分布式血压监护系统的研究和实现

发布时间：2020-08-05 07:21

【摘要】：心血管疾病是全球的头号死因,研究表明连续长时间的健康监护可以实现对心血管疾病的及早发现和及时控制,因此连续生理监护系统的研究成为了全世界人民关注的焦点。移动通讯技术、微型传感技术的发展,使得可穿戴设备展现了其在医疗保健领域强劲的发展潜力。目前针对心电、脉搏、血氧等生理信号的穿戴式检测设备已广泛被人们所接受,但其监护功能远未达到能实现疾病预防的水平:一方面是因为监护设备的功能单一,不足以提供疾病诊断所需的所有数据;另一方面是由于穿戴式医疗设备的研究尚处于起步阶段,业界对疾病的诊断还未形成数字化的标准。随着穿戴医疗设备产品化进程的推进,结合5G和新兴互联网技术,未来可穿戴式的医疗方式将大大提高医疗服务的灵活性,缓解医疗资源紧张等问题。血压测定是临床上诊断心血管疾病最常用的方法,针对连续的日常血压监测问题,本文研究并设计了一种可穿戴、低扰度的人体血压监护系统。系统的实现基于分布式可穿戴设备和无线通讯技术:脉搏信号(PPG)采集设备、心电(ECG)采集设备以及智能安卓手机构成了系统的硬件平台;通讯方式则采用低功耗蓝牙技术。鉴于分布式系统中存在时钟统一问题,文中分析了蓝牙链路中的时延分布并据此提出了基于概率的时间同步方法,保障了PPG和ECG的同步性,进而提高了脉搏波的传导时间(PTT)的测量精度。系统血压估计功能基于无创血压测算技术,文中阐述了传统基于PTT的无创血压模型,针对PTT精度不足及可能发生的同步失败的问题,提出了一种基于斜坡传导时间(STT)的替代方案,此方案中的STT因子仅依赖于PPG信号,避免了因信号失同步造成的血压无法估计的问题,因此相比单纯基于PTT的血压模型具有更好的稳定性。经过测试,本文验证了所实现系统中PPG和ECG采集处理、时间同步算法以及血压估计算法的稳定性和准确性,最终能够实现将时钟偏差控制在4 ms以内,收缩压估计误差为1.78?5.30 mmHg,舒张压估计误差为0.71?3.56mmHg。整体系统运行稳定、可靠,是一种很有前景的无袖带血压计原型。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH789;TN911.7
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文电电压以电磁波的辐射形式，对人们的日常生活造成干扰，这就是工频干扰频干扰会造成对可穿戴设备采集的生理信号具有连续且规律的毛刺[45]。考虑 ECG 的能量分布，其预处理过程可分为两步，首先是针对肌电干扰频噪声的滤波，然后是针对基线漂移、直流偏移电势等低频噪声的滤波。肌电干扰等高频噪声，因为心电信号主要能量集中在 40 Hz 以下，设计-3 止频率为 40 Hz 的巴特沃斯低通滤波器。滤波器特性曲线如下图 2-3 所示。

ECG预处理效果

上是由血管内前向波和多次反射谐波共同叠加而形成的典型的 PPG 波形如图 2-6 所示。围的脉搏波通常采用光电容积描记法来获取[48]，在指端和光接收器的传感器，光透过皮肤组织再反射到光接收作用，光在传播时存在衰减。肌肉、骨骼和静脉血管等但动脉血液含量会随着心脏收缩舒张而产生波动，对光的感器将反射光强度转化为电信号时，其交变分量实际上

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本文编号：2781217