基于智能床垫的心冲击图信号处理及其在心血管健康评估中的应用研究
发布时间：2021-05-28 10:34
随着“互联网+”时代的到来,传统的健康医疗模式发生了转变,由被动就医模式转变为主动健康监护模式。依托云计算技术和移动通信技术,智能健康产品得以不断创新和广泛应用,人们进入了全面量化健康生活的新时代。睡眠健康监测床垫作为一种低能耗、无干扰、不突兀的实时健康检测手段,在这种大趋势下应运而生并快速发展为一种流行的夜间健康监护手段。本文开发了一种基于压电陶瓷传感器阵列的嵌入式床垫,本文的研究围绕该床垫展开。床垫采集的是反映人体对床垫的作用力的混合信号,包括使用者的生命体征和活动信号,如:心脏跳动、呼吸等微小的信号和体动、翻身等大的动作信号。其中,能够反映人体的心脏跳动的信号是心冲击图（BCG）信号,可以从床垫采集的混合信号中提取出来。本文的研究对象就是BCG信号。针对本文中床垫设备提取的BCG信号的特点,本文提出了一种基于盲分割的J峰检测算法和一种扩展的多示例学习算法来计算BCG信号的心动周期。BCG信号中的心跳波形因人而异且易受噪声干扰,心动周期检测的准确性难以保证。因此,本文提出了一种扩展的多示例学习方式。MIT-BIH数据库提供了 ECG信号的心律失常数据,因此为在BCG心律失常研究中使...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－丨Ｉ导联心电仪??２．１采集设备??
本文设计的是一款低耗、无扰的床垫式检测设备，采用一个由２Ｘ９??个贴片陶瓷压力传感器嵌入的海绵床垫式ＢＣＧ采集系统，即采用两条传感带，??每条传感带有９个压电陶瓷传感器，如图２－２所示。如图２－３所示，外观上，尺??寸（ＷＸＨＸＴ）为１００ｃｍＸ６０ｃｍＸ＜２ｃｍ，适合单人使用。每一个压电陶瓷片采??集一路信号，从床垫的不同位置一共可采集１８路。使用时将基于压电陶瓷传感??器阵列的嵌入式床垫置于人体的胸部和腹部位置。为了给使用者提供一个舒适的??体验，一个普通的床垫（厚度可为卜２０ｃｍ的范围）被放置在压力传感器嵌入??床垫上面。??￣￣?Ｔ?＇Ｓ??枕头｜??＿?Ｖ?厂?一、??？？？？？？？？?（？）???压电陶瓷片??图２－２床垫传感器带位置??图２－３压电陶瓷传感器阵列的嵌入式床垫外观??传感器部分采用的是压电陶瓷片，如图２－４所示，这种压电陶瓷由两片径向??扩展振子圆片厚度叠加粘合在一起并使其极化方向与激励电场相反，两片圆片在??受力时产生相反变形，这样就得到了其厚度弯曲振动。这种压电陶瓷片质量极轻、??结构相对较简单但是高信噪比、高灵敏性且工作时非常稳定。由压电陶瓷片构成??的模拟振动传感器电路，实现了将压力振动转换为电信号微弱振动的反变换过程。??１０??
本文设计的是一款低耗、无扰的床垫式检测设备，采用一个由２Ｘ９??个贴片陶瓷压力传感器嵌入的海绵床垫式ＢＣＧ采集系统，即采用两条传感带，??每条传感带有９个压电陶瓷传感器，如图２－２所示。如图２－３所示，外观上，尺??寸（ＷＸＨＸＴ）为１００ｃｍＸ６０ｃｍＸ＜２ｃｍ，适合单人使用。每一个压电陶瓷片采??集一路信号，从床垫的不同位置一共可采集１８路。使用时将基于压电陶瓷传感??器阵列的嵌入式床垫置于人体的胸部和腹部位置。为了给使用者提供一个舒适的??体验，一个普通的床垫（厚度可为卜２０ｃｍ的范围）被放置在压力传感器嵌入??床垫上面。??￣￣?Ｔ?＇Ｓ??枕头｜??＿?Ｖ?厂?一、??？？？？？？？？?（？）???压电陶瓷片??图２－２床垫传感器带位置??图２－３压电陶瓷传感器阵列的嵌入式床垫外观??传感器部分采用的是压电陶瓷片，如图２－４所示，这种压电陶瓷由两片径向??扩展振子圆片厚度叠加粘合在一起并使其极化方向与激励电场相反，两片圆片在??受力时产生相反变形，这样就得到了其厚度弯曲振动。这种压电陶瓷片质量极轻、??结构相对较简单但是高信噪比、高灵敏性且工作时非常稳定。由压电陶瓷片构成??的模拟振动传感器电路，实现了将压力振动转换为电信号微弱振动的反变换过程。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于心冲击信号的心率检测[J]. 张先文,张丽岩,丁力超,魏荣荣,王婕,唐劲天. 清华大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]患者睡姿有讲究[J]. 万慎曜. 健康. 2008(05)
[3]慢性心力衰竭患者的心率变异性分析[J]. 陈琛,何梦,陈劢. 心电学杂志. 2007(02)
[4]睡眠医学监测的新模式[J]. 俞梦孙,张宏金. 中国医疗器械信息. 2003(03)
[5]短程心率变异与长程心率变异对比分析[J]. 王晓玮,李新,熊国风. 临床心电学杂志. 2002(01)
[6]98例高血压病患者心率变异性分析[J]. 孙宇,王文英,曹广智. 心血管康复医学杂志. 2000(05)
[7]压电陶瓷基本特性研究[J]. 张涛,孙立宁,蔡鹤皋. 光学精密工程. 1998(05)
[8]正常人群的心率变异性分析[J]. 曲秀芬,黄永麟,朴晶燕,宋丽云,纪树彦. 心脏起搏与心电生理杂志. 1995(02)
[9]心率变异分析在儿童心脏疾病的研究进展[J]. 穆敏,韩波. 国际儿科学杂志. 2007 (03)
硕士论文
[1]基于计算机视觉的人体睡姿识别系统的研究[D]. 叶荫球.安徽工业大学 2013
[2]基于CPLD的心冲击图信号实时处理方法研究[D]. 王艳华.东北大学 2010
本文编号：3208106
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－丨Ｉ导联心电仪??２．１采集设备??
