基于PPG信号连续血压检测手环的研究与设计

发布时间：2020-05-07 23:22

【摘要】：随着穿戴设备的流行,在穿戴设备上实现血压测量功能成为近几年的研究热点,血压测量设备也呈现出体积小巧化、操作智能化和测量连续化的发展趋势。血压手环的出现,满足了用户时刻了解自身血压状况的需求。论文研究并设计了一款基于光电容积脉搏波(Photoplethysmogram,PPG)的连续血压检测手环。该手环可在人体表皮采集PPG信号,并通过PPG信号检测算法估计出人体血压值。同时针对血压功能在穿戴设备上的巨大应用前景,设计了一套开放式低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)配置方案,实现血压手环与智能手机的开放式连接。针对血压手环的实际应用还开发配套的Android平台应用程序(Application,App),实现在手机App上连接血压手环并进行开放式的数据交互。具体工作内容如下:1.在深入学习PPG信号血压检测算法的基础上,提出一种基于单路PPG信号的连续血压检测算法。试验结果表明,该算法与电子血压计相比具有较好的一致性。在测量误差方面,收缩压和舒张压的误差分别为0.79?4.79 mmHg和0.73?3.47mmHg,均满足美国医疗器械促进学会的血压标准差不大于8 mmHg的要求。2.经过多次技术调研,选用MAX30102脉搏波传感器作为PPG信号解决方案,参考官方应用手册完成电路设计与应用接口电路设计,构建了PPG采集模块。以片上可编程系统(Programmable System-on-Chip,PSoC)为基础的PSoC 4 BLE解决方案作为血压手环的控制器,完成了驱动程序设计,实现PPG数据读取与处理的程序设计,以及蓝牙功能的程序设计,完成血压手环的核心功能。3.在深入学习低功耗蓝牙技术原理基础上,分别在BLE协议栈中通用接入规范层与通用属性规范层进行数据帧和数据结构的配置,给出在血压场景下的开放式BLE配置方案,实现血压手环的与智能手机的开放式连接。4.在Android手机操作系统下编写了血压手环客户端的应用程序,实现对血压手环的设备扫描、连接、服务发现,血压手环实时上报数据的接收、显示功能。App为血压手环提供设备接入和数据交互的平台,增强了用户体验。
【图文】：

示意图,血压,示意图,人体

信号[10]。近几年，市场上出现使用 PPG 信号测量血压的手环，如图 1.2 和图 1.3 所示。血压手环通过光电传感器检测手腕处的脉搏信号，对信号进行处理后计算出血压值。由于 PPG 信号还携带着其他人体生理信号，如心率、血氧、呼吸率等，因此基于 PPG 信号的运动健康手环具有广阔的应用前景。图 1.1 反射式光电传感器工作原理发光二极管人体表皮人体血管光敏元件

示意图,血压,示意图,人体

信号[10]。近几年，市场上出现使用 PPG 信号测量血压的手环，如图 1.2 和图 1.3 所示。血压手环通过光电传感器检测手腕处的脉搏信号，对信号进行处理后计算出血压值。由于 PPG 信号还携带着其他人体生理信号，，如心率、血氧、呼吸率等，因此基于 PPG 信号的运动健康手环具有广阔的应用前景。图 1.1 反射式光电传感器工作原理发光二极管人体表皮人体血管光敏元件
【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】：TH77

【参考文献】