面向移动健康的穿戴式检测模块研发

发布时间：2017-07-19 20:11

  本文关键词：面向移动健康的穿戴式检测模块研发

  更多相关文章： 穿戴式 生理参数 陀螺仪 蓝牙低功耗

【摘要】：生理参数的检测对现代医学的发展有着重要的意义,长期的监测可以形成宝贵的医疗数据;同时,运动数据检测在体育训练、医疗护理和康复医学中的价值近年来也逐渐被发现和应用。“互联网+”战略确定后,整个医疗行业对可穿戴设备、移动医疗解决方案的认可程度达到了新高,促进了民众“治未病”观念的形成。本文就可穿戴设备在移动健康领域中的应用加以讨论分析,按照统一建模语言的嵌入式设备开发流程,设计了低功耗、高精度的生理参数检测模块,以及使用九轴陀螺仪的运动检测模块,使用蓝牙低功耗技术进行近端通讯,使用蜂窝网络进行远程通讯。项目选择了对心电、体温、血氧饱和度和运动数据的检测进行模块研发。生理参数模拟前端使用高集成度的低功耗芯片,内部除了具有高性能模数转换器之外,还直接包含针对心电、脉搏波等微弱信号的专用滤波器,适合可穿戴模块的开发需求。可穿戴运动数据采集模块,使用了体积微小、灵敏度高的微机电系统九轴陀螺仪,包含三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,可以在内部控制器完成卡尔曼滤波和动态姿态估计算法。四元数运动数据传输至单片机进行封包处理后,通过蓝牙串口透明传输至上位机。在世界坐标系和相对坐标系中完成数据的定标初始化之后,上位机可以实时展现三维空间的肢体运动,并进行人体关节活动度的计算。检测系统采用低功耗的蓝牙通讯模块和安全高效的电源管理模块。项目创新性地设计了心电检测背心,可以随时测量用户心电数据;设计了耳夹式的血氧探头,并且巧妙地在探头内集成温度检测功能;设计了使用九轴陀螺仪的运动检测设备,除了具有监测用户睡眠和跌倒报警的功能外,还可用于康复训练。经与同类产品对比测试,模块达到了很高的检测精确度,并且具有较低的功耗。文章系统介绍了整个穿戴式检测模块系统的开发流程,作为移动健康云服务系统的硬件基础,对相关领域具有一定的参考价值。
【关键词】：穿戴式 生理参数 陀螺仪 蓝牙低功耗
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R197.39;TH789
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究的背景和意义11-13
• 1.1.1 课题研究的背景11-12
• 1.1.2 课题研究的意义12-13
• 1.2 国内外研究现状和相关行业分析13-16
• 1.2.1 智慧医疗行业的研究现状13-14
• 1.2.2 可穿戴医学检测研究分析14-16
• 1.3 论文研究内容和组织结构16-18
• 1.3.1 论文的研究内容16-17
• 1.3.2 论文的组织结构17-18
• 第二章 统一建模语言设计方法18-27
• 2.1 基于统一建模语言的系统开发方法18-19
• 2.2 基于统一建模语言的系统总体设计19-23
• 2.2.1 穿戴式检测模块的系统需求19-21
• 2.2.2 穿戴式检测模块的系统分析21-22
• 2.2.3 穿戴式检测模块的设计方案22-23
• 2.3 软硬件开发工具介绍23-26
• 2.3.1 Keil和IAR介绍23-25
• 2.3.2 Altium Designer介绍25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 穿戴式心电检测模块开发27-42
• 3.1 心电相关知识和检测意义27-28
• 3.1.1 心电相关知识介绍27
• 3.1.2 心电检测的意义27-28
• 3.2 穿戴式心电检测模块嵌入式设计28-36
• 3.2.1 心电检测模拟前端29-31
• 3.2.2 混合信号处理器31-32
• 3.2.3 蓝牙低功耗芯片32-33
• 3.2.4 电源电路的设计33-34
• 3.2.5 通信协议的确定34-35
• 3.2.6 工作模式的确定35-36
• 3.3 穿戴式心电检测模块测试结果36-41
• 3.3.1 蓝牙测试36-37
• 3.3.2 功耗测试37-38
• 3.3.3 精度测试38-40
• 3.3.4 佩戴测试40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 穿戴式血氧饱和度检测模块开发42-59
• 4.1 血氧饱和度相关知识和检测意义42-45
• 4.1.1 血氧饱和度相关知识介绍42-44
• 4.1.2 血氧饱和度检测的意义44
• 4.1.3 体温检测的意义44-45
• 4.2 穿戴式血氧检测模块嵌入式设计45-52
• 4.2.1 血氧检测模拟前端46-48
• 4.2.2 混合信号处理器48
• 4.2.3 蓝牙低功耗芯片48
• 4.2.4 体温检测的设计48-50
• 4.2.5 电源电路的设计50
• 4.2.6 通信协议的确定50-51
• 4.2.7 工作模式的确定51-52
• 4.3 穿戴式血氧检测模块测试结果52-58
• 4.3.1 蓝牙测试52-53
• 4.3.2 功耗测试53-54
• 4.3.3 精度测试54-57
• 4.3.4 佩戴测试57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 穿戴式运动检测模块开发59-71
• 5.1 运动捕捉相关知识和检测意义59-62
• 5.1.1 运动捕捉相关知识介绍59-61
• 5.1.2 运动状态检测的意义61-62
• 5.2 穿戴式运动检测模块嵌入式设计62-68
• 5.2.1 九轴陀螺仪模块62-63
• 5.2.2 主控芯片的选型63-64
• 5.2.3 蓝牙低功耗芯片64-65
• 5.2.4 电源电路的设计65-66
• 5.2.5 通信协议的确定66
• 5.2.6 工作模式的确定66-68
• 5.3 穿戴式运动检测模块测试结果68-70
• 5.3.1 蓝牙测试68
• 5.3.2 功耗测试68
• 5.3.3 精度测试68-69
• 5.3.4 佩戴测试69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 总结和展望71-73
• 总结71
• 展望71-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士期间取得的研究成果78-79
• 致谢79-81
• 附件81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄进;王磊;张元亭;;基于可穿戴式医疗系统芯片的无线收发器[J];中国生物医学工程学报;2009年04期

