除颤能量标准源地研制.doc

第四军医大学硕士学位论文缩略语表缩略词英文全称中文全称A/DAnalogtoDigital模数转换HSEHighSpeedExternalclocksignal外部高速时钟信号I/OInput/Output输入/输出IGBTInsulatedGateBipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管JTAGJointTestActionGroup联合测试行为组织MCUMicroControlUnit微控制单元PLLPhaseLockedLoop锁相环PWMPulseWidthModulation脉冲宽度调制SCASuddenCardiacArrest心搏骤停SPISerialPeripheralInterface串行外设接口USARTUniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter通用同步/异步串行接收/发送器-1-第四军医大学硕士学位论文除颤能量标准源的研制硕士研究生:张亚冬导师:贾建革正高级工程师第四军医大学生物医学工程学院,西安710032资助基金项目:国家科技支撑计划课题(2011BAI02B04)军事医学计量专项课题(2011-JL2-062)中文摘要除颤器是现代急救系统的主要设备,在抢救心搏骤停(SuddenCardiacArrest,SCA)患者时,通过对患者心脏释放脉冲电流消除异常心律。除颤器释放能量准确度直接影响抢救的成功率,是其关键技术参数。目前,国内计量检测机构均使用除颤器分析仪来检测除颤器释放能量的准确度。但是,除颤器分析仪自身的计量校准,目前还没有一套完善可靠的溯源方法。国内只有本课题组实验室能够根据出厂校准的方法进行间接检测,而且校准时需要开机壳检测。该方法对不同厂家的除颤器分析仪难以形成一个统一的计量标准,不能满足计量校准的基本要求。本论文在分析了除颤脉冲能量算法的基础上,设计了基于STM32微处理器的除颤脉冲能量高精度检测模块,可实现对除颤能量标准源所释放的除颤脉冲(单相或双相)能量的内部精确测量,最终使其可作为除颤器分析仪计量校准的标准器具,从而完善了除颤脉冲能量溯源体系,保证了除颤器使用时的准确有效和安全可靠。本论文的主要研究工作如下:1、对除颤脉冲波形、除颤负载电阻等进行了理论分析,对目前几种常用除颤脉冲能量计算方法的优缺点进行了比较,并根据辛普森数值积分算法原理得出来一种精度较高的除颤脉冲算法。2、设计了基于STM32微处理器的除颤脉冲能量检测电路,并利用Keil-2-第四军医大学硕士学位论文uVision4开发平台设计了脉冲能量计算的软件算法以及控制程序,实现了精确测量除颤脉冲能量的功能。在分析了除颤能量源工作原理的基础上,提出放电模块的改进思路,并结合除颤脉冲能量检测模块实现了除颤能量标准源的功能。3、通过试验完成了对除颤能量标准源的性能评价。对四台不同除颤器分析仪放电试验,以中国计量科学研究院的除颤脉冲能量测量系统为标准器,计算出除颤能量标准源的准确度以及误差的重复性,并根据方差分析的思想对误差来源进行了分析,最后得出除颤能量标准源可作为除颤器分析仪计量校准标准器具的结论。本论文的特色和创新点主要包括:1、设计了一种新的除颤脉冲能量检测模块,该模块采用电压电流法计算脉冲功率,并通过辛普森数值积分算法求出脉冲能量,解决了传统除颤脉冲能量算法受负载电阻精度和感抗影响的问题。2、在国内首创研制除颤能量标准源,可以释放单相波和双相波两种除颤脉冲波形,并提供除颤脉冲释放能量的准确量值,为除颤器分析仪的计量校准提供了标准器具,完善了除颤脉冲能量的溯源体系。关键词:除颤;除颤器分析仪;除颤脉冲能量检测;医学计量;标准器-3-第四军医大学硕士学位论文DevelopmentofStandardDefibrillationEnergySourceCandidateformaster:ZhangYadongSupervisor:JiaJiangeDepartmentofbiomedicalengineering,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi’an710032,ChinaSponsoredPrograms:ProjectsintheNationalScience&TechnologyPillarProgram(2011BAI02B04)SpecialProjectsofMilitaryMedicalMetrology(2011-JL2-062)(SCA),defibrillatormaycureabnor