本文關(guān)鍵詞：頭戴式生命體征參數(shù)采集裝置的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：近年來,隨著生物傳感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,可穿戴式健康監(jiān)測系統(tǒng)已成為國內(nèi)外研究的熱點。傳統(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備由于體積大,操作復(fù)雜,不便攜帶,使用受到限制。相比而言,可穿戴式設(shè)備具有體積小、重量輕、成本低、佩戴方便等特點,因而在健康監(jiān)測方面具有廣闊的發(fā)展空間�，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中,對士兵的健康狀況更為重視,利用各種科技手段來減少士兵的傷亡率,以減少戰(zhàn)爭損失�？焖俚牧私馐勘捏w征狀態(tài),對于指揮人員來說,便于及時進(jìn)行作戰(zhàn)部署;對于醫(yī)護(hù)人員來說,便于及時搶救負(fù)傷士兵,從而減少士兵傷亡代價。本文對體征參數(shù)的檢測算法進(jìn)行了研究。對于心電R波定位,通過比較小波變換法和差分閾值法優(yōu)缺點,選擇使用運算量較小的差分閾值法對R波進(jìn)行定位;根據(jù)脈搏波信號特點,采用逐點進(jìn)行判別的方法,定位PPG信號的極大值點和極小值點,求出其直流分量和交流分量,再由血氧飽和度數(shù)學(xué)模型,計算出血氧飽和度;確定了由心電R波作為PWTT的起點,由PPG的一階微分最大值點作為PWTT的終點來計算PWTT值,并通過對10名志愿者進(jìn)行試驗,利用最小二乘法確定了這10名志愿者的血壓評估模型。本文研制了用于戰(zhàn)場士兵的頭戴式生命體征參數(shù)采集裝置,該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對士兵心率、血氧飽和度和血壓這三種體征參數(shù)的實時監(jiān)測。硬件裝置包括硬件電路板和血氧采集頭帶。硬件電路以MSP430F1611單片機(jī)作為中央處理單元,該單片機(jī)對光頻轉(zhuǎn)換器發(fā)送來的信號進(jìn)行捕獲,獲得雙色光的兩種PPG信號;單片機(jī)程序完成對心率、血氧飽和度和血壓三種參數(shù)的計算,通過串口發(fā)送給藍(lán)牙模塊;藍(lán)牙模塊收到數(shù)據(jù),通過模塊天線發(fā)射出去。血氧采集頭帶是一根黑色的松緊帶,頭帶中間固定有雙色光LED和光頻轉(zhuǎn)換器,作為血氧探頭,采集雙色光PPG信號。通過對10名志愿者進(jìn)行試驗,實驗結(jié)果表明,本裝置心率檢測的平均誤差率在4%以內(nèi),血氧飽和度檢測的平均誤差率在3%以內(nèi),血壓檢測的收縮壓和舒張壓誤差平均值在5mmHg以內(nèi),誤差的標(biāo)準(zhǔn)差在7mmHg以內(nèi),三種參數(shù)的檢測誤差均滿足本課題的設(shè)計要求。本文最后對體征信息采集裝置的性能做了測試,裝置的功耗為205mW,實現(xiàn)了低功耗的設(shè)計要求;經(jīng)測試,裝置的充放電功能正常。
【關(guān)鍵詞】：體征參數(shù)監(jiān)測 心電 血氧飽和度 血壓 脈搏波傳導(dǎo)延遲時間
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 注釋表13-14
• 第1章 緒論14-19
• 1.1 穿戴式體征監(jiān)測技術(shù)背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 穿戴式體征監(jiān)測技術(shù)的未來發(fā)展趨勢16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第2章 體征參數(shù)的檢測原理及方案設(shè)計19-30
• 2.1 體征參數(shù)檢測原理及方法19-28
• 2.1.1 心率檢測19-22
• 2.1.2 血氧飽和度檢測22-25
• 2.1.3 血壓檢測25-28
• 2.2 本文方案設(shè)計28-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第3章 體征參數(shù)檢測相關(guān)算法研究30-43
• 3.1 頭部心電R波定位算法研究30-33
• 3.1.1 小波變換法30-31
• 3.1.2 差分閾值法31-33
• 3.2 頭部血氧飽和度檢測算法研究33-37
• 3.2.1 PPG信號的極大值點和極小值點定位33-35
• 3.2.2 PPG信號交流分量和直流分量的計算35-36
• 3.2.3 血氧飽和度的計算36-37
• 3.3 血壓檢測算法研究37-42
• 3.3.1 最小二乘直線擬合的基本原理37-38
• 3.3.2 三種PWTT實驗方案效果分析38-39
• 3.3.3 無袖帶連續(xù)血壓模型的建立39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 體征信息采集裝置的設(shè)計43-57
• 4.1 體征信息采集裝置的硬件設(shè)計43-50
• 4.1.1 硬件總體設(shè)計43-44
• 4.1.2 血氧采集模塊44-46
• 4.1.3 心電采集模塊46-47
• 4.1.4 單片機(jī)處理模塊47-48
• 4.1.5 藍(lán)牙模塊48-49
• 4.1.6 充電及電源管理模塊49-50
• 4.2 體征信息采集裝置的軟件設(shè)計50-55
• 4.2.1 單片機(jī)軟件設(shè)計50-55
• 4.2.2 藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 第5章 實驗結(jié)果及裝置性能測試57-66
• 5.1 實驗及實驗結(jié)果分析57-64
• 5.1.1 實驗設(shè)備57-58
• 5.1.2 實驗方法58-59
• 5.1.3 實驗結(jié)果及誤差分析59-64
• 5.2 體征信息采集裝置的性能測試64-65
• 5.2.1 功耗測試64
• 5.2.2 充電功能測試64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-69
• 6.1 本文工作總結(jié)66-67
• 6.2 未來工作展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：567123