基于PVDF压电薄膜的无线脉搏波检测系统

发布时间：2017-06-13 15:01

  本文关键词：基于PVDF压电薄膜的无线脉搏波检测系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人体脉搏波波中含有丰富的人体生理病理信息,自古以来一直受到中外医学工作者的重视。脉搏波产生于心脏的周期性搏动,沿着血液流动的血管路径传播,传播过程中脉搏波会受到各种血管和血液条件影响,进而形成不同的波形,因此我们可从脉搏波波形提取出人体心血管系统的生理参数信息,从而对人体的健康情况进行评估。随着科学技术的进步,脉搏波的获取方式从传统的人工脉诊发展为使用各种类型的脉搏传感器来获取波形,不仅实现了对脉搏波的定量采集,而且减少了人工诊断中人为因素带来的误差。在各型脉搏波传感器中,使用偏聚二氟乙烯(PVDF)材料制成的传感器具有良好的柔韧性和较高的灵敏度,可以无创地得到高精度的脉搏波数据。目前市场上的脉搏波传感器或脉象检测系统,虽然可以实现对脉搏波的采集,但是所使用的传感器以刚性为主,不便于随身佩戴,同时系统多采用有线数据连接,使得使用者无法采集到运动负荷下脉搏波的变化情况。为了解决上述问题,本文基于高灵敏度的PVDF薄膜,设计完成了可以较好地贴合皮肤的柔性脉搏传感器,并配合相应的后端信号处理电路、单片机模块和蓝牙无线传输模块,实现了对脉搏波的高精度实时采集和无线发送,经医院和实验室数据实测,可以较好地采集得到脉搏波数据。脉搏波的终端显示界面使用Labview软件设计,可以实现脉搏波的实时显示并对相关脉搏波数据进行存储和回放。本文使用数学模型预测了不同取脉压力下波形幅度的变化情况,实测结果与模型相符。此外,本文研究了不同滤波方法对脉搏波波形的去噪声效果,使用小波滤波得到了最优的低噪声脉搏波波形。最后,本文对脉搏波在不同运动后的变化情况进行了分析,并采集了相关波形结果。
【关键词】：脉搏波 偏聚二氟乙烯(PVDF) 蓝牙传输 信号滤波
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R443
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 脉搏波的建模与仿真10-16
• 1.2.1 血管建模10-13
• 1.2.2 脉搏波的电学仿真13-16
• 1.3 脉搏波检测系统的研究进展16-20
• 1.3.1 脉搏传感器进展17-20
• 1.3.2 脉搏波检测系统研究进展20
• 1.4 脉搏波的频域和时域分析20-23
• 1.4.1 脉搏波的时域分析20-23
• 1.4.2 脉搏波的频域分析23
• 1.4.3 脉搏波的小波分析23
• 1.5 论文研究的主要内容及文章安排23-25
• 第二章 PVDF压电薄膜工作原理25-29
• 2.1 压电效应原理25-26
• 2.2 聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜材料26-27
• 2.3 压电薄膜的医学应用27-28
• 2.3.1 压电血压计27
• 2.3.2 压电微音器27-28
• 2.3.3 压电助听器28
• 2.3.4 检测牙齿咬合力的传感器28
• 2.4 小结28-29
• 第三章 基于脉搏波的心血管参数无创检测29-35
• 3.1 监测心血管参数的意义29-30
• 3.2 心血管参数的常规检测方法30-31
• 3.2.1 血压值测量30
• 3.2.2 心脏参数测量30-31
• 3.2.3 血管信息测量31
• 3.3 利用无创脉搏波提取心血管参数31-34
• 3.3.1 血压信息的提取31-33
• 3.3.2 血流信息的提取33-34
• 3.3.3 血管信息的提取34
• 3.4 小结34-35
• 第四章 基于PVDF薄膜的无线脉搏波检测系统35-63
• 4.1 系统设计概述35-36
• 4.2 压电薄膜传感器设计36-39
• 4.3 系统硬件设计39-45
• 4.4 单片机软件程序45-47
• 4.4.1 MSP430F149介绍45-46
• 4.4.2 软件程序设计46-47
• 4.5 上位机终端程序47-51
• 4.5.1 Labview软件技术47-48
• 4.5.2 蓝牙虚拟串口软件48-49
• 4.5.3 Labview程序设计49-51
• 4.6 不同取脉压力对脉搏波的影响51-54
• 4.6.1 取脉压力变化下的血管模型51-53
• 4.6.2 不同取脉压力下的实测结果53-54
• 4.7 检测系统实测数据54-56
• 4.8 使用小波变换方法对实测信号去噪56-61
• 4.8.1 脉搏波信号中噪声的来源56-57
• 4.8.2 使用不同方法对脉搏波信号去噪效果对比57-60
• 4.8.3 使用小波去噪方法对脉搏波波形进行处理60-61
• 4.9 小结61-63
• 第五章 运动状态下脉搏波的检测63-67
• 5.1 运动状态下心血管参数动态监测意义63
• 5.2 运动负荷下心血管参数动态变化的生理机制63-64
• 5.3 不同运动对脉搏波影响的实测结果64-66
• 5.4 小结66-67
• 第六章 总结与展望67-70
• 6.1 论文工作总结67-68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 硕士期间发表论文73-74
• 致谢74

【参考文献】

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1 朱金海;PVDF压电薄膜及其传感器的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

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本文编号：446793