手套式可穿戴体征参数采集装置设计

发布时间：2020-06-19 23:27

【摘要】：随着智能可穿戴技术的迅速发展与医疗领域逐渐重视其设备的智能化与便携化,医疗健康与可穿戴技术相结合已成为趋势。由于消防抢险过程充满了不确定性与危险性,对于消防人员的健康进行监护变得尤为重要;而随着智慧工地的提出,实时获取工人的体征状态,减少其伤亡率,也具有重要的现实意义。为此本文设计了一种手套式体征参数采集设备,能够实时检测血氧和脉率,并传输至后台针对异常情况进行提醒,从而有效地反馈工人和消防员的体征信息,减少因突发事故而引起的人员伤亡。本文充分考虑装置的穿戴性、舒适性、准确性与低功耗,将微型电路板与传感器内嵌在手套中,利用透射式原理于指尖处采集脉搏波信号,通过差分原理定位波形的极值点并绘制包络线得到直流与交流分量,最后结合定标拟合曲线计算出血氧饱和度和脉率。硬件设计上,通过优化元件布局与合理走线改进并缩小了电路面积,并采用低功耗芯片与高集成器件极大增加了装置续航时间。软件设计上,采用平滑滤波和形态学滤波去除微动脉搏动造成的高频干扰和呼吸运动引起的基线漂移,并引入双树复小波变换滤除运动过程产生的频率混叠干扰,从而维持信号采集的准确性。装置可以在正常采集模式与低功耗模式之间任意切换,在正常工作与降低功耗方面取得了较好平衡。微型电路模块内置于手套背部,双光源二极管与光频转换器则嵌入橡胶材质固定于指尖,保证了佩戴的舒适与方便。通过对手套设备的性能与功耗进行测试,在静止状态下血氧饱和度的平均误差不超过2%,脉率平均误差不超过5次/分;运动状态下血氧饱和度的平均误差低于4%,脉率平均误差低于8次/分,因而满足装置的准确度要求。功耗方面,正常采集模式下功耗为79.2mW,低功耗模式下功耗为33mW,能够保证装置的长时间使用。因此,本文设计的手套式体征参数采集装置具有实际应用价值。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP368.33
【图文】：

示意图,示意图,体征

以及九安医疗、小米等公司也在不断推出新的智能可穿戴设备[27-30]。目前国内在消防、公安部门，以及建筑工地等领域对于可穿戴体征参数监备的研究还处于初级阶段，并未有较成熟的解决方案，其缺点在于设备的可性较差、抗干扰能力不足、以及稳定性还有所欠缺。但随着国家对这些高危工作人员的生命健康逐渐重视，研制一套适用的可穿戴生理信息监测设备对护生命安全具有重要的意义。.3 研究内容与结构安排本课题的主要研究内容是研制应用于消防员与工人的可穿戴体征参数监测，考虑到装置的可穿戴性与适用性，选取手套作为佩戴方案，于指尖处采集波信号，从而计算出血氧饱和度和脉率。设备应用示意图如图 1.1 所示。

脉搏波,特征波形,脉搏信号

图 2.1 脉搏波特征波形搏波信号检测方法力脉搏波检测脉搏波检测部位通常选择桡动脉，其检测方便，脉搏信号较强为压力传感器检测和气囊式检测[35]。如图 2.2 所示，压力传感器壁的压力信号为电信号来测量脉搏波，而气囊式检测则是通过测脉搏信号。但总体而言，压力脉搏波检测干扰较大，形式较细探讨。

【参考文献】