人体脉搏波计算机模拟研究--《济南大学》2013年硕士论文
人体脉搏波计算机模拟研究
【摘要】：当今世界人口老龄化进程不断加快，发展中国家的经济水平稳步提高，各国居民的饮食结构发生了很大的改变，心血管类疾病的发病率却也越来越高。在治疗心脑血管疾病的过程中，心血管类医疗设备的使用越来越普遍。保证此类设备检测结果的准确性和稳定性，对于临床诊断和治疗具有重要意义。然而目前国内对于此类设备的检测方法和检测设备的研究都还处于起步阶段。
人体脉搏波的波形特征、传播速度和节律等综合信息能够反映人体的生理状况，许多心血管类医疗设备的工作原理就是以检测人体脉搏波为基础的。本文旨在通过对人体脉搏波的研究，建立脉搏波的分析模型。然后设计一个计算机模拟人体脉搏波形的系统，利用已建立的模型进行编程，模拟出人体在不同情况下的脉搏波形，把这些波形作为一个标准波形库，来检测相应医疗设备。本文的工作可以作为进一步研制更好的心血管类医疗设备计量检测标准器的基础。
本文的主要工作内容如下：
(1)建立了人体心血管系统分析模型。阅读了大量关于人体生理病理和心血管建模方面的书籍和文章，根据人体脉搏波产生和传播的原理，对弹性腔模型进行了仿真和分析。在此基础上，利用简化的心脏模型和弹性腔模型进行耦合，以此作为心血管系统模型来模拟脉搏波。
(2)制作了硬件传输电路。设计开发了以STC89C52RC为控制核心的硬件电路，用于脉搏波形的D/A转换、电压调整和滤波。采用支持USB2.0标准接口的菲利普公司的PDIUSBD12芯片设计了下位机的USB通讯接口。利用C语言编写了单片机的控制程序。
(3)编写了波形模拟软件。以Visual C++6.0软件为平台，设计开发了模拟人体脉搏波的应用软件。该软件可以实现不同脉搏波形的模拟、波形种类的选择、显示、调整参数和通讯。
(4)对系统进行调试和实验。总结整理了多种病理状态下人体脉搏波的波形特征及其对应的模型参数，利用编写的的软件系统进行了模拟实验和分析。
【关键词】：
【学位授予单位】：济南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TH776【目录】：
摘要8-9Abstract9-11第一章 绪论11-15 1.1 课题研究的背景和意义11-12 1.2 国内外研究现状12-13 1.3 本文的主要工作13-15第二章 人体脉搏波模型的建立15-33 2.1 形成脉搏波的生理机制15-17
2.1.1 形成脉搏波的机理及影响因素15-17
2.1.2 脉搏波的特点17 2.2 脉搏波的模型分析17-25
2.2.1 弹性腔模型的生理基础18-20
2.2.2 弹性腔模型分析20-24
2.2.3 高斯函数模型分析24-25 2.3 心脏模型分析25-28
2.3.1 心脏结构及其模型的建立25-27
2.3.2 心脏的简化模型27-28 2.4 模型的耦合及仿真28-31
2.4.1 简化的心脏模型和弹性腔模型的耦合28
2.4.2 耦合模型仿真分析28-31 2.5 本章小结31-33第三章 人体脉搏波硬件模拟电路设计33-47 3.1 硬件系统的总体结构33 3.2 通讯模块设计33-39
3.2.1 通讯方案设计33-34
3.2.2 USB 的特点34-35
3.2.3 USB 的拓扑结构、电气特性和编码方式35-36
3.2.4 USB 芯片的选型及电路设计36-39 3.3 D/A 转换电路39-40 3.4 电压调节电路40-41 3.5 滤波模块41-44
3.5.1 滤波模块的选择41
3.5.2 滤波电路参数计算41-43
3.5.3 电路仿真与分析43-44 3.6 电源模块44-45 3.7 本章小结45-47第四章 人体脉搏波模拟的软件系统设计47-65 4.1 上位机程序设计47-58
