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传感技术学报 2017年第4期30卷 635-640页

作者：黄俊骁王志宇丁仲祥林金朝庞宇李章勇重庆邮电大学光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室重庆400065 公安部第一研究所北京100044

为了实现公安、消防等高危职业的体征参数监测,以公安日常装备(警盔和T恤)为可穿戴载体,设计了一种体征参数监测系统,实现血氧饱和度、心电、心率的检测、传输和显示。警盔利用反射式探头采集光电容积脉搏波PPG(photoplethysmography)信... 详细信息

为了实现公安、消防等高危职业的体征参数监测,以公安日常装备(警盔和T恤)为可穿戴载体,设计了一种体征参数监测系统,实现血氧饱和度、心电、心率的检测、传输和显示。警盔利用反射式探头采集光电容积脉搏波PPG(photoplethysmography)信号,检测血氧饱和度;T恤利用导电硅胶和ADS1292R采集心电ECG(electrocardiogram)信号,检测心电和心率;APP实现体征参数的实时显示。实验表明,ECG信号R波定位的准确率能达到98.5%以上;与标准监护仪对比,血氧、心率的平均误差都较低,血氧的最大误差在5%以内,心率的最大误差在10次/min以内。在不影响正常活动下,系统能够满足国际标准对实时体征参数监测的要求。首次设计了一套适用于警员的可穿戴体征参数监测系统,并实现了参数监测的准确度和稳定性。

关键词：穿戴式系统体征参数监测信号传感血氧饱和度心电心率

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袖带式体征参数监测系统的研究与设计

袖带式体征参数监测系统的研究与设计

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作者：蒋伟重庆邮电大学

学位级别：硕士

在医护装甲车救援中,大型医疗监护设备不能满足车载环境要求,小型化医疗设备成为研究的主流方向。血压、血氧饱和度和脉率作为人体基本体征参数,准确的实时体征数据在救援过程中具有重大临床意义,一款合适的自动监测设备能够提高救援效... 详细信息

在医护装甲车救援中,大型医疗监护设备不能满足车载环境要求,小型化医疗设备成为研究的主流方向。血压、血氧饱和度和脉率作为人体基本体征参数,准确的实时体征数据在救援过程中具有重大临床意义,一款合适的自动监测设备能够提高救援效率,减少医护人员工作量。本文基于以上背景研究设计一款袖带式体征参数监测系统,通过袖带和医护指尖套完成人体动脉血压信号和指尖容积脉搏波采集,结合相应算法完成血压、血氧饱和度和脉率的检测,系统显示当前检测体征参数数值,并通过无线传输模块将检测的体征参数数据传输至电脑存储终端,以供医护人员及时参考和制定合理医护方案。本系统包含硬件设计和软件算法设计两大部分。在硬件设计方案中,选用软件滤波方式替代分立元件信号处理电路,减少硬件器件,缩小整体装置体积;采用低功耗、高集成度血氧信号采集模块替代分立元件电路,提高续航能力。软件算法预处理设计中,对分离振荡脉搏波信号进行高频软件滤波,运用形态学滤波器进行振荡脉搏波和容积脉搏波信号的基线漂移处理。在算法设计中,利用差分阈值法定位峰值特征序列,采用基于基波的方法实现振荡脉搏信号幅值轮廓处理,对定位峰值序列进行插值运算,有效减少离散峰值匹配不均造成幅度系数匹配不良的问题。结合示波法中变幅度系数判定准则和血压信号序列完成收缩压、舒张压的判定,运用容积脉搏波和血氧定标拟合式完成脉率、血氧计算。对实验研制的样机进行相关性能测试、参数测量准确度测试。系统续航能力不低于四小时,达到预期指标;收缩压单次测量误差最大为8 mm Hg,其误差均值最大为4.8 mm Hg,最大标准差误差为2.5 mm Hg;舒张压测量误差最大为9 mm Hg,其误差均值最大为4.3 mm Hg,最大标准差误差为2.5 mm Hg;血氧饱和度均值误差最大为2.4%,小于3%,脉率均值误差4.3 bpm。数据测量结果与标准仪器的数据一致性满足置信区间标准,准确性检测指标符合相关医疗标准。

关键词：收缩压舒张压脉率血氧体征参数监测

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腕式伤员体征参数监测装置的研究与设计

腕式伤员体征参数监测装置的研究与设计

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作者：罗国庆重庆邮电大学

学位级别：硕士

装甲救护车能有效提升现代战场救援效率,在军队中投入比例逐渐增高,而救护车内部空间有限,传统大型医疗设备不适合此种监护场景,各种大型医疗装备小型化已成为军用医疗设备研究方向。脉率、血氧饱和度、血压作为人体基本生命体征参数,... 详细信息

