發(fā)布時(shí)間：2021-07-22 07:36

　　人民健康問題是一個(gè)關(guān)系到國計(jì)民生的重要問題,近年來涌現(xiàn)出了許多有特色的無創(chuàng)檢測(cè)人體生理信號(hào)的儀器。但是現(xiàn)有產(chǎn)品依然存在許多問題:通用性差,無法模塊化擴(kuò)展;體積大,不便攜;智能分析功能不足。所以需要設(shè)計(jì)可模塊化擴(kuò)展、便攜式、智能化的生理信號(hào)采集與分析儀器。論文的主要研究工作如下:1、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了多生理信號(hào)采集終端,可用于采集電生理信號(hào)（包括心電、肌電等）與非電生理信號(hào)（包括脈搏、皮膚電等）。選用TI公司的ADS1298作為電生理信號(hào)的模擬前端、ADS101E08S作為通用信號(hào)的模擬前端、AFE4400作為光電容積脈搏波的模擬前端,選擇USB作為主要通信方式并選用Cypress公司的CY7C68013A作為接口芯片。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了前端采集電路的硬件與FPGA的邏輯電路,實(shí)現(xiàn)了多生理信號(hào)采集功能,可作為一個(gè)獨(dú)立的采集儀器使用。該儀器委托了浙江省醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院參照GB9706.1對(duì)其進(jìn)行了安全性測(cè)試,在正常工作溫度下與潮濕預(yù)處理后的測(cè)試中,泄露電流均小于0.001mA,都可耐受最高1500V的試驗(yàn)電壓。2、論文在數(shù)據(jù)采集功能的基礎(chǔ)上,基于全可編程芯片ZYNQ設(shè)計(jì)了智能分析終端,解決了多生理信... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１３年至２０１８年我國衛(wèi)生健康費(fèi)用及增速１３１??

支持６３通道數(shù)據(jù)輸入，整合了視頻與ＶＯＩＰ對(duì)講功能，最大采樣率??２０００Ｈｚ，同時(shí)具有一些理療和打鼾提醒的功能，但是每次使用都需要重新連接大量電極和??傳感器，使用不方便［１８］。傳統(tǒng)的多生理信號(hào)數(shù)據(jù)采集儀器往往價(jià)格昂貴、體型巨大、不利??于外出攜帶，而且結(jié)構(gòu)固定，無法進(jìn)行模塊擴(kuò)展、功能訂制或添加智能算法，其中部分儀??器由于版權(quán)等問題甚至無法導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)供學(xué)術(shù)研究使用。??（ａ）邁瑞公司的ＢｅｎｅＶｉｓｉｏｎＮ系列監(jiān)護(hù)儀?（ｂ）?Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的Ａｌｉｃｅ?６多導(dǎo)睡眠儀??圖１．３多生理信號(hào)的采集和監(jiān)護(hù)儀器Ｆ，１８ｌ??（３）生理信號(hào)數(shù)據(jù)庫：眾多學(xué)者在研究生理信號(hào)采集技術(shù)的同時(shí)，留下了許多珍貴的??歷史數(shù)據(jù)，其中最為人熟知的就是一些比較著名的生理信號(hào)數(shù)據(jù)庫了。典型的有：美國麻??省理工學(xué)院建立的ＭＩＴ－ＢＩＨ數(shù)據(jù)庫在分析心律失常等研究領(lǐng)域有著特殊的意義，是世界范??圍內(nèi)最受認(rèn)可的專業(yè)數(shù)據(jù)庫［１９］。ＩＳＲＵＣ數(shù)據(jù)庫是隨機(jī)從多導(dǎo)睡眠儀記錄中采集整夜８小時(shí)??的ＰＳＧ數(shù)據(jù)，每個(gè)記錄包含１９個(gè)通道，分為３０ｓ的時(shí)間段，由兩個(gè)專家視覺評(píng)測(cè)并進(jìn)行睡??眠分期（ａｗａｋｅ、ＮＲＥＭ?（Ｎｌ、Ｎ２、Ｎ３）［２Ｇ］。ＭＩＭＩＣ數(shù)據(jù)庫是美國麻省理工學(xué)院提供的一??個(gè)對(duì)公眾開放的多參數(shù)重癥監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)庫，提供了諸如心電信號(hào)、光電容積脈搏波信號(hào)、動(dòng)??脈血壓信號(hào)和呼吸信號(hào)等從ＩＣＵ病房中采集的生理信號(hào)ＤＥＡＰ數(shù)據(jù)庫是專業(yè)的情緒數(shù)??據(jù)庫，記錄了?３２名參與者觀看４０段視頻畫面時(shí)的腦電信號(hào)和外周生理信號(hào)，同時(shí)包含被??試對(duì)喚醒、效價(jià)、喜歡與否、主導(dǎo)和熟悉程度的評(píng)分［２２］。這些數(shù)據(jù)庫在各自的應(yīng)用領(lǐng)域中??已經(jīng)被廣泛認(rèn)可，并得到了不少研究成果

