随行生理监护系统设计及性能初步验证

为实现住院患者连续生命体征监测,研制了随行生理参数监护系统SensEcho。该系统由随行生理参数监测终端、无线组网和数据传输单元、中央监护系统三部分组成。其中随行生理参数监测终端为一件柔性背心,内嵌有呼吸感应体积描记传感器和织物心电电极,实现心电、呼吸、体位和体动等基本生理参数的穿戴式低负荷监测;无线生理信号传输单元为基于WiFi技术的组网系统,能够实现病区内多个患者的移动监护,并设计有多重数据续传和数据完整性保障机制;中央监护系统实现所有随行生理参数监测终端数据的显示和患者集中管理,设计有后台数据服务器和算法服务器,支持医疗大数据深度挖掘分析应用。为验证系统性能,我们开展了生理参数检测算法有效性和受试者可靠性测试,以及无线组网和数据传输可靠性测试。测试结果显示,系统无论在基本生理参数监测还是无线数据传输方面都能达到可靠性要求。该系统在医疗领域的应用有望开启个体化连续生命体征监护医疗新模式,为疾病诊断提供基于连续动态生理数据分析的精准信息。     

穿戴式人体热、冷应激实时监测系统的研究

为开展热、冷应激状态下的人体作业效能评估的研究,避免肌体应激损伤,研制一种能够实时、连续、动态监测人体多个生理参数的穿戴式生理监测系统———智能胸带系统,使其具备可多人组网、高度集成一体、环境适应性强、穿戴舒适、动态实时等特性。本系统采用传感胸带和弹性附带实现人体生理参数的获取,采用WIFI实现多人无线组网监测,采用Delphi开发基于PC机的数据处理软件,实现多人生理数据的实时显示、存储、处理、报警。通过对6名受试者进行4种不同运动强度的试验,并与标准实验室人体生理采集设备进行对比分析,证明本系统能够准确检测心电(ECG)、呼吸、多路体温、体动等生理参数,系统工作稳定、可靠。穿戴式人体热、冷应激实时监测系统能够从根本上解决我国目前面临的人体热、冷应激监测技术不足的问题,为开展真实作业或应激环境下人体热、冷应激的监测和评价提供了新方法和新途径,为开展人体工效学研究提供了技术平台。     

一种基于可穿戴设备和智能手机的呼吸监测系统

目的呼吸运动是人体重要的生理活动之一,呼吸频率的变化能反映人体生理状况的好坏,因此呼吸频率的监测对于健康监护具有重要意义。方法本研究设计一种基于可穿戴设备和智能手机的呼吸监测系统。可穿戴式设备的主控芯片采用低功耗蓝牙芯片nrf52832,利用加速度传感器MPU6050采集人体呼吸运动的加速度信号,利用低功耗蓝牙方式与智能手机进行通信;智能手机端软件能够实时接收可穿戴式设备发送的呼吸运动数据,利用后台运行的呼吸检测算法计算出呼吸频率等相关参数,并绘制出呼吸运动波形。此外,智能手机可以对接收到的呼吸运动数据进行存储,可对用户的呼吸活动进行长期的分析研究。结果(1)穿戴式设备工作电流11mA,广播电流12mA,待机电流10mA,工作电压3.3V,功率约为33mW;(2)呼吸检测的准确率在95%以上;(3)智能手机界面能够实时显示呼吸运动的加速度波形和呼吸频率。结论该系统具有方便佩戴、功耗低和呼吸检测准确性高等优点,能够适用于家庭等场所进行呼吸监护,满足人们对日常健康监护的需求。     

基于体域网的动态呼吸监测系统设计

为了实现日常生活的动态呼吸监测,本研究设计了一种电子健康腰带。利用"体域网"的穿戴式人体生理参数动态监测技术和呼吸感应体积描记术