STM32和STM8医疗方案

基于STM32和STM8的医疗电子方案基于STM32和STM8医疗产品心电图机(ECG)(基于stm32)指甲式脉搏血氧仪(基于stm32)多参数监护仪(基于stm32)B超(基于stm32)胎心仪(基于stm32)血糖仪(基于stm8)注射泵、输液泵(基于stm32)生化分析仪(基于stm32)麻醉呼吸机(基于stm32)其它医疗产品心电图（ECG）●由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。心脏在机械性收缩之前，首先产生电激动。心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表，使体表不同部位产生不同的电位。如果在体表放置两个电极，分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端，它会按照心脏激动的时间顺序，将体表两点间的电位差记录下来，形成一条连续的曲线，这就是心电图。●心电图可以反映出心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电位变化。导联（Lead）●导联：是指人体两个或两个以上体表部位之间的电位差，随心动周期变化的波形图。●国际上通用的导联，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标准导联；加压单极肢体导联（aVR、aVL、aVF）及单极胸导联（V1～V6）。●测量时须在人体上安放10个电极，分别为：右手电极VR、左手电极VL、右腿电极RL、左腿电极VF、胸部6个电极C1~C6。根据国家标准，由这些电极可以合成标准12导联心电图，合成方式如下：(1)标准肢体导联：导联I=VL－VR；导联II=VF－VR；导联III=VF－VL；(2)加压单极肢体导联：aVR=VR-(VL+VF)/2；aVL=VL-(VR+VF)/2；aVF=VF-(VL+VR)/2；(3)常用的胸导联：胸导Vi=Ci-(VR+VL+VF)/3，式中，VR、VL、VF和Ci(i=1~6)表示右臂、左臂、左腿和胸壁的电位。ECG组成框图IC选型～心电图机1、STM32F101/103系列：完成ADC、数据处理、控制等。竞争对手主要是MSP430系列、MEGA系列，心电图机行采用双MCU方案，其一完成心电数据采集，另一只大多采用S3C2410/40，实现LCD显示驱动。2、精密运放：TL062/064、TLC2254、TLE2021,OPA333,TLC2262/2264,TLV2262/2264；ISL28248、ISL28413/4、ISL28476：主要完成心电信号的后级放大。3、ICL7660A：产生运放IC所需的负电压。部分客户会采用单电源对运放供电，但需增加直流偏置、隔直电容等，电路的PSRR也会降低。4、模拟开关：MC14051、CD4053：完成多导联线的切换。5、数据转换器：ADS1258，ADS8341/83426、模拟开关：DG442，完成运放增益调节。竞争对手包括DG308。7、电压基准：REF30xx,REF02,ISL21009/7、ISL60002、LM385：ADC变换的外部基准。8、仪表运放：INA126/128/129,INA333,ISL28470：应用于心电信号的前级放大。如PCB板尺寸受限，客户会考虑，否则会用3只运放组成一只仪表运放，虽然性能稍差，但成本降低很多。竞争对手包括：AD620、AD623、AD8221/2。一般全导联心电图机需8只仪表放大器，三导联需3只仪表放大器。部分客户会采用多选一的模拟开关，切换导联信号，各导联信号共用一个放大处理电路。9、充电管理：BQ24103/24105,ISL6251A、ISL6255A：对多节锂电池的充电管理。铅酸电池充电可使用UC3906。10、DC／DC：TPS5430,ST的L4973，ISL8500/8540，NCP3163，完成12V／5V变换，代替LM2576、LM2676，但管脚不兼容。11、LDO：TPS718xx-yy,ISL80101、ISL9001/3、ISL9007，应用于DC/DC之后，实现3.3V变换。12、PSWH系列高隔离电压DC/DC模块(4500Vrms)，保证人体安全。客户～心电图机•深圳博英医疗：ISL84684、ISL9003A、EL8170。•深圳科曼医疗：STM32F101C8T6、STM32F101ZET6，正常批量中，月用量在500套左右。•深圳新元素医疗：ISL28470FAZ-T7、ISL9003AIENZ-T、ICL7660SIBA。•深圳邦健：ISL21009、NCP1422、NCP2820•华南医电：心内心电图指甲式脉搏血氧仪●参考值：血氧饱和度（SpO2）90%～100%●临床意义O2Sat系指血红蛋白被氧饱和的百分比，血氧饱和度和Hb含量无关，而与Hb与氧的结合能力（亲和力）有关，而此种结合又与PO2密切相关，因此氧分压低时，氧饱和度亦低；反之则反之。●指夹式血氧探头将探头指套固定在病人指端甲床，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，使用波长660nm的红光和940nm的近红外光作为射入光源，测定通过组织床的光传导强度，来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度。基于STM32的SpO2-EVMSpO2-EVM（V2.0）功能1、血氧饱和度，测量范围：40～100％；分辨率：1％，准确率：±2％(SpO2＝70～100％)、±4％(SpO2＝40～70％)；2、脉搏，脉率范围：30～250bpm，分辨率：1bpm，精度：±1bpm；3、弱信号处理，弱灌注强度：≤0.3%；4、彩色OLED同屏显示血氧饱和度、脉率、脉率波、电池电量等5、无信号时自动关机，延长电池寿命6、可周期性保存PR、SpO2、RTC等数据到外部串行Flash，历史数据可查询、删除7、支持屏幕旋转功能血氧仪开发套件•SpO2-EVM电路板1块•A0212-SA100PV数字血氧探头1只•单节锂离子电池1块•ST-LINK仿真器1只•标准USB电缆线1条•MiniUSB电缆线1条•标准RS-232电缆线1条•数据资料光盘1张•20芯JTAG连接线1条IC选型～脉搏血氧仪1.