發(fā)布時間：2021-07-22 07:36

　　人民健康問題是一個關系到國計民生的重要問題,近年來涌現(xiàn)出了許多有特色的無創(chuàng)檢測人體生理信號的儀器。但是現(xiàn)有產(chǎn)品依然存在許多問題:通用性差,無法模塊化擴展;體積大,不便攜;智能分析功能不足。所以需要設計可模塊化擴展、便攜式、智能化的生理信號采集與分析儀器。論文的主要研究工作如下:1、設計與實現(xiàn)了多生理信號采集終端,可用于采集電生理信號（包括心電、肌電等）與非電生理信號（包括脈搏、皮膚電等）。選用TI公司的ADS1298作為電生理信號的模擬前端、ADS101E08S作為通用信號的模擬前端、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。設計并實現(xiàn)了前端采集電路的硬件與FPGA的邏輯電路,實現(xiàn)了多生理信號采集功能,可作為一個獨立的采集儀器使用。該儀器委托了浙江省醫(yī)療器械檢驗研究院參照GB9706.1對其進行了安全性測試,在正常工作溫度下與潮濕預處理后的測試中,泄露電流均小于0.001mA,都可耐受最高1500V的試驗電壓。2、論文在數(shù)據(jù)采集功能的基礎上,基于全可編程芯片ZYNQ設計了智能分析終端,解決了多生理信... 

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

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１３年至２０１８年我國衛(wèi)生健康費用及增速１３１??

支持６３通道數(shù)據(jù)輸入，整合了視頻與ＶＯＩＰ對講功能，最大采樣率??２０００Ｈｚ，同時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)的多生理信號數(shù)據(jù)采集儀器往往價格昂貴、體型巨大、不利??于外出攜帶，而且結(jié)構(gòu)固定，無法進行模塊擴展、功能訂制或添加智能算法，其中部分儀??器由于版權(quán)等問題甚至無法導出原始數(shù)據(jù)供學術(shù)研究使用。??（ａ）邁瑞公司的ＢｅｎｅＶｉｓｉｏｎＮ系列監(jiān)護儀?（ｂ）?Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的Ａｌｉｃｅ?６多導睡眠儀??圖１．３多生理信號的采集和監(jiān)護儀器Ｆ，１８ｌ??（３）生理信號數(shù)據(jù)庫：眾多學者在研究生理信號采集技術(shù)的同時，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數(shù)據(jù)庫了。典型的有：美國麻??省理工學院建立的ＭＩＴ－ＢＩＨ數(shù)據(jù)庫在分析心律失常等研究領域有著特殊的意義，是世界范??圍內(nèi)最受認可的專業(yè)數(shù)據(jù)庫［１９］。ＩＳＲＵＣ數(shù)據(jù)庫是隨機從多導睡眠儀記錄中采集整夜８小時??的ＰＳＧ數(shù)據(jù)，每個記錄包含１９個通道，分為３０ｓ的時間段，由兩個專家視覺評測并進行睡??眠分期（ａｗａｋｅ、ＮＲＥＭ?（Ｎｌ、Ｎ２、Ｎ３）［２Ｇ］。ＭＩＭＩＣ數(shù)據(jù)庫是美國麻省理工學院提供的一??個對公眾開放的多參數(shù)重癥監(jiān)護數(shù)據(jù)庫，提供了諸如心電信號、光電容積脈搏波信號、動??脈血壓信號和呼吸信號等從ＩＣＵ病房中采集的生理信號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段視頻畫面時的腦電信號和外周生理信號，同時包含被??試對喚醒、效價、喜歡與否、主導和熟悉程度的評分［２２］。這些數(shù)據(jù)庫在各自的應用領域中??已經(jīng)被廣泛認可，并得到了不少研究成果

?機＋采集模塊的形式實現(xiàn)多種信號的實時采集，靈活性特別高，而且可以在磁共振環(huán)境中??使用，但是設備整體體積比較大，而且價格十分昂貴，方案也比較老舊［２４］。這類儀器可以??根據(jù)實際需求去調(diào)整加載的功能模塊，得到的信號質(zhì)量好，但往往體積龐大、價格昂貴而??且使用還很復雜，這使得它們只能被應用于專業(yè)領域，而且需要受過專業(yè)訓練的人員進行??操作。??ＯＨＨＲｉＶＨＭＩＤ??ｉｖ?＿■＿＿＿■■■?■＿??（ａ）?ＧＥ公司的ＢＩＸ５系列監(jiān)護儀?（ｂ）?Ｂ丨ＯＰＡＣ公司的多導生理儀??圖１．４可模塊化擴展的多生理信號采集儀器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)進步，可穿戴設??備作為最便于攜帶的設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)類可穿戴設備，這些設備有著良好的人機交互界面與??較好的使用效果［２５］，但是往往功能比較單一，僅能測量脈搏、運動、氣壓等參數(shù)中的一個或??幾個，少數(shù)設備如Ａｐｐｌｅ?Ｗａｔｃｈ有心電檢測功能。學術(shù)界關于可穿戴設備的研究則更加豐富??且有創(chuàng)造力：ＫａｉｓｔｉＭａｔｔｉ等人基于ＭＥＭＳ技術(shù)設計的一個壓力脈搏波傳感陣列見１．５（ａ），可??用于遠程心臟監(jiān)護與個人醫(yī)療監(jiān)護，但是用于冠狀動脈疾病的診斷還是不夠的［２６］；?Ｍａｈｍｕｄ??ＭｄＳｈａａｄ等人設計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、心率、皮膚??溫度、運動，整體設計很精巧，但是沒有心電的檢測功能［２７］；?ＴａｄａＹａｓｕｎｏｒｉ等人基于導電??油墨和導電海綿設計了一件智能Ｔ恤見１．５（ｃ），

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于FPGA的肌電解碼及假肢控制SoC系統(tǒng)設計[D]. 陳旭.華中科技大學 2017
[2]基于多生理信號的情緒識別方法研究[D]. 何成.浙江大學 2016
[3]基于統(tǒng)一平臺的系列多參數(shù)生理信號監(jiān)測儀的硬件開發(fā)[D]. 吳灶全.浙江大學 2016
[4]母胎心電信號的盲源分離研究[D]. 耿云志.浙江大學 2015
[5]基于Cortex-M3的多功能便攜式心電監(jiān)護儀設計[D]. 張愛琴.浙江大學 2014
[6]基于光電容積脈搏波的舒張期衰減時間常數(shù)的研究[D]. 侯凌霄.浙江大學 2012
[7]應用獨立分量分析法去除心電信號中呼吸信號的仿真[D]. 龐雪蓮.河北工業(yè)大學 2007



本文編號：3296728