大 学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大 学专业硕士学位论文质量要求。

3、 答辩委员会签名（工作单位、职称、姓名 ) 主席 : 安徽大学教授 委员 : 合肥工业大学教授 合肥工业大学教授 合肥工业大学副研宂员 合肥工业大 学副教授 导师 : 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行独立研宄工作所 取得的成杲。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的内容外 I论文中不包含 其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 合肥工业大学 或其 他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文成果做出贡献的个人和集体 , 本人己在论文中作了明确的说明，并表示谢意。 学位论文中表达的观点纯属作者本人观点，与合肥工业大学无关。 学 位 论 文 作 者

4、 签 名 ： 签 名 日 期 ： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 合肥工业大学 有关保留、使用学位论文的规定 , 即：除保密期内的涉密学位论文外，学校有权保存并向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子光盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权 合肥工业大 学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库，允许采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解密后适用本授权书 ). 学位论文作者签名： 签名曰期 ： 年 月 曰 论文作者毕业去向 工作单位： 联系电话： 通讯地址： 指导教师签名 : 签 名 日 期 ： 年 p月日 E-mail

5、： 邮政编码： 致谢 时光荏苒，岁月如梭，二年的研宄生学习和生活已接近尾声。我很庆幸自己 将这段美好的时光留在了合肥工业大学。在论文即将完成之际，借此对那些支持 过我，帮助过我的人表达由衷的感谢。 首先我要感谢我的研宄生导师叶兵教授，在我整个研宄生阶段，叶老师对我 的科研工作给予悉心指导和帮助，生活中也关怀备至。叶老师在工作中的细致入 微和博学强识令我折服，生活中豁达、真诚和务实的人生态度也深深的影响了我。 他的影响和教导使我终生受益，让我更加明白今后如何对待工作和生活。 特别感谢在研宄生学过程中，各位老师给予的指导和帮助，让我学到了很 多知识，也开拓了视野，我会铭记各位老师的谆谆教导。 感谢

6、田野、朱旗、李阳和江超等同学，有你们的陪伴，在我遇到困难吋多了 一份帮助，遇到沮丧时多了一份安慰。三年的时光，我们一起成长，相互学习， 共同进步。在此毕业之际，希望各位同学未来的人生路能够越走越好。 最后要特别感谢我的家人，你们始终无私奉献和默默支持，做我最坚强的后 盾，谢谢！ 李家杨 2017年 3月 摘要 目前，血栓性疾病成为病人致残和死亡的主要病因之一，其中下肢深静脉血 栓的形成常继发于血管创伤、肢体骨折以及术后长期卧床和瘫痪的患者。临床对 下肢深静脉血栓性疾病的治疗包括药物、手术和物理治疗，药物和手术均存在一 定的风险， 物理治疗的危害最小，逐渐成为研宄的热点。 本文以 STM32微控

7、制芯八为核心，将空气波压力治疗与无创连续血压测量 相结合。利用脉冲宽度调制控制气泵对气囊进行间歇式地充气加压，压迫肢体肌 肉收缩达到加强静脉血液回流的作用，实现对下肢深静脉血栓的物理治疗，通过 数字滤波控制治疗时的气压精度。采集个体的心电信号和脉搏波倍号，根据差分 阈值法求出对应特征点，得到脉搏波传导时间，建立血压与脉搏波传导时间之间 的数学模型。利用两者之间的线性方程，计算出对应的血压值。 通过实验验证，空气波压力治疗仪工作时的气压精度符合设计 要求，各个功 能均正常，系统稳定，安全可靠。对于无创连续血压测量系统，由数学模型计算 得到的血压值误差在合理的范围内，基本实现了血压的无创连续测量。

8、 关键词： STM32单片机；压力治疗；脉搏波传导时间；血压 ABSTRACT At present, thrombotic disease has become one of the main causes of disability and death, in which the formation of deep vein thrombosis often secondary to vascular trauma, limb fractures and postoperative long bed and paralyzed patients. Clinical treatment of

9、 deep venous thrombosis of the lower extremities includes drugs, surgery and physical therapy, drugs and surgery are certain risk, the smallest harm to physical therapy, has gradually become a hot research. In this paper, STM32 micro-control chip as the core, combine the air wave pressure therapy wi

10、th noninvasive continuous blood pressure measurement. The use of pulse width modulation control air pump on the balloon intermittent inflatable pressure, oppression limb muscle contraction to enhance the role of venous blood reflow, to achieve deep venous thrombosis of the lower limb, through digita

11、l filtering control of the pressure accuracy. The ECG signal and pulse wave signal of the individual were collected, and the corresponding feature points were obtained according to the difference threshold method. The pulse wave conduction time was obtained and the mathematical model between the blo

12、od pressure and the pulse wave conduction time was established. Using the linear equation between the two, calculate the corresponding blood pressure values. Through the experimental verification， the air pressure therapy works pressure accord with the design requirement, the various functions are n

13、ormal, the system is stable, safe and reliable. For noninvasive continuous blood pressure measurement system, the mathematical model calculated by the blood pressure error within a reasonable range, the basic realization of the non-invasive blood pressure continuous measurement. KEYWORDS： STM32 micr

14、ocontroller; pressure therapy; pulse wave transmit time; blood pressure ill 雜 . 1 1.1课题研宄背景 . 1 1.2课题研宄现状 . 2 1.3课题研宄意义 . 3 1.4本文主要内容和结构安排 . 3 第二章间歇式加压治疗和无创连续血压测量的原理 . 5 2.1深静脉血栓形成病理 . 5 2.2深静脉血栓预防的物理疗法 . 5 2.3血压测量 . 6 2.3.1间歇式血压测量法 . 7 2.3.2连续血压测量 . 8 2.4.1脉搏波信号的采集 . 11 2A2心电信号的采集 . 12 2.5 PWTT无创血压

15、测量的原理 . 14 2.6本章小结 . 16 第三章多功能空气波压力治疗仪系统的硬件设计 . 17 3.1多功能空气波压力治疗仪系统的硬件设计 . 17 3.1.1空气波压力治疗仪的硬件设计 . 17 3.1.2 PWTT无创血压测量的硬件设计 . 22 3.2本章小结 . 27 第四章多功能空气波压力治疗仪系统的软件设计 . 28 4_1空气波压力治疗仪的软件设计 . 28 4.1.1空气波压力治疗仪的软件设计流程图 . 28 4.2无创连续血压测量系统的软件设计 . 30 4.2.1无创血压测量系统的软件设计流程图 . 30 4.2.2 STM32微处理器的双 ADC模式 . 30 4.

16、2.3 STM32微处理器的 USART配置 . 31 4.3迪文屏的软件控制 . 32 4.4本章小结 . 33 第五章多功能空气波压力治疗仪的实验与数据分析 . 34 5.1空气波压力治疗仪实验 . 34 5.1.1空气波压力治疗仪的压力测试实验 .34 5.1.2空气波压力治疗仪整机实验 .35 5.2无创连续血压测量实验 .36 5.2.1心电 ECG信号和脉搏波 PPG信号采集实验 .36 5.2.2心电信号和脉搏波信号特征点的提取 .38 5.2.3脉搏传导时间 PWTT与血压的统计分析 .40 5.3本章小结 .42 第六章总结与展望 .43 6.1工作总结 .43 6.2后期展望 . 43 参考文献 .45 攻读硕士学位期间的发表论文情况 .48