本文關(guān)鍵詞：微加速度傳感器在人工胸外按壓中的應(yīng)用與實物研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目的：近年人類心腦血管類疾病呈高發(fā)趨勢,心源性疾病成為危害人類健康的一大重要殺手,例如各種原因造成的心臟驟停,發(fā)病率較高,且多發(fā)生在院外社區(qū)。及時有效地心肺復(fù)蘇(cardiopulmonary resuscitation, CPR)治療是此類患者生還的唯一機(jī)會。胸外按壓是心肺復(fù)蘇治療的重要內(nèi)容,是基礎(chǔ)生命支持(Basic Life Support, BLS)的關(guān)鍵和中心環(huán)節(jié),在很多情況下,甚至是唯一技術(shù)手段。然而據(jù)國內(nèi)外大量臨床急救調(diào)研發(fā)現(xiàn),在急救現(xiàn)場實際操作中,施救者大多屬于非醫(yī)學(xué)專業(yè)的現(xiàn)場目擊者,無胸外按壓訓(xùn)練經(jīng)驗,面對事發(fā)現(xiàn)場,不知所措,貽誤了急救良機(jī),或者胸外按壓技術(shù)欠缺,按壓深度偏小,按壓頻率不夠,按壓姿勢不對,易發(fā)生傾斜,且大多數(shù)按壓沒有完全回彈。而在院內(nèi),對于專業(yè)急救人員,依然存在按壓規(guī)范,胸外按壓效果并不樂觀。因此,心肺復(fù)蘇領(lǐng)域迫切需要一種能夠?qū)崟r反映胸外按壓深度,力度,頻率,垂直性等重要參數(shù)的人工胸外按壓指導(dǎo)儀器,在心肺復(fù)蘇訓(xùn)練領(lǐng)域,向廣大院外社區(qū)推廣,進(jìn)行全民胸外按壓訓(xùn)練,提高全民急救水平,這對院外心臟驟�；颊呱媛适侵陵P(guān)重要的。同時,對于院內(nèi)急救臨床上,來不及展開大型自動心肺復(fù)蘇設(shè)備時,也可采用人工胸外按壓指導(dǎo)儀進(jìn)行人工按壓進(jìn)行過渡。 方法：本文將著重探索一種輕巧便攜式的人工胸外按壓指導(dǎo)儀器,主要對人工胸外按壓深度、垂直性、頻率進(jìn)行測量,并給予相應(yīng)的指導(dǎo)提示。本文摒棄了傳統(tǒng)的電子尺、霍爾傳感器、超聲傳感器等傳統(tǒng)位移傳感器,采用一種間接的加速度—位移二次積分的方法,根據(jù)胸外按壓加速度進(jìn)行二次積分得到胸外按壓深度的方法；其次針對二次積分過程中各種因素造成的積分漂移現(xiàn)象提出了基于按壓壓力的積分復(fù)位機(jī)制,在壓力上升到特定閾值時刻,表示按壓開始,開啟積分；當(dāng)壓力上升到最大值表示按壓到最深處,停止積分,直到下一次按壓開始,依次循環(huán)。經(jīng)過積分復(fù)位后的按壓深度依然有一定的誤差,本文采用了一定的軟件補(bǔ)償算法,進(jìn)行補(bǔ)償；針對按壓過程中發(fā)生傾斜問題,本文根據(jù)傾角儀設(shè)計原理,在兩次按壓間隔期間,按壓相對靜止時刻對三軸加速度傳感器三敏感軸上重力加速度分量進(jìn)行空間幾何運算,計算出加速度傳感器平面與水平面的傾斜角度,即胸外按壓傾斜角度,當(dāng)傾斜角度超過預(yù)設(shè)角度,即向施救者發(fā)出報警；最后,還設(shè)計了胸外按壓節(jié)拍器,采用語音提示和LED閃爍方式,進(jìn)行100次／分鐘的胸外按壓提示,防止在按壓訓(xùn)練和急救中按壓頻率過低的現(xiàn)象。 研究內(nèi)容：本文主要研究工作主要包括以下幾方面： 軟件算法： 1、加速度—位移二次積分算法設(shè)計和實現(xiàn)。本文二次積分算法主要基于梯形積分算法,軟件設(shè)計中包括加速度信號的實時采樣,設(shè)置合理的采樣間隔作為積分時間間隔。研究胸外按壓過程中加速度特性、速度特性和位移特性,進(jìn)行相應(yīng)的加速度平滑濾波。 2、研究二次積分漂移現(xiàn)象以及可能影響因素。調(diào)閱國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料研究可能造成胸外按壓過程二次積分漂移的可能因素主要包括：直流分量、力學(xué)-運動學(xué)不對稱性、按壓-回彈過程時間不對稱性、按壓結(jié)束空間位置不一致性、按壓傾斜、按壓環(huán)境因素。 3、基于壓力的積分復(fù)位機(jī)制算法。主要通過采集胸外按壓壓力,根據(jù)壓力波形對按壓開始點,結(jié)束點以及按壓最深處這幾個特征點進(jìn)行識別。并在按壓開始點開啟積分,按壓最深處停止積分,直到下一次按壓開始。軟件上主要通過對壓力波形的斜率進(jìn)行判斷,開啟積分后,對采樣的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行積分運算。停止積分后所有運動學(xué)參數(shù)復(fù)位,并停止積分。 4、按壓垂直性測量。按壓垂直性測量主要在上一次按壓結(jié)束后到這一次按壓開始這段靜止時間內(nèi)對三軸加速度進(jìn)行采集,并對若干采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均后,再進(jìn)行幾何運算得到傾斜角度。 硬件設(shè)計： 1、實驗平臺：本文實驗平臺主要有自行搭建的人工按壓平臺,集成有位移電子尺以及壓力傳感器。此外還在復(fù)蘇安妮模擬人上進(jìn)行按壓實驗。 2、胸外按壓加速度信號采集：本文系統(tǒng)研究了ADXL345加速度傳感器,加速度模塊HQ7102工作特性以及設(shè)計在本文中相應(yīng)的匹配電路。 3、壓力采集電路：本文選用適用于人工胸外按壓壓力采集的壓力應(yīng)變片,并搭建相應(yīng)濾波放大和AD轉(zhuǎn)換電路。 4、其他外圍電路：主要搭建了語音電路,LED深度顯示以及電源電路等。 