4.1.1 Visual C++简介47
4.1.2 上位机软件结构47-48
4.1.3 人机交互界面及功能设计48-50
4.1.4 波形模拟程序设计50-51
4.1.5 脉搏波的定标51-52
4.1.6 通讯程序设计52-57
4.1.7 USB 驱动及其链接库开发57-58 4.2 下位机程序设计58-64
4.2.1 USB 通讯参考模型及程序设计59-62
4.2.2 电压调节模块程序设计62-64 4.3 系统调试64 4.4 本章小结64-65第五章 几种常见脉搏波形模拟65-73 5.1 健康人群的脉搏波模拟65-66 5.2 几种常见病的波形模拟及分析66-71
5.2.1 高血压患者脉搏波形模拟66-67
5.2.2 心力衰竭患者脉搏波形模拟67-68
5.2.3 动脉硬化患者脉搏波形模拟68-69
5.2.4 其他几种常见病的波形模拟69-71 5.3 加入干扰的脉搏波形模拟71-72 5.4 本章小结72-73第六章 总结与展望73-75 6.1 取得的成果73 6.2 存在的问题73-74 6.3 展望74-75参考文献75-79致谢79-80
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& & 两年前，手机行业的钱来得如此容易，人人都觉得自己站在风口被吹上天的&猪&。然而现在风没了，猪落地了。
& & 同是创业企业的一家手机创始人兼CEO刘作虎深刻感受到当下手机市场竞争的严酷：&大家都在脱衣服，晒配置、参数，中国手机市场就像一个屠宰场。一家现在目标是国内求生存，海外求发展，不指望国内市场能够赚钱，只需要团队自己养活自己。&
& & 如果说创业企业感受到生存之艰难是因为自身比较弱小，那么已经有规模的企业也同样困难重重就足以说明当下市场的严酷。
& & 进入2015年互联网手机的领军企业小米明显放慢了增长的步伐，与之而来是各路对小米未来的担忧和质疑声。2015年中国手机市场已经几乎不增长了，没有了增量市场只有存量市场，手机企业竞争更加激烈。
& & 在这个寒冷的冬季，没有几把刷子会被活活冻死的。倒闭或即将倒闭的企业会越来越多。
& & 当年喊着&发烧&、&参与感&、&极致&等时髦互联网词汇的年轻人两年后依然热衷于低端定位的产品吗？& & &两年前，大可乐手机那样的创业企业很多，几个人搭建一个团队就可以开搞，且资本的加持让创业企业感到如虎添翼，放眼望去，底下一群欢呼着等待购买自己产品的粉丝。
& & 但事实上，两年后依然是小众市场的手机存活下去的几率很低，当主打情怀拍的锤子手机今年都开始推出子品牌坚果，通过推出价格更低的手机来扩大规模，你就知道情况有多严重。
& & 现在行情变了，企业生存变得更加艰难，资本也变得更加谨慎。大可乐破产后，大可乐手机创始人、CEO丁秀洪在媒体上接受采访时说：&手机行业发展到今天，其实拼的是资本，钱要足够多，另外还要有足够强的团队才能做下去。&
& & 资本寒冬将至，需要足够的资本和足够的规模。原本走小众路线的魅族在一年前也遇到这一问题。2014年初，魅族创始人黄章回归后决定给公司松绑，引入外部资本、扩大产品线，给员工股权，把公司从一家家族企业改造成一家股份制公司。
& & 魅族CEO白永祥日前表示，魅族旗下针对年轻人的魅蓝品牌出货量已经达到了1300万台。一年前，魅族正式推出魅蓝品牌，与小米旗下的红米对标，希望通过更有性价比的路线快速做大规模。
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& & 一年多来，魅族的基因已经改变，从一家专注于品质的小众公司转变为一家充满互联网元素的大众手机企业。
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