穿戴式多生命体征信息监测系统的研究与设计

作     者：冯经伟 

作者单位：南昌航空大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王琪

授予年度：2021年

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

主      题：穿戴式 生命体征 医疗设备 信号处理 日常监护 

摘      要：我国是世界上人口老龄化程度较高的国家之一,老年人口数量最多,老龄化速度最快,老年人的身体健康问题将会是我国未来几十年里持续关注的一个重点问题。与此同时现代社会青年人压力大,工作强度高,饮食不规律爱熬夜等多重因素导致了众多青年人处于一种亚健康的状态。因此,设计出一款可长时间监测老年人或者是青年人生命体征信息的系统,能帮助他们早日发现身体异样,及时投入治疗或者提醒自身加强锻炼。所以,本文对比国内外已有的监测设备结合现有的可穿戴技术、微电子技术、无线通信技术、传感器技术等设计一款可长时间监测人体体温、脉搏、呼吸和血压四大生命体征信息的可穿戴系统。该系统可提前预警人们的身体异样,从而及时就医改善身体状况。论文的具体工作如下:1、对国内外可穿戴医疗监护设备的研究现状进行分析和总结。介绍可穿戴医疗设备的发展方向以及一些关键技术。阐述多生命体征信号的产生机理,提出相应的测量手段。2、提出系统的总体方案并进行软硬件的设计。使用模块化的设计方法分别设计了体温检测模块、心电和呼吸检测模块以及脉搏检测模块还有低功耗的蓝牙传输模块。进行系统的软件设计,包括系统的整体运行,各模块的初始化操作以及信号的采集传输,蓝牙通信以及手机APP数据显示。3、对采集的生理信号进行去噪处理并获取信号的特征值。采用FIR低通滤波去来去除心电、呼吸和脉搏的高频和工频干扰;提出快速中值滤波法来消除心电、呼吸和脉搏信号的基线漂移;提出逐点标记法来检测呼吸信号的极大值点并计算出呼吸率;最后采用差分阈值法提取出心电信号的R波和脉搏波的极大值,计算出心率和PWTT并最终计算出血压。4、参照已有的医疗设备和本系统设计对比实验。对系统采集的各类信号通过计算得出的体温值、心率值、呼吸率还有血压等参数同时对比GT6800-10多参数心电监护仪和BNT100红外电子体温枪的测量结果。对实验结果进行相关性分析,结果表明本系统可满足日常生命体征信息监测的需求。