装甲救护车能有效提升现代战场救援效率,在军队中投入比例逐渐增高,而救护车内部空间有限,传统大型医疗设备不适合此种监护场景,各种大型医疗装备小型化已成为军用医疗设备研究方向。脉率、血氧饱和度、血压作为人体基本生命体征参数,是医护人员诊治的重要依据。本文基于以上背景研究和设计一款腕式伤员体征参数监测装置,该装置基于反射式原理采集人体指尖光电容积脉搏波,检测血氧饱和度与脉率;基于示波法原理采集人体腕部腕带压力脉搏波,检测血压;装置具有绑定伤员信息、自动检测体征参数功能,对异常体征参数可报警提醒;装置屏幕显示单次体征参数检测值,利用近场通信传输历史检测数据至后台终端,供医护人员参考。本文从体征参数检测准确度、装置续航、便携性等方面研究和设计装置。硬件设计中,采用数字信号处理方法代替传统模拟信号处理电路,选用高集成度、低功耗模块,以此控制装置体积、延长装置续航。软件算法设计中,针对光电容积脉搏波中高频噪声、基线漂移分别采用平滑滤波、多项式拟合去除,根据光电容积脉搏波特点,利用动态阈值差分法定位主波波峰与波谷,利用极值点法获取包络线;腕带压力脉搏波预处理中,使用最优化方法设计滤波器分离腕带静压与振荡脉搏波信号,利用多项式拟合去除振荡脉搏波基线漂移,根据振荡脉搏波特点,利用动态阈值差分法定位波峰波谷,采用双高斯曲线拟合振荡脉搏波振幅,利用变幅度系数法进行血压判定。设计实验对研制的腕式装置样机进行性能测试、体征参数检测准确性测试。测得腕式装置腕部主体尺寸为70.29mm×55.80mm×37.25mm,血氧脉率采集模块尺寸为18.34mm×14.39mm,符合便携性要求;装置续航时间预估为6.8小时,达到预期指标;血氧饱和度检测最大误差±4%,脉率检测最大误差±5次/分,收缩压检测误差均值±4.92mmHg,误差标准差2.87mmHg,舒张压检测误差均值±3.91mmHg,误差标准差2.15mmHg,体征参数检测准确度符合医疗标准。

关键词：体征参数监测血氧饱和度脉率血压

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头戴式生命体征参数采集装置的研究与实现

头戴式生命体征参数采集装置的研究与实现

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作者：陈建锋重庆邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着生物传感技术和物联网技术的快速发展,可穿戴式健康监测系统已成为国内外研究的热点。传统的监测设备由于体积大,操作复杂,不便携带,使用受到限制。相比而言,可穿戴式设备具有体积小、重量轻、成本低、佩戴方便等特点,因而... 详细信息

近年来,随着生物传感技术和物联网技术的快速发展,可穿戴式健康监测系统已成为国内外研究的热点。传统的监测设备由于体积大,操作复杂,不便携带,使用受到限制。相比而言,可穿戴式设备具有体积小、重量轻、成本低、佩戴方便等特点,因而在健康监测方面具有广阔的发展空间。现代战争中,对士兵的健康状况更为重视,利用各种科技手段来减少士兵的伤亡率,以减少战争损失。快速的了解士兵的体征状态,对于指挥人员来说,便于及时进行作战部署;对于医护人员来说,便于及时抢救负伤士兵,从而减少士兵伤亡代价。本文对体征参数的检测算法进行了研究。对于心电R波定位,通过比较小波变换法和差分阈值法优缺点,选择使用运算量较小的差分阈值法对R波进行定位;根据脉搏波信号特点,采用逐点进行判别的方法,定位PPG信号的极大值点和极小值点,求出其直流分量和交流分量,再由血氧饱和度数学模型,计算出血氧饱和度;确定了由心电R波作为PWTT的起点,由PPG的一阶微分最大值点作为PWTT的终点来计算PWTT值,并通过对10名志愿者进行试验,利用最小二乘法确定了这10名志愿者的血压评估模型。本文研制了用于战场士兵的头戴式生命体征参数采集装置,该装置能够实现对士兵心率、血氧饱和度和血压这三种体征参数的实时监测。硬件装置包括硬件电路板和血氧采集头带。硬件电路以MSP430F1611单片机作为中央处理单元,该单片机对光频转换器发送来的信号进行捕获,获得双色光的两种PPG信号;单片机程序完成对心率、血氧饱和度和血压三种参数的计算,通过串口发送给蓝牙模块;蓝牙模块收到数据,通过模块天线发射出去。血氧采集头带是一根黑色的松紧带,头带中间固定有双色光LED和光频转换器,作为血氧探头,采集双色光PPG信号。通过对10名志愿者进行试验,实验结果表明,本装置心率检测的平均误差率在4%以内,血氧饱和度检测的平均误差率在3%以内,血压检测的收缩压和舒张压误差平均值在5mmHg以内,误差的标准差在7mmHg以内,三种参数的检测误差均满足本课题的设计要求。本文最后对体征信息采集装置的性能做了测试,装置的功耗为205mW,实现了低功耗的设计要求;经测试,装置的充放电功能正常。

关键词：体征参数监测心电血氧饱和度血压脉搏波传导延迟时间

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