2 张政波;俞梦孙;赵显亮;吴太虎;郑捷文;;穿戴式、多参数协同监测系统设计[J];航天医学与医学工程;2008年01期

3 滕晓菲;张元亭;;移动医疗:穿戴式医疗仪器的发展趋势[J];中国医疗器械杂志;2006年05期

4 谭新;刘虔铖;徐彬锋;;可穿戴式多参数监护装置信号处理平台的设计与实现[J];中国组织工程研究;2012年26期

5 闫庆广;吴宝明;卓豫;朱新建;冯正权;黄华;;穿戴式单兵生命监测系统研究的进展[J];中国医疗器械杂志;2006年05期

6 周洁;魏丹丹;赵力;邹采荣;;穿戴式儿童情感识别系统中心电信号放大器的设计[J];电子器件;2011年03期

7 王子洪;吴宝明;银健;龚渝顺;;具有人体活动情景辨识的穿戴式心电监测仪的研制[J];生物医学工程学杂志;2012年05期

8 王子洪;;基于WSN穿戴式系统的研究现状与展望[J];中国医疗设备;2012年02期

9 陈延慧;吴效明;赵麒;岑人经;;基于CC2430的穿戴式呼吸检测模块的研制[J];微计算机信息;2009年14期

10 岳蜀华;王美涵;郭飞;孟兆辉;白净;;可穿戴式无线心电监测仪的研究现状[J];生物医学工程与临床;2006年04期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 钱金法;赵力;;穿戴式生理参数测量仪研究及在儿童情感识别中的应用[A];2006’和谐开发中国西部声学学术交流会论文集[C];2006年

2 李勇正;吴效明;;ZigBee技术在远程穿戴式移动监护中的应用[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（下册）[C];2007年

3 杜清运;KeithC.Clarke;;穿戴式计算中的地图人机界面设计研究[A];认识地理过程 关注人类家园——中国地理学会2003年学术年会文集[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 张梦瑶 路宗远;“穿戴式”开启移动互联2.0时代[N];人民日报海外版;2013年

2 赛迪顾问电子信息产业研究中心 陈荣佳;可穿戴式设备从理想走向现实[N];中国计算机报;2014年

3 本报记者 熊燕;戴在头上的50英寸画面[N];云南日报;2012年

4 李旭光 韩奕彬;把计算机穿在身上[N];中国国防报;2011年

5 赛迪顾问电子信息产业研究中心副总经理 梁萧;可穿戴式智能设备市场面临爆发[N];中国信息化周报;2013年

6 华凌;美开发出仿皮肤可穿戴式设备[N];科技日报;2014年

7 北京商报记者 金朝力 实习生 葛晓琴;可穿戴式设备叫好不叫座[N];北京商报;2013年

8 晓燕;穿戴式电脑为何如此稀缺[N];中国商报;2013年

9 本报记者 张倩怡;穿戴式设备要取代智能手机？[N];北京日报;2013年

10 《计算机世界》传媒集团副总编 老鬼阿定;穿戴式计算革命实质是设计创新[N];计算机世界;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郭维;穿戴式人体生理参数监测系统的研究与实现[D];吉林大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 邹尧;集成无线体域网穿戴式计算机设计[D];北京理工大学;2015年

2 赵腾;基于ARM的穿戴式脉搏表设计[D];河北工业大学;2015年

3 李淑园;可穿戴式智能心电设备的研究[D];北京工业大学;2015年

4 龚颖;穿戴式移动用户健康信息感知系统设计与实现[D];南京邮电大学;2015年

5 韩文雅;基于交互设计技术的可穿戴式智能设备设计[D];华北电力大学;2015年

6 张超;互联网+可穿戴式体育锻炼监控服务系统的理论构建[D];吉林大学;2016年

7 周子健;可穿戴式呼吸信号检测系统设计[D];广东工业大学;2016年

8 戴栋;基于蓝牙4.0的可穿戴式心电监测仪的设计与实现[D];东南大学;2015年

9 薛俊伟;面向移动健康的穿戴式检测模块研发[D];华南理工大学;2016年

10 张红;穿戴式产品的概念开发及提案[D];东华大学;2007年

，

本文编号：564638