可穿戴血氧传感器监测系统的研究及其在物联网健康中的应用
发布时间：2022-12-07 00:06
血氧饱和度作为人体健康状态的重要生理参数指标,进行长期的实时监护对人体健康状态的监测具有重大的意义。传统的血氧饱和度监测仪主要佩戴于手腕上或夹在指尖,存在体积大、穿戴舒适度差、移动性差等缺点。而目前市场上的移动医疗穿戴式设备均采用单一的传感器数据与手机、PC等通信,没有实现真正的大数据移动接入,也缺乏穿戴式设备个性化服务的设计理念。随着物联网技术的发展,将生理参数的监测接入移动物联网已经成为了一种新趋势。本文主要开展了以下内容的研究:1.研发了一套体积小、功耗低、可接入移动医疗物联网的穿戴式血氧饱和度监测系统。本文主要进行了基于医疗物联网的血氧饱和度监测系统的设计和研发,包括硬件系统搭建、系统软件设计和算法设计。考虑到低功耗、小型化设计,本文选择以BLE 4.0芯片CC2541、心率血氧芯片Max30102为硬件基础,构建基于反射式光电检测的血氧采集前端和移动中继系统;系统软件设计前端和中继分别基于IAR和Keil编译器进行了软件开发,实现了前端蓝牙与中继、中继与云的数据通信及数据交互、移动接入功能;系统能实现信号的实时显示、存储与历史数据查询等功能,满足不同人体血氧饱和度的远程、实时...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究背景与意义
1.2 血氧计的发展历史
1.3 国内外发展现状
1.4 论文的主要研究内容和研究目标
第二章 血氧饱和度的测量和计算方法
2.1 血氧饱和度的概念
2.2 光电容积脉搏波的概述
2.3 无创血氧饱和度的检测原理
2.3.1 透射式血氧饱和度检测原理
2.3.2 反射式血氧饱和度检测原理
2.4 脉搏波滤波去噪算法
2.4.1 脉搏波常用去噪算法
2.4.2 一维离散小波变换
2.4.3 双树复小波变换
2.5 本章小结
第三章 反射式血氧饱和度监测系统硬件设计
3.1 系统整体需求分析和方案设计
3.2 前端采集系统硬件设计
3.2.1 反射式血氧饱和度硬件设计
3.2.2 三轴加速度计硬件设计
3.2.3 低功耗蓝牙MCU硬件设计
3.2.4 电源管理模块
3.2.5 实物介绍
3.3 中继系统硬件设计
3.3.1 中继系统设计
3.3.2 中继单元模块设计
3.3.3 实物介绍
3.4 本章小结
第四章 系统软件设计
4.1 系统总体软件设计
4.2 前端采集软件设计
4.2.1 OSAL系统
4.2.2 BLE4.0蓝牙协议栈
4.2.3 数据的采集与传输
4.2.4 蓝牙的主机接收
4.3 中继与云平台的数据通信
4.4 PC客户端显示
4.5 本章小结
第五章 血氧饱和度相关算法设计
5.1 基于数学形态学的基线漂移滤除
5.2 双密度小波变换阈值去噪
5.2.1 双密度小波变换
5.2.2 阈值函数的选取
5.2.3 去噪实验
5.2.4 去噪结果分析
5.3 心率和血氧饱和度的计算
5.4 基于三轴加速度计的人体运动状态判断
5.5 血氧饱和度计算公式的定标
5.6 本章小结
第六章 系统测试
6.1 系统功能测试
6.1.1 系统功能实现测试
6.1.2 系统功耗测试
6.2 系统性能测试
6.2.1 蓝牙性能测试
6.2.2 血氧和心率数据可靠性测试
6.2.3 剧烈运动误判率测试
6.3 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
作者筒历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于安卓平台的脉搏波消噪与特征点识别[J]. 庄建军,徐一凡,葛中芹,张志俭,邹鸣. 实验室研究与探索. 2016(12)
[2]基于AFE4400的反射式血氧饱和度检测系统[J]. 陈真诚,甘永进,朱健铭. 传感器与微系统. 2016(05)
[3]基于波形特征和小波的脉搏波特征点识别研究[J]. 季忠,刘旭. 仪器仪表学报. 2016(02)
[4]基于Android智能手机的血氧饱和度、心率、呼吸频率监测系统设计[J]. 朱明善,曾碧新. 中国医疗器械杂志. 2015(03)
[5]基于FPGA的脉搏血氧饱和度检测系统设计[J]. 游海峰,谢勤岚. 计算机与数字工程. 2013(02)
[6]一类新的广义形态开和广义形态闭滤波器[J]. 白银刚,于盛林,李建明. 中国图象图形学报. 2009(08)
[7]基于经验模态分解的脉搏信号特征研究[J]. 行鸿彦,许瑞庆,王长松. 仪器仪表学报. 2009(03)
[8]无创伤脉搏血氧饱和度测量技术及进展[J]. 于巍,古庆恩,李信政,陈清奎,邓亲恺. 医疗设备信息. 2007(09)