主控芯片：STM322.升/降压DC/DC、LDO：TPS61030/61042，TPS76030/76033，NCP1410、NCP1450、NCP15303.OLED电源IC：NCP1403、NCP1406、ISL97701、NCP5810、TPS65136。OLED分为主动矩阵（AMOLED）和被动矩阵OLED（PMOLED）主动矩阵OLED电源偏置电路除了向OLED提供正电压之外，还需要利用反相器提供负电压。4.软开关：STM660x系列，完成按键开关机5.多路开关：NLAS4053、ISL84714，控制探头发光强度，保证弱灌注时测量6.串行Flash：M25P40～64,保存SPO2、PR数据;竞争对手：AT45DB011～642系列7.RTC：ISL1208，ISL12022M8.锂电池充电：BQ24100，ISL6292，竞争对手：LTC3559（USB充电+2路DC/DC）9.锂电池电量计量：BQ2751010.三轴加速度传感器：LIS33DE/LIS35DE客户～血氧仪•北京超思电子：MC33340D,X9313UMIT1,STM32F103VBT6•秦皇岛康泰医学：CY7C68013A-128AXC、CAT1025WI-25-TE13、L6920DTR、M25P80-VMW6TP、STM32F101C6T6、TLC2252/54•武汉思创：手持血氧仪：STM32F103VCT6、ADS7846E、LIS33DE、TPS73633DBVR、USBLC6-2P6•深圳恒安：STM32F101C8•珠海国腾：STM32F103RCT6、NCP1402SN30T1G•淮安莱锡电子、重庆如泰科技、成都汇智达、成都泰盟等：STM32F103C8等，采用我公司SPO2-EVM血氧仪中加速度传感器•三轴加速度传感器，可推荐ST公司的LIS33/35DE，能实现屏幕内容自动旋转功能。•优点：MEMS工艺，可以检测上、下、左、右4个方向，倾斜角度可自由编程•产品方向：手持医疗设备、计步器等。•成功客户：1.深圳宝莱特2.武汉思创3.重庆如泰多参数监护仪●支持12导联心电图、心率、无创血压、指脉图、脉率、呼吸、体温、血氧、S-T段分析等多参数监护。●既可作单机使用，又可联入中央监护系统实现中央监护。●使用液晶显示（彩色），图形真实清晰。●报警可设上下限，监护参数超过上下限声光报警。●支持屏幕冻结功能；●支持实时回放。●全图监护趋势图；●供查询监护参数。●可以选配内置打印机。IC选型～多参数监护仪1.STM32系列、STM8：作为各生理参数模块的MCU。竞争对手：NXP、ATMEL等公司的ARM7系列、TI的MSP430系列MCU。2.STR9系列、SPEArPLUS：监护仪主CPU。竞争对手：S3C2410/40，AT91RM9200等。3.TL16C554：UART扩展，各模块与主CPU通信。竞争对手：STC16C5544.ICL3232、HIN202、MAX202/232，MAX3232：预留串口。5.心电图机的大部分IC：可直接应用于监护仪的心电模块。6.DC／DC变换ISL6440/1、ISL8201M，TPS5130：如客户采用FPGA／CPLD，需多路电源输出。7.大电流LDO：NCP1117、NCP630、TPS75933、TPS796XX，ISL80101/2/3等。8.CAN接口收发器：SN65HVD251，SN65HVD230D。现各参数模块与母板CPU的通信接口均为UART，因UART速率太低，且母板CPU单元需扩展8个左右UART接口等原因，部分客户已采用CAN总线代替UART。多参数监护仪中数据采集模块•由心电(ECG)、呼吸(RESP)、血氧饱和度(SPO2)、无创血压(NIBP)、双通道体温(TEMP)、双通道有创血压(IBP)等多种传感器采集人体的各项生理数据，经变送、调理，将这些信号转换成物理电信号，如电压、电流、电阻、脉冲等。•再经过放大器、模数转换器后，以及单片机(MCU)的数字滤波、数据运算等，最后经UART接口将数据输出到中央处理器(CPU)。•部分医疗电子厂商因技术、市场周期等原因，会直接外购各种生理数据采集模块，从而构成自己的医疗产品。监护仪数据采集模块框图模块STM32F101RBT6(ARMCortexM3）AMPISL21009(Vref)心电传感器模块STM8SerialAMP呼吸传感器血氧饱和度传感器血压传感器键盘扫描报警输出声音输出模块STM32F101RBT6(ARMCortexM3）AMPISL21009(Vref)AMPIC选型监护仪采集模块•单片机：STM32、STM8系列•电源：LD1117XX33、TPS7133、TPS76333、NCP630、ISL80101、ISL9000•电压基准：REF30xx、REF02、ISL21009、X60003•精密运放：ISL28233/28213、ISL28258/28278、OPA2822、OPA333、INA321•ADC：ISL28138/28191、ADS7866/7867、ADS1100、ADS1110STM32+FPGA监护仪LCD/VGA显示驱动板•系统通过STM32+A3P125实现一款适用于LCD/VGA的图形控制器，可应用于监护仪的显示单元。•当系统工作在设置模式下，CPU（STM32）通过并行总线读写FPGA内部寄存器（Generic模式），完成相应的参数设置，同时CPU在Generic模式下通过SDRAM逻辑控制单元向FPGA外挂的SDRAM图像缓冲区中写入图形BMP数据。•当系统工作在屏显模式（DisplayEnable）下时FPGA通过SDRAM逻辑控制单元读出设置的相关参数产生像素频率，行频和场频。•该方案仍在开发中，目前可支持640*480VGA显示。逻辑框图GenericPort逻辑模块RegRamAddrDataBusWRRDCS功能寄存器组RegDataRegAddr参数控制信号WaitRamDa