腕式多参数伤情监测装置

发布时间：2020-10-27 04:13

　　 据统计战场中阵亡士兵90%的情况是由于伤势未及时救治而致死,确保野外受伤士兵的生命体征安全显得尤为重要。传统医疗设备体积大,功耗高,无法满足野外使用的需求,并且采集得到的体征数据的安全无法得到保障。针对以上情况,本研究设计一款多功能小型化的可穿戴腕式多参数伤情监测装置,主要工作如下:(1)设计一款腕式可穿戴装置,用于检测血氧、心率及血压三个体征参数,通过近场通信的方式进行数据传输,满足装置小型化、低功耗需求。装置由基于MAX30102的血氧心率模块、基于MPS3117压力传感器的血压模块、基于STM32F103RCT6的核心处理模块、基于RF430CL330H的NFC模块以及OLED显示模块组成。(2)对装置所采集的脉搏波信号进行平滑滤波、去除基线漂移、峰值检测等处理,为三参数准确计算奠定基础。本研究使用Fluke Prosim8多参数生命体征模拟器对血氧心率模块和血压模块进行计算公式的参数标定以及拟合,血氧计算精度在±1%,血压测量收缩压误差均值为2.56mmHg,误差标准差为3.68mmHg;舒张压误差均值为-6.29mmHg,误差标准差为3.10mmHg,能够达到准确测量的标准。(3)从系统级层面对装置进行了低功耗设计优化。NFC模块使用功耗最低的卡模拟模式进行工作;核心处理模块结合STM32 CortexM3内核提供的停止模式,在装置测量工作流程中适时、动态地对时钟及电压进行调整;血氧心率模块通过体征参数测量结果的反馈对采样率进行调整,并设置反射光阈值来检测装置未佩戴时的情况以调低电流,降低功耗。经过测试核心处理模块在测量间隔期间电流由93.6mA降低至53.0~53.2mA,血氧心率模块在未佩戴时的电流维持在2.1~2.2mA,400Hz采样率工作电流在8.22~8.24mA,100Hz采样率工作电流降低至3.8~4.5mA。(4)为了提高本研究所采集体征数据安全性,设计了以NDEF为载体的体征数据传输帧格式,对所设计数据格式进行了NFC数据通信准确性与完整性验证。进一步对射频指纹识别技术在本装置系统中应用的可行性进行了研究和分析。通过小波变换以及双谱估计的方法对装置射频指纹特征进行了提取,之后利用支持向量机使用网格搜寻与交叉寻优的方法对4个标签400组特征数据按4:1的比例进行模型训练和测试。得到在寻优过程中模型识别准确率在85%~99.375%范围内,通过寻优结果的参数值对模型进行训练,通过测试集得到识别准确率能够达到92.5%,验证射频指纹识别技术在本系统中具有一定的可行性。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH77;TP242
【部分图文】：

图 1.1 低功耗设计的五个层级中，提出了“动态电源管理 DPM(Dynamic Power 中，常用的方法是将系统中没有使用或者空闲的模，另外一种有效的方法是通过动态电压频率调整 ency Scaling)策略，通过运行时动态对 CPU 的频率时性能的前提下，将能源利用率最大化[34]。备的数据安全与控制接入研究现状备能够采集各种人体生理参数，采集时间越长存储且多数可穿戴设备的数据通信方式采用无线通信频干扰，在数据传输的每个环节中都可能被攻击

第 2 章 系统装置设计原理与方案第2章系统装置设计原理与方案2.1 腕式多参数装置的系统总体结构腕式多参数监测装置的系统总体结构框图如图 2.1 所示，包括传感模块、核心理模块、NFC 模块、显示模块以及电源部分组成。其中传感模块由血氧采集模和血压采集模块组成，通过两传感实现对血氧、心率、血压三参数的检测。

图 2.2 装置电路排版结构设计图考虑，显示模块与 NFC 模块电上方存在电路或金属物遮挡的情路的情况不影响NFC通信功能，上层。中间层为核心处理模块，更容易实现与各模块之间的连接以与电池部分的排版在最下层。的设计，本文腕式多参数伤情监物图如图 2.5 所示。
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本文编号：2858017