結(jié)果：本系統(tǒng)經(jīng)過若干次調(diào)試后,選用和人體胸廓具有類似力學(xué)特性的復(fù)蘇安妮模擬人上進(jìn)行283次連續(xù)按壓,并實時將系統(tǒng)積分結(jié)果傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上與模擬人內(nèi)位移傳感器進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)在95%的置信范圍內(nèi),測量精度可以達(dá)到0.6cm。同時在按壓平臺上進(jìn)行傾角測量實驗,系統(tǒng)計算傾角與平臺上固有旋轉(zhuǎn)齒輪讀書最大誤差為2°左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足人工胸外按壓中傾斜程度測量。并將按壓深度檢測技術(shù)和按壓節(jié)拍技術(shù)集成到第一代樣機(jī)上。 結(jié)論：本文研究為人工胸外按壓深度等重要參數(shù)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供了一種有效途徑。利用該系統(tǒng)可以引導(dǎo)施救者進(jìn)行高質(zhì)高效的胸外按壓。也可用于非專業(yè)醫(yī)護(hù)人員可進(jìn)行胸外按壓訓(xùn)練,引導(dǎo)其實施正確的胸外按壓操作。對于我國全民急救水平有較大提高,尤其對于發(fā)生在院外的心臟驟停具有重要意義,患者可以在第一時間得到基礎(chǔ)生命支持,直到急救人員趕到,可大大提高心臟驟停患者生存率。
【關(guān)鍵詞】：心肺復(fù)蘇 胸外按壓深度 胸外按壓加速度 二次積分 胸外按壓壓力 復(fù)位
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R459.7
【目錄】：

• 目錄3-5
• 圖目錄5-7
• 摘要7-10
• ABSTRACT10-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 心肺復(fù)蘇基礎(chǔ)理論13-15
• 1.2 國際心肺復(fù)蘇指南15-16
• 1.3 胸外按壓現(xiàn)狀16-17
• 1.4 國內(nèi)外胸外按壓深度監(jiān)測儀器研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 本文研究工作19-21
• 第2章 二次積分理論與積分漂移因素分析21-35
• 2.1 加速度-位移二次積分理論21-23
• 2.2 二次積分漂移影響因素分析23-29
• 2.2.1 直流分量23-24
• 2.2.2 力學(xué)-運動學(xué)不對稱性24-27
• 2.2.3 按壓-回彈過程時間不對稱性27
• 2.2.4 按壓結(jié)束空間位置不一致性27
• 2.2.5 按壓傾斜27-28
• 2.2.6 按壓環(huán)境因素28-29
• 2.3 加速度二次積分中的積分復(fù)位機(jī)制29-33
• 2.3.1 采用機(jī)械開關(guān)的積分復(fù)位方法29
• 2.3.2 采用ECG信號的積分復(fù)位方法29-31
• 2.3.3 基線限制與峰值限制(baseline limiter and peak limiter)31
• 2.3.4 基于加速度波形特征識別31-33
• 2.4 基于壓力的積分復(fù)位機(jī)制33-35
• 第3章 胸外按壓傾斜測量35-38
• 3.1 胸外按壓傾斜下加速度分析35-36
• 3.2 基于三軸加速度的胸外按壓傾角測量36-38
• 第4章 結(jié)果與討論38-45
• 4.1 胸外按壓深度測量結(jié)果與討論38-43
• 4.2 胸外按壓垂直性測量結(jié)果討論43-45
• 第5章 實驗開展與樣機(jī)制作45-60
• 5.1 系統(tǒng)整體設(shè)計流程45
• 5.2 EVAL-ADXL345-DB評估板和ADXL345加速度傳感器45-52
• 5.2.1 EVAL-ADXL345-DB評估板采集加速度45-47
• 5.2.2 ADXL345采集加速度與軟硬件設(shè)計47-52
• 5.3 微型壓力應(yīng)變片52-54
• 5.4 胸外按壓深度LED指示54-55
• 5.5 胸外按壓語音設(shè)計與按壓節(jié)拍指示55-56
• 5.6 胸外按壓實驗平臺56-58
• 5.7 胸外按壓深度檢測樣機(jī)研制58-60
• 第6章 總結(jié)與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 附錄65-73
• 文獻(xiàn)綜述73-86
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 在學(xué)期間取得的成果及發(fā)表的代表性論著（全文）86-93
• 代表性成果86-87
• 代表性論著全文87-93
• 作者簡歷93-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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3 馬洪連,鄭保重,王偉;基于MEMS技術(shù)傾角測量系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];儀器儀表學(xué)報;2005年S2期

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  本文關(guān)鍵詞：微加速度傳感器在人工胸外按壓中的應(yīng)用與實物研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：252758