?機(jī)＋采集模塊的形式實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，靈活性特別高，而且可以在磁共振環(huán)境中??使用，但是設(shè)備整體體積比較大，而且價(jià)格十分昂貴，方案也比較老舊［２４］。這類儀器可以??根據(jù)實(shí)際需求去調(diào)整加載的功能模塊，得到的信號(hào)質(zhì)量好，但往往體積龐大、價(jià)格昂貴而??且使用還很復(fù)雜，這使得它們只能被應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域，而且需要受過專業(yè)訓(xùn)練的人員進(jìn)行??操作。??ＯＨＨＲｉＶＨＭＩＤ??ｉｖ?＿■＿＿＿■■■?■＿??（ａ）?ＧＥ公司的ＢＩＸ５系列監(jiān)護(hù)儀?（ｂ）?Ｂ丨ＯＰＡＣ公司的多導(dǎo)生理儀??圖１．４可模塊化擴(kuò)展的多生理信號(hào)采集儀器ｌ２３，Ｍｌ??（２）便于攜帶：近年來，由于健康產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及集成電路的技術(shù)進(jìn)步，可穿戴設(shè)??備作為最便于攜帶的設(shè)備受到了眾多國際一流廠商的高度重視：Ａｐｐｌｅ、Ｇｏｏｇｌｅ、Ｓａｍｓｕｎｇ、??Ａｄｉｄａｓ、華為等廠商均開發(fā)了多款手環(huán)類可穿戴設(shè)備，這些設(shè)備有著良好的人機(jī)交互界面與??較好的使用效果［２５］，但是往往功能比較單一，僅能測(cè)量脈搏、運(yùn)動(dòng)、氣壓等參數(shù)中的一個(gè)或??幾個(gè)，少數(shù)設(shè)備如Ａｐｐｌｅ?Ｗａｔｃｈ有心電檢測(cè)功能。學(xué)術(shù)界關(guān)于可穿戴設(shè)備的研究則更加豐富??且有創(chuàng)造力：ＫａｉｓｔｉＭａｔｔｉ等人基于ＭＥＭＳ技術(shù)設(shè)計(jì)的一個(gè)壓力脈搏波傳感陣列見１．５（ａ），可??用于遠(yuǎn)程心臟監(jiān)護(hù)與個(gè)人醫(yī)療監(jiān)護(hù)，但是用于冠狀動(dòng)脈疾病的診斷還是不夠的［２６］；?Ｍａｈｍｕｄ??ＭｄＳｈａａｄ等人設(shè)計(jì)的新型可穿戴傳感器指環(huán)見］．５（ｂ），它可以采集皮膚電反應(yīng)、心率、皮膚??溫度、運(yùn)動(dòng)，整體設(shè)計(jì)很精巧，但是沒有心電的檢測(cè)功能［２７］；?ＴａｄａＹａｓｕｎｏｒｉ等人基于導(dǎo)電??油墨和導(dǎo)電海綿設(shè)計(jì)了一件智能Ｔ恤見１．５（ｃ），

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]移動(dòng)協(xié)同式生理健康監(jiān)測(cè)和共享技術(shù)研究[J]. 王海鵬,張思美,周文強(qiáng),龔巖,李澤.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[2]動(dòng)態(tài)心電圖導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的前世今生[J]. 楊靜,劉鳴.  實(shí)用心電學(xué)雜志. 2017(04)
[3]支持向量機(jī)理論與算法研究綜述[J]. 丁世飛,齊丙娟,譚紅艷.  電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)
[4]使用12導(dǎo)聯(lián)與3導(dǎo)聯(lián)分析動(dòng)態(tài)心電圖的優(yōu)劣[J]. 鄧國蘭,張楠,李驪華,羅素新.  重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(07)
[5]基于CORDIC算法的高精度浮點(diǎn)超越函數(shù)的FPGA實(shí)現(xiàn)[J]. 李全,李曉歡,陳石平.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2009(05)
[6]呼吸信號(hào)檢測(cè)方法的研究[J]. 郝連旺,宋濤.  微納電子技術(shù). 2007(Z1)
[7]人體血氧飽和度監(jiān)測(cè)方法的研究[J]. 嚴(yán)新忠,楊靜,郭略.  醫(yī)療裝備. 2005(12)
[8]呼吸信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 席濤,楊國勝,湯池.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2004(12)
[9]關(guān)于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論與支持向量機(jī)[J]. 張學(xué)工.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2000(01)

博士論文
[1]表面肌電信號(hào)檢測(cè)和處理中若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙章琰.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[2]胸—頭脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間測(cè)量技術(shù)研究[D]. 姬軍.第四軍醫(yī)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于FPGA的肌電解碼及假肢控制SoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 陳旭.華中科技大學(xué) 2017
[2]基于多生理信號(hào)的情緒識(shí)別方法研究[D]. 何成.浙江大學(xué) 2016
[3]基于統(tǒng)一平臺(tái)的系列多參數(shù)生理信號(hào)監(jiān)測(cè)儀的硬件開發(fā)[D]. 吳灶全.浙江大學(xué) 2016
[4]母胎心電信號(hào)的盲源分離研究[D]. 耿云志.浙江大學(xué) 2015
[5]基于Cortex-M3的多功能便攜式心電監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)[D]. 張愛琴.浙江大學(xué) 2014
[6]基于光電容積脈搏波的舒張期衰減時(shí)間常數(shù)的研究[D]. 侯凌霄.浙江大學(xué) 2012
[7]應(yīng)用獨(dú)立分量分析法去除心電信號(hào)中呼吸信號(hào)的仿真[D]. 龐雪蓮.河北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3296728