內容簡介:
電刺激醫(yī)療設備計算機接口及軟件設計,碩士學位論文,共65頁。
摘 要
隨著電子技術在醫(yī)療器械領域的深入應用,設備的智能化程度在不斷提高。越來越多的醫(yī)療設備被設計成交互型的產品,需要通過各類接口進行數(shù)據(jù)傳輸。在現(xiàn)行眾多的接口標準中USB接口是一種應用最為廣泛的數(shù)據(jù)接口標準,然而,由于醫(yī)療器械的特殊安全要求,USB接口無法直接用于醫(yī)療器械產品,這使得很多醫(yī)療器械產品仍然使用老式的串口作為通信手段。
本文分析了 USB接口應用于醫(yī)療器械產品時所要考慮的安全要求,著重研究如何在醫(yī)療器械上增加符合安全標準的USB通信接口。討論了隔離型USB接口的結構,以及如何在隔離型USB接口電路的基礎上擴展防止靜電、浪涌及電快速瞬變脈沖群的保護電路。并根據(jù)產品的實際需求,論文設計一個符合GB9706.1標準的獨立工作的USB-HID通信模塊。該通信模塊基于STM32M⑶平臺開發(fā),軟件采用固件庫進行開發(fā),設計并實現(xiàn)了符合USB-HID規(guī)范的軟件程序,并通過系統(tǒng)測試驗證了設計的有效性。本文對USB-HID開發(fā)過程中最重要的描述報告符的結構做了詳細的解析。利用多種不同的實例展示了其代碼如何作用,詳細闡述了在STM32系統(tǒng)中USB-HID報告描述符的具體編程方式并討論了其中常見的問題。文章同時解析了 STM32系統(tǒng)中USB數(shù)據(jù)處理過程和如何具體的進行用戶編程。
關鍵詞:醫(yī)療器械,電磁兼容,USB接口防護,USB-HID設備類,STM32控制器
1. 1研宄背景
電剌激治療設備是一種能夠產生特定頻率和電流強度的裝置。電刺激治療是指通過連續(xù)刺激神經和肌肉組織,使人體自身產生鎮(zhèn)痛效果,并促使組織再生的一種治療手段。由于在電刺激治療過程中,電流僅作為一種外在誘發(fā)因素,而疾病的恢復主要是依靠人體自身機能作用,因此電刺激療法屬于一種物理治療和自然療法。電刺激治療由于其治療效果明顯,副作用小,安全性高,近幾十年已發(fā)展成為一種非常有效的治療手段,普遍用于運動系統(tǒng)疾病、神經性疾病治療,康復醫(yī)學及精神疾病的輔助治療領域。其中,用于肌肉關節(jié)組織康復治療及手術后恢復的電刺激器主要為中頻電刺激治療器,其特點是產生的輸出波形頻率范圍在lOOOHz?lOOOOOHz之間[",電流能夠穿透人體表皮并進入一定深度的人體組織,能夠有效消除肌肉組織炎癥和水腫,并且有著良好的鎮(zhèn)痛效果。此類設備目前在我國作為一種常規(guī)的基礎治療設備,在各級醫(yī)療機構都有廣泛的配備。一些針對家庭和個人用戶設計的小型電刺激治療設備,也大量地進入人們的生活,成為日常的治療保健手段。
中頻電刺激治療設備在多年的醫(yī)療實踐使用中證明了其醫(yī)療價值,其本身的發(fā)展也經歷了由電子管、晶體管、集成電路到微處理器技術的逐步轉變,但是我國目前的電刺激治療設備,特別是家用型設備的發(fā)展速度總體十分緩慢。由于惡性競爭,大量低價低質的產品充斥于醫(yī)療市場之中[2],這些產品使得中頻治療設備的總體價格偏低,因此大部分廠商不愿意在此類產品上投入更過研發(fā)的資金。介于這樣的原因,目前國內使用的設備普遍是采用微型嵌入式控制器作為處理單元的獨立工作裝置,智能化程度不高,在基本的治療要求之外無法滿足使用者更多的個性化需求。
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