本文關(guān)鍵詞：基于BSN的人體多生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)研究

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【摘要】：全球人口老齡化加劇給緊張的社會醫(yī)療資源帶來了挑戰(zhàn),為了緩解人們的健康監(jiān)護(hù)需求,尤其是康復(fù)患者和老齡人群,本文設(shè)計了一多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng),可以實現(xiàn)對患者連續(xù)實時的健康監(jiān)護(hù)和自然直觀的人機交互,減輕醫(yī)生的工作。本文結(jié)合電子和計算機技術(shù)、無線通信技術(shù)和信號處理技術(shù),以人體傳感器網(wǎng)絡(luò)為依托,進(jìn)行監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計。采用心電電極、血氧飽和度探頭和溫度傳感器等采集人體多個生理參數(shù),通過低功耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy,BLE)技術(shù)將多個生理參數(shù)檢測節(jié)點同Android智能終端相連,形成一主多從的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),實時的傳輸生理參數(shù)數(shù)據(jù)到Android終端,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、顯示與儲存。文章詳細(xì)闡述了心電信號和血氧飽和度的檢測原理和方法,為了滿足便攜式監(jiān)護(hù)的需求,采用單導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)檢測心電信號;為了減少血氧飽和度檢測過程中對人的日�；顒拥挠绊�,采用反射式設(shè)計,它區(qū)別于傳統(tǒng)的透射式測量方法,可以在人體的多個部位進(jìn)行測量,靈活性更好。針對反射式血氧檢測得到的光電容積脈搏波信號個體差異大且不穩(wěn)定的特點,本文設(shè)計了適用性更強的血氧飽和度計算算法,其閾值通過自適應(yīng)學(xué)習(xí)得到,測試結(jié)果表明了該算法的可行性。針對傳統(tǒng)傅里葉變換對時變信號處理的不足,研究了小波變換在脈搏波信號和心電信號去噪中的應(yīng)用。本文研究了BLE協(xié)議棧結(jié)構(gòu),重點分析了與開發(fā)聯(lián)系緊密的GAP層和GATT層的功能,并研究了與功耗相關(guān)的重要參數(shù)的設(shè)定。由此設(shè)計了基于CC2540的藍(lán)牙4.0通信模塊,包括體溫監(jiān)測模塊,血氧飽和度監(jiān)測模塊和心電監(jiān)測模塊。完成了各個模塊與Android移動終端的低功耗藍(lán)牙通信連接和數(shù)據(jù)交互的程序設(shè)計。Android移動終端是人體傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點,介紹了低功耗藍(lán)牙Android上編程實現(xiàn)的主要函數(shù)和具體步驟,設(shè)計了低功耗藍(lán)牙通信程序、生理參數(shù)信號去噪處理程序、心電圖繪制程序等程序模塊,以構(gòu)成Android客戶端應(yīng)用程序。最后,對系統(tǒng)的通信距離和傳輸速率、功耗和準(zhǔn)確性等方面做了測試,結(jié)果表明系統(tǒng)運行良好,能夠滿足檢測需求。本文實現(xiàn)了心電、脈搏、血氧飽和度和體溫等生理參數(shù)的采集,人體傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信,Android平臺信號處理和顯示存儲等各項功能�？捎糜谏鐓^(qū)家庭的健康監(jiān)護(hù),具有檢測方便、交互性和拓展性強、功耗低成本低等優(yōu)勢。對于推動便攜式健康監(jiān)護(hù)設(shè)備的普及,提高人們生活質(zhì)量,緩解緊張的社會醫(yī)療資源,意義重大。
【關(guān)鍵詞】：低功耗藍(lán)牙 Android 生理參數(shù) 人體傳感器網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 第一章 緒論17-23
• 1.1 研究背景與意義17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢18-21
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 發(fā)展趨勢20-21
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容21-22
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排22-23
• 第二章 人體多生理參數(shù)監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)23-36
• 2.1 血氧飽和度測量原理23-27
• 2.1.1 血氧飽和度的定義23
• 2.1.2 血氧飽和度的測量方法23-27
• 2.2 心電信號檢測原理27-29
• 2.2.1 心電信號簡介27-28
• 2.2.2 心電導(dǎo)聯(lián)體系28-29
• 2.3 小波變換信號分析原理29-33
• 2.3.1 小波變換定義29-31
• 2.3.2 快速小波變換及多分辨率分析31-33
• 2.4 Android系統(tǒng)概述33-35
