本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的可穿戴非接觸式震顫檢測裝置和方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：帕金森綜合癥(Parkinson's Disease,PD)是最近幾年發(fā)病率逐漸升高的幾大病患之一,診斷該疾病的重要依據(jù)是病人在不同姿態(tài)下所表現(xiàn)出的體表的震顫頻率和幅度。目前研究顯示用于PD震顫測量的傳統(tǒng)傳感器還具有很多缺陷:使用加速度或者陀螺儀的傳感器,只是單一測量人體局部震顫,沒有考慮姿態(tài)影響;表面肌肉電傳感器(Surface EMG Sensor,EMGs),不易穿戴,病人可活動范圍窄,而且只能用于臨床;采用機械機構(gòu)(比如機械臂)的傳感器,往往價格昂貴,重量偏大,加重了病人穿戴負(fù)荷。本文針對這些問題,提出了一種專用于監(jiān)測帕金森震顫信號的可穿戴非接觸式PD震顫檢測檢測方法,并設(shè)計了系統(tǒng)的震顫檢測裝置。PD震顫信號采集方面,在參考了傳統(tǒng)的只依靠機械傳感器或者生物傳感器的基礎(chǔ)上,信號采集端使用機械傳感器的同時,從光電的角度出發(fā),由微功率的調(diào)制脈沖激光照射人體皮膚表面,產(chǎn)生的漫反射脈沖光會通過凸透鏡在位置敏感性器件(Position Sensitive Device,PSD)的表面成像,這種被稱為“激光三角測量法”的測量方法會將震顫信號轉(zhuǎn)化為光電信號,使得整個采集過程干擾小,采集速度更快,能耗更低;在信號的傳輸方面,摒棄了傳統(tǒng)的有線方法,采用基于ZigBee的星形無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),將人體多個點的信號采集至集中器,使得病人的可活動空間大(活動半徑大于400m),避免了測量時候出現(xiàn)的緊張、不安等不良情緒影響測量結(jié)果;信號處理方面,在信號的集中器上使用了嵌入式實時系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ2.90和人機交互界面emWin5.12,并使用C#在PC平臺搭建了友好的上位機界面。各個節(jié)點的數(shù)據(jù)會以曲線的形式顯示并存儲在手持設(shè)備或者PC上,為帕金森疾病的診斷、監(jiān)測和護(hù)理提供有效的數(shù)據(jù)化、可視化支持。通過對人體不同部位的五個點進(jìn)行模擬測試,整個裝置能夠測得PD震顫數(shù)據(jù),并能反映PD病人的姿態(tài)變化。實驗表明,整個系統(tǒng)能夠得出PD病人常規(guī)生活狀態(tài)下的有效數(shù)據(jù),并能把震顫信號顯示并存儲起來。該系統(tǒng)改進(jìn)了傳統(tǒng)“穿戴式”傳感器(Wearable Sensors)必須和人體發(fā)生直接緊密接觸這一單一的模式,克服了現(xiàn)有傳感器的諸多缺點,有效避免了病人因穿戴傳感器而出現(xiàn)緊張、激動等不良情緒影響測量,保證了數(shù)據(jù)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：帕金森病 姿態(tài) 震顫 傳感器 可穿戴
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R742.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 目前存在的問題12
• 1.4 本文內(nèi)容與安排12-13
• 1.5 本章小結(jié)13-14
• 2 PD震顫信號的特點與檢測方式14-18
• 2.1 目標(biāo)信號的特點14-15
• 2.1.1 肢體平衡性感知數(shù)據(jù)14-15
• 2.1.2 肢體震顫性感知數(shù)據(jù)15
• 2.2 目標(biāo)信號的常用檢測方式15-17
• 2.2.1 直接接觸型15-16
• 2.2.2 間接測量型16-17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 3 PD震顫檢測方法的對比和改進(jìn)18-23
• 3.1 用于PD震顫檢測的傳感器類型18-19
• 3.1.1 機械信號傳感器18
• 3.1.2 光電信號傳感器18
• 3.1.3 生物信號傳感器18-19
• 3.1.4 其它震顫檢測傳感器19
• 3.2 檢測方法的改進(jìn)19-22
• 3.2.1 檢測方法的基本原理20-22
• 3.3 本章小結(jié)22-23
• 4 PD震顫檢測裝置的改進(jìn)及其應(yīng)用23-34
• 4.1 信號采集端的硬件設(shè)計23-27
• 4.1.1 PSD器件的基本特性23-24
• 4.1.2 PSD處理電路的設(shè)計與對比24-25
• 4.1.3 PD震顫信號采集傳感器的實現(xiàn)25-27
• 4.2 通信方法的選擇與通信模塊設(shè)計27-30
• 4.2.1 通信方法的選擇27-29
• 4.2.2 通信模塊的設(shè)計29-30
• 4.3 嵌入式平臺的硬件對比和選擇30-33
• 4.3.1 嵌入式平臺的配置對比30-31
• 4.3.2 嵌入式平臺的設(shè)計31-33
• 4.4 本章小結(jié)33-34
• 5 PD震顫檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計34-50
• 5.1 信號采集端的軟件設(shè)計34-35
• 5.2 通信協(xié)議棧的軟件設(shè)計35-42
• 5.2.1 ZigBee協(xié)議棧的構(gòu)架35-38
• 5.2.2 ZigBee協(xié)議棧的通信流程38-39
• 5.2.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立與結(jié)構(gòu)39-40
• 5.2.4 裝置中數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)40-42
• 5.3 嵌入式平臺的軟件設(shè)計42-47
• 5.3.1 μC/OS-Ⅱ的性能與特點42-43
• 5.3.2 μC/OS-Ⅱ的移植43-44
• 5.3.3 emWin的性能與特點44-45
• 5.3.4 emWin的移植與使用45-47
• 5.4 PC上位機軟件設(shè)計47-49
• 5.5 本章小結(jié)49-50
• 6 信號檢測實驗及裝置性能測試50-55
• 6.1 信號采集端的波形測試50-51
• 6.2 ZigBee通信質(zhì)量測試51
• 6.3 嵌入式平臺的性能測試51-54
• 6.3.1 緩存空間對顯示效果的影響51-52
• 6.3.2 波特率對顯示效果的影響52-54
• 6.4 震顫數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)量化54
• 6.5 本章小結(jié)54-55
• 7 總結(jié)與展望55-57
• 7.1 總結(jié)55
• 7.2 展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果61-62
• 致謝62-63

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本文編號：352869