无线生理参数监测仪的研究与设计

发布时间：2017-12-05 16:14

  本文关键词：无线生理参数监测仪的研究与设计

  更多相关文章： ZigBee通信 血氧饱和度 血压测量 无线监护

【摘要】：无线监护能够减轻医护人员的工作负担,给予病患一定的活动自由,成为医疗领域发展的趋势。针对慢性疾病、术后康复等患者长期监护的需要,本单位研发了无线生理参数监护系统。无线测量仪及其网络是该系统的重要组成部分。现有测量模块存在几个问题:体积过大;缺乏硬件连接接口;缺乏通信规范,无法通信和控制。因此必须对测量部分重新设计。本文的目的是设计无线生理参数监测仪,并对它们进行组网。本文选择Zig Bee作为无线通信的手段,并制定了跨网的路由机制,确定了无线测量网络的整体构架。根据血氧和血压的测量原理,结合文献和实验数据,确定了参数测量过程中的干扰类型,并设计了相应的信号处理算法。文中对处理算法进行了详细的探讨,并实现了算法快速处理过程。无线测量节点由测量和通信两部分硬件组成。CC2530是整个节点的核心,负责网络的管理和通信以及测量单元的协调。该模块能及时响应测量模块的中断请求,将数据上传至服务器,同时能够解析系统下发的命令,控制测量模块的工作过程。通过网关路由的方式,实现了Zig Bee和以太网的连接。测量模块以PSOC29466为核心,辅助少量的外围设备构成最小的硬件设计。血氧测量实现了探头驱动、信号滤波、信号放大等过程,提出了实时的抗干扰算法,提高了血氧信号的信噪比,实现了快速的自动增益过程,保证了信号通道的稳定。经过形态滤波,自动增益和相干滤波等过程后,得到血氧和脉搏测量结果。将测量结果按BCI格式输出到CC2530,由CC2530负责数据的发送。血压测量实现了硬件信号分离电路,并设计了变窗口长度的实时峰值提取过程和快速包络线逼近算法。结合变幅值系数法和波形特征法,提取出血压的测量数值,并发送给通信模块。最后对血氧模块、血压模块和无线通信进行了验证,该端点能够正确的测量出血氧、血压、脉搏等生理参数,实现了网络通信过程。实验表明:无线模块具有稳定的自组网能力,良好的协调节点各个测量模块的工作状态,及时准确的收发数据。血氧模块能够很好的消除了抖动、基线干扰,具有很强的人体差异适应能力,血氧饱和度精度显示误差低于1%,脉率误差小于1次/min,满足了临床上精度的要求。血压模块能够精确的提取出振荡波曲线,测量结果平均值误差小于5mm Hg,单次误差小于8mm Hg,满足AAMI标准的要求。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH776

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本文编号：1255404