• 2.4.1 Android軟件棧架構(gòu)33-35
• 2.4.2 Android開發(fā)基本組件35
• 2.4.3 Android開發(fā)環(huán)境35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計36-47
• 3.1 人體多生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計36-40
• 3.1.1 多生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的需求分析36
• 3.1.2 BSN監(jiān)測系統(tǒng)的無線通信方案選擇36-38
• 3.1.3 生理參數(shù)檢測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計38-40
• 3.2 心電信號采集節(jié)點設(shè)計40-42
• 3.3 血氧脈搏采集節(jié)點設(shè)計42-44
• 3.4 體表溫度采集節(jié)點設(shè)計44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 低功耗藍(lán)牙 4.0 模塊的詳細(xì)設(shè)計47-69
• 4.1 低功耗藍(lán)牙BSN組網(wǎng)通信實現(xiàn)47-55
• 4.1.1 低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧的應(yīng)用47-53
• 4.1.1.1 通用訪問配置文件48-50
• 4.1.1.2 通用屬性配置文件50-52
• 4.1.1.3 低功耗藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)52-53
• 4.1.2 低功耗藍(lán)牙開發(fā)設(shè)計53-55
• 4.1.2.1 低功耗藍(lán)牙芯片選型53-54
• 4.1.2.2 CC2540開發(fā)和調(diào)試環(huán)境54-55
• 4.2 脈搏波檢測節(jié)點軟件詳細(xì)設(shè)計55-65
• 4.2.1 基于OSAL的BLE軟件開發(fā)55-58
• 4.2.2 AFE4400與CC2540通信設(shè)計58-61
• 4.2.3 AFE4400的復(fù)位操作61
• 4.2.4 數(shù)據(jù)采集完成標(biāo)志61-62
• 4.2.5 AFE4400驅(qū)動信號及AD轉(zhuǎn)換過程時序配置62-63
• 4.2.6 LED驅(qū)動方式和環(huán)境光消除63-65
• 4.3 心電檢測節(jié)點軟件詳細(xì)設(shè)計65-67
• 4.3.1 心電信號的數(shù)據(jù)采樣65-66
• 4.3.2 心電信號數(shù)據(jù)封裝與校驗66
• 4.3.3 心電監(jiān)測節(jié)點的軟件流程66-67
• 4.4 體溫監(jiān)測節(jié)點軟件詳細(xì)設(shè)計67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第五章 生理參數(shù)信號處理及算法設(shè)計69-84
• 5.1 心電信號預(yù)處理69-74
• 5.1.1 心電信號基線漂移的濾除70-72
• 5.1.2 工頻干擾和肌電干擾濾除72-74
• 5.2 心電信號QRS波識別74-79
• 5.3 脈搏波信號預(yù)處理79-80
• 5.4 脈率和血氧飽和度值計算80-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第六章 Android軟件詳細(xì)設(shè)計及測試84-100
• 6.1 Android低功耗藍(lán)牙通信編程實現(xiàn)84-86
• 6.2 Android終端軟件程序類詳細(xì)設(shè)計86-88
• 6.3 生理參數(shù)信號處理的軟件實現(xiàn)88-89
• 6.4 心電信號繪圖的實現(xiàn)89-91
• 6.5 測試分析91-99
• 6.5.1 測試環(huán)境及操作步驟91-93
• 6.5.2 傳感器節(jié)點功耗測試93-94
• 6.5.2.1 測試環(huán)境條件93-94
• 6.5.2.2 測試結(jié)果分析94
• 6.5.3 通信距離和速度測試94-96
• 6.5.3.1 測試環(huán)境條件94-95
• 6.5.3.2 測試結(jié)果分析95-96
• 6.5.4 血氧飽和度和脈率準(zhǔn)確性測試96-97
• 6.5.5 生理參數(shù)監(jiān)測曲線測試97-99
• 6.5.5.1 測試條件98
• 6.5.5.2 結(jié)果分析98-99
• 6.6 本章小結(jié)99-100
• 第七章 全文總結(jié)與展望100-102
• 7.1 全文總結(jié)100-101
• 7.2 后續(xù)工作展望101-102
• 致謝102-103
• 參考文獻(xiàn)103-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果107-108

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 軒運動;趙湛;方震;杜利東;耿道渠;史要紅;;基于無線體域網(wǎng)技術(shù)的老人健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計[J];計算機研究與發(fā)展;2011年S2期

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本文編號：885376