[9]人体血氧饱和度监测方法的研究[J]. 严新忠,杨静,郭略. 医疗装备. 2005(12)
[10]近红外光谱血氧监测仪发展现状[J]. 郭海峰,杨康. 沈阳工业学院学报. 2002(04)
硕士论文
[1]基于STM32F103便携式心电监护仪的设计与实现[D]. 王洪伟.浙江工业大学 2017
[2]血氧饱和度监测仪的设计与应用研究[D]. 韩帅.天津工业大学 2016
[3]反射式血氧饱和度无创检测的实验研究[D]. 于巍.第一军医大学 2006
本文编号：3711869
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究背景与意义
1.2 血氧计的发展历史
1.3 国内外发展现状
1.4 论文的主要研究内容和研究目标
第二章 血氧饱和度的测量和计算方法
2.1 血氧饱和度的概念
2.2 光电容积脉搏波的概述
2.3 无创血氧饱和度的检测原理
2.3.1 透射式血氧饱和度检测原理
2.3.2 反射式血氧饱和度检测原理
2.4 脉搏波滤波去噪算法
2.4.1 脉搏波常用去噪算法
2.4.2 一维离散小波变换
2.4.3 双树复小波变换
2.5 本章小结
第三章 反射式血氧饱和度监测系统硬件设计
3.1 系统整体需求分析和方案设计
3.2 前端采集系统硬件设计
3.2.1 反射式血氧饱和度硬件设计
3.2.2 三轴加速度计硬件设计
3.2.3 低功耗蓝牙MCU硬件设计
3.2.4 电源管理模块
3.2.5 实物介绍
3.3 中继系统硬件设计
3.3.1 中继系统设计
3.3.2 中继单元模块设计
3.3.3 实物介绍
3.4 本章小结
第四章 系统软件设计
4.1 系统总体软件设计
4.2 前端采集软件设计
4.2.1 OSAL系统
4.2.2 BLE4.0蓝牙协议栈
4.2.3 数据的采集与传输
4.2.4 蓝牙的主机接收
4.3 中继与云平台的数据通信
4.4 PC客户端显示
4.5 本章小结
第五章 血氧饱和度相关算法设计
5.1 基于数学形态学的基线漂移滤除
5.2 双密度小波变换阈值去噪
5.2.1 双密度小波变换
5.2.2 阈值函数的选取
5.2.3 去噪实验
5.2.4 去噪结果分析
5.3 心率和血氧饱和度的计算
5.4 基于三轴加速度计的人体运动状态判断
5.5 血氧饱和度计算公式的定标
5.6 本章小结
第六章 系统测试
6.1 系统功能测试
6.1.1 系统功能实现测试
6.1.2 系统功耗测试
6.2 系统性能测试
6.2.1 蓝牙性能测试
6.2.2 血氧和心率数据可靠性测试
6.2.3 剧烈运动误判率测试
6.3 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
作者筒历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于安卓平台的脉搏波消噪与特征点识别[J]. 庄建军,徐一凡,葛中芹,张志俭,邹鸣. 实验室研究与探索. 2016(12)
[2]基于AFE4400的反射式血氧饱和度检测系统[J]. 陈真诚,甘永进,朱健铭. 传感器与微系统. 2016(05)
[3]基于波形特征和小波的脉搏波特征点识别研究[J]. 季忠,刘旭. 仪器仪表学报. 2016(02)
[4]基于Android智能手机的血氧饱和度、心率、呼吸频率监测系统设计[J]. 朱明善,曾碧新. 中国医疗器械杂志. 2015(03)
[5]基于FPGA的脉搏血氧饱和度检测系统设计[J]. 游海峰,谢勤岚. 计算机与数字工程. 2013(02)
[6]一类新的广义形态开和广义形态闭滤波器[J]. 白银刚,于盛林,李建明. 中国图象图形学报. 2009(08)
[7]基于经验模态分解的脉搏信号特征研究[J]. 行鸿彦,许瑞庆,王长松. 仪器仪表学报. 2009(03)
[8]无创伤脉搏血氧饱和度测量技术及进展[J]. 于巍,古庆恩,李信政,陈清奎,邓亲恺. 医疗设备信息. 2007(09)
[9]人体血氧饱和度监测方法的研究[J]. 严新忠,杨静,郭略. 医疗装备. 2005(12)
[10]近红外光谱血氧监测仪发展现状[J]. 郭海峰,杨康. 沈阳工业学院学报. 2002(04)
硕士论文
[1]基于STM32F103便携式心电监护仪的设计与实现[D]. 王洪伟.浙江工业大学 2017
[2]血氧饱和度监测仪的设计与应用研究[D]. 韩帅.天津工业大学 2016
[3]反射式血氧饱和度无创检测的实验研究[D]. 于巍.第一军医大学 2006
本文编号：3711869
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