本文设计的是一款低耗、无扰的床垫式检测设备，采用一个由２Ｘ９??个贴片陶瓷压力传感器嵌入的海绵床垫式ＢＣＧ采集系统，即采用两条传感带，??每条传感带有９个压电陶瓷传感器，如图２－２所示。如图２－３所示，外观上，尺??寸（ＷＸＨＸＴ）为１００ｃｍＸ６０ｃｍＸ＜２ｃｍ，适合单人使用。每一个压电陶瓷片采??集一路信号，从床垫的不同位置一共可采集１８路。使用时将基于压电陶瓷传感??器阵列的嵌入式床垫置于人体的胸部和腹部位置。为了给使用者提供一个舒适的??体验，一个普通的床垫（厚度可为卜２０ｃｍ的范围）被放置在压力传感器嵌入??床垫上面。??￣￣?Ｔ?＇Ｓ??枕头｜??＿?Ｖ?厂?一、??？？？？？？？？?（？）???压电陶瓷片??图２－２床垫传感器带位置??图２－３压电陶瓷传感器阵列的嵌入式床垫外观??传感器部分采用的是压电陶瓷片，如图２－４所示，这种压电陶瓷由两片径向??扩展振子圆片厚度叠加粘合在一起并使其极化方向与激励电场相反，两片圆片在??受力时产生相反变形，这样就得到了其厚度弯曲振动。这种压电陶瓷片质量极轻、??结构相对较简单但是高信噪比、高灵敏性且工作时非常稳定。由压电陶瓷片构成??的模拟振动传感器电路，实现了将压力振动转换为电信号微弱振动的反变换过程。??１０??
本文设计的是一款低耗、无扰的床垫式检测设备，采用一个由２Ｘ９??个贴片陶瓷压力传感器嵌入的海绵床垫式ＢＣＧ采集系统，即采用两条传感带，??每条传感带有９个压电陶瓷传感器，如图２－２所示。如图２－３所示，外观上，尺??寸（ＷＸＨＸＴ）为１００ｃｍＸ６０ｃｍＸ＜２ｃｍ，适合单人使用。每一个压电陶瓷片采??集一路信号，从床垫的不同位置一共可采集１８路。使用时将基于压电陶瓷传感??器阵列的嵌入式床垫置于人体的胸部和腹部位置。为了给使用者提供一个舒适的??体验，一个普通的床垫（厚度可为卜２０ｃｍ的范围）被放置在压力传感器嵌入??床垫上面。??￣￣?Ｔ?＇Ｓ??枕头｜??＿?Ｖ?厂?一、??？？？？？？？？?（？）???压电陶瓷片??图２－２床垫传感器带位置??图２－３压电陶瓷传感器阵列的嵌入式床垫外观??传感器部分采用的是压电陶瓷片，如图２－４所示，这种压电陶瓷由两片径向??扩展振子圆片厚度叠加粘合在一起并使其极化方向与激励电场相反，两片圆片在??受力时产生相反变形，这样就得到了其厚度弯曲振动。这种压电陶瓷片质量极轻、??结构相对较简单但是高信噪比、高灵敏性且工作时非常稳定。由压电陶瓷片构成??的模拟振动传感器电路，实现了将压力振动转换为电信号微弱振动的反变换过程。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于心冲击信号的心率检测[J]. 张先文,张丽岩,丁力超,魏荣荣,王婕,唐劲天. 清华大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]患者睡姿有讲究[J]. 万慎曜. 健康. 2008(05)
[3]慢性心力衰竭患者的心率变异性分析[J]. 陈琛,何梦,陈劢. 心电学杂志. 2007(02)
[4]睡眠医学监测的新模式[J]. 俞梦孙,张宏金. 中国医疗器械信息. 2003(03)
[5]短程心率变异与长程心率变异对比分析[J]. 王晓玮,李新,熊国风. 临床心电学杂志. 2002(01)
[6]98例高血压病患者心率变异性分析[J]. 孙宇,王文英,曹广智. 心血管康复医学杂志. 2000(05)
[7]压电陶瓷基本特性研究[J]. 张涛,孙立宁,蔡鹤皋. 光学精密工程. 1998(05)
[8]正常人群的心率变异性分析[J]. 曲秀芬,黄永麟,朴晶燕,宋丽云,纪树彦. 心脏起搏与心电生理杂志. 1995(02)
[9]心率变异分析在儿童心脏疾病的研究进展[J]. 穆敏,韩波. 国际儿科学杂志. 2007 (03)
硕士论文
[1]基于计算机视觉的人体睡姿识别系统的研究[D]. 叶荫球.安徽工业大学 2013
[2]基于CPLD的心冲击图信号实时处理方法研究[D]. 王艳华.东北大学 2010
本文编号：3208106
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