心率和血壓等心臟生理指標(biāo)是人們預(yù)防與診斷疾病的重要生物醫(yī)學(xué)信號(hào),目前比較常見的心臟檢測(cè)主要有心電圖、超聲心動(dòng)圖和血壓測(cè)量等方法。心沖擊信號(hào)源自心臟的周期運(yùn)動(dòng),這種周期運(yùn)動(dòng)使人體機(jī)體產(chǎn)生微弱的機(jī)械振動(dòng),并且血液沿動(dòng)脈的流動(dòng)可將這一機(jī)械振動(dòng)信號(hào)傳送至全身各部位。目前,心沖擊信號(hào)能夠用來測(cè)量心率,通過心沖擊信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性也已經(jīng)應(yīng)用在心血管疾病如冠心病和室性早搏的診斷。本論文提出了一種采用心沖擊技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體多生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的解決方案,通過對(duì)心沖擊信號(hào)的采集與分析,實(shí)現(xiàn)了對(duì)心率、血壓等生理信號(hào)的連續(xù)、實(shí)時(shí)、非直接接觸式監(jiān)測(cè)。目前的血壓測(cè)量方法,常用的包括柯氏音聽診法、示波法等都需要在手臂上纏繞氣囊袖帶,使被測(cè)者感覺不適。尤其是柯氏音聽診法需要由專業(yè)醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行聽診操作,不適用于普通家庭的日常血壓監(jiān)測(cè)。最重要的是以上方法均不能實(shí)現(xiàn)非直接接觸式、連續(xù)的測(cè)量,而連續(xù)、實(shí)時(shí)的心率和血壓測(cè)量才能為相關(guān)疾病的診療提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。因此探索一種能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)測(cè)量心率、血壓等生理信號(hào)的便攜、可靠且非直接接觸式的多生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)極具研究意義。本論文首先介紹了心沖擊信號(hào)如何產(chǎn)生并總結(jié)了其信號(hào)特點(diǎn),然后設(shè)計(jì)了心沖擊信號(hào)采集與提取的硬件電路并獲得了理想的心沖擊信號(hào)。使用S3C2440核心處理器與Linux操作系統(tǒng),完成了心沖擊信號(hào)波形的實(shí)時(shí)顯示與心率提取。最后探索了利用心沖擊信號(hào)實(shí)現(xiàn)連續(xù)血壓測(cè)量的方案,運(yùn)用了雙路心沖擊信號(hào)傳導(dǎo)時(shí)間測(cè)量法,通過擬合函數(shù),實(shí)現(xiàn)了非直接接觸式連續(xù)血壓測(cè)量功能。測(cè)量過程中通過高靈敏度壓電薄膜傳感器,隔著衣物通過平躺或坐靠方式就可以實(shí)現(xiàn)血壓的連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)量。本文提出的利用心沖擊技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)在于:實(shí)現(xiàn)了采用心沖擊信號(hào)的非直接接觸式的連續(xù)血壓測(cè)量以及多路心沖擊信號(hào)的采集與心率提取。采用心沖擊信號(hào)的非直接接觸式的連續(xù)血壓測(cè)量的方法還沒見其他人報(bào)道,此方法具有連續(xù)、實(shí)時(shí)、非直接接觸式監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),特別適用于平躺診療中的患者和長(zhǎng)期臥床人員以及坐輪椅人士等特殊人群的連續(xù)血壓和心率的監(jiān)測(cè),同時(shí)也非常適用于普通人群的生理信號(hào)的檢測(cè),具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH77
【部分圖文】：

2更準(zhǔn)確的依據(jù)。圖1.1 （左圖）柯氏音聽診法測(cè)血壓（右圖）示波法測(cè)血壓基于以上背景，本論文旨在探索一種利用心沖擊信號(hào)實(shí)現(xiàn)的非直接接觸式、連續(xù)的多生理信號(hào)的監(jiān)測(cè)方法，利用這種方法可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)血壓測(cè)量、連續(xù)心率提取等功能。首先利用壓電類傳感器采集出心沖擊信號(hào)波形，擺脫了佩戴電極、探頭或者袖帶直接接觸皮膚的困擾，只需要坐在椅子上或者躺在床上，正常著衣就能實(shí)現(xiàn)無感覺測(cè)量。再?gòu)拇诵臎_擊信號(hào)中提取心率、血壓等相關(guān)生理信息，適用于日常血壓、心率的測(cè)量。對(duì)心沖擊信號(hào)的采集是機(jī)械信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變，選擇正確的壓電型傳感器可以避免傳感器直接與被檢查者皮膚接觸，使信號(hào)采集時(shí)更加方便�？芍臎_擊信號(hào)的采集相比其他直接接觸式生理信號(hào)的采集如心電信號(hào)、超聲心動(dòng)圖信號(hào)等具有更加靈活

沖擊信號(hào)的獲取裝置的搭建，不同的是前者傾向于利用該裝置探索心臟泵血現(xiàn)象和心沖擊信號(hào)之間的聯(lián)系，而后者則更傾向于結(jié)合心沖擊信號(hào)與心電信號(hào)進(jìn)行心率變異性對(duì)比分析，驗(yàn)證心沖擊信號(hào)在某些應(yīng)用方面的可信度[4-5]。葡萄牙電信研究所主要成果是實(shí)現(xiàn)了使用一種特殊織物類型的壓力傳感器進(jìn)行心沖擊信號(hào)采集，深入研究了不同的坐姿及不同傾角對(duì)心沖擊信號(hào)獲取時(shí)的干擾程度[6]。德國(guó)David Friedrich 等人，在獲取的心沖擊信號(hào)的基礎(chǔ)上，通過算法提取出心動(dòng)周期，實(shí)現(xiàn)了對(duì)睡眠質(zhì)量和心臟疾病的監(jiān)測(cè)[11]。國(guó)外還有一些學(xué)者模擬失重環(huán)境采用一種機(jī)電型片狀傳感器貼在受試者胸腔外來采集心沖擊信號(hào)，目的是想借助失重環(huán)境采集出不包含人體重力疊加成分的三維度的心沖擊信號(hào)[10]。20 世紀(jì) 90 年代末，我國(guó)的俞夢(mèng)孫院士團(tuán)隊(duì)研制出了一款能對(duì)微小振動(dòng)信號(hào)變化監(jiān)測(cè)床墊[12]，用來監(jiān)測(cè)人的睡眠情況，人體的每個(gè)微小動(dòng)作例如心跳都會(huì)導(dǎo)致床墊檢測(cè)到壓力的變化，這些壓力變化通過后期電路處理，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)后將信號(hào)記錄下來，裝置示意圖如圖 1.2。

顧?璧牟問??緩缶??夂霞撲愕玫攪???怪�。�?2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖2.1 從心沖擊信號(hào)提取心率的原理簡(jiǎn)介心臟每分鐘搏動(dòng)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)值稱之心率，依據(jù)性別、年齡、生活環(huán)境的差異都會(huì)引起心率值差異，健康人的心率是 60-100（次/分鐘），女性比男性稍快，小嬰兒最高在 130（次/分鐘）左右，老年人則偏慢，人們處于靜息和就寢時(shí)心率值會(huì)下降，高強(qiáng)度體力勞動(dòng)者比如體育健兒心率值也會(huì)偏慢屬正常現(xiàn)象。但是情緒興奮或者飲酒濃茶時(shí)心率會(huì)變快，平復(fù)后回到正常范圍。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄒向陽;蘇志鵬;周小林;;嵌入式Linux睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];儀表技術(shù);2015年01期

2 楊丹;徐彬;葉琳琳;金晶晶;;心臟心沖擊信號(hào)降噪方法研究[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2014年06期

3 曹欣榮;劉蕾;蔡?hào)|陽;郭鵬;唐勁天;;心沖擊圖特征統(tǒng)計(jì)及其醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年05期

4 曹欣榮;王昆;張晶;唐勁天;;心沖擊圖心率變異性分析的可行性[J];科技導(dǎo)報(bào);2014年Z1期

5 凌振寶;張銘;熊文激;陳志榜;郭子鈺;李肅義;;基于脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間的無袖帶血壓測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2012年12期

6 侯功;鄧輝;;基于示波法的血壓測(cè)量新方法[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2012年22期

7 李章俊;王成;朱浩;金凡;馬俊領(lǐng);;基于光電容積脈搏波描記法的無創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量[J];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào);2012年04期

8 王春武;王旭;龍哲;張柯欣;;基于心沖擊信號(hào)的心率提取算法[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年08期

9 汪禹;;MATLAB在曲線擬合中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2012年18期

10 王春武;王旭;龍哲;張柯欣;;坐立兩便式心沖擊信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 金晶晶;心沖擊圖信號(hào)的無感覺檢測(cè)與分析方法研究[D];東北大學(xué)　;2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 齊嘉;基于容積脈搏波的連續(xù)血壓測(cè)量研究[D];天津理工大學(xué);2017年

2 郭卉卉;心沖擊偽跡抑制方法研究[D];重慶大學(xué);2016年

3 張晶;壓電薄膜式心沖擊圖信號(hào)采集系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

4 于瀟;基于脈搏波速度的無創(chuàng)連續(xù)血壓測(cè)量系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 牛鳳筠;基于PVDF壓電薄膜傳感器的生理信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2011年

6 曹穎鵬;基于嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序的研究與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2010年

7 謝靜;新型電荷放大器設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2008年

8 李智鵬;嵌入式Linux操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)問題研究[D];湖南大學(xué);2004年

9 周小波;嵌入式Linux操作系統(tǒng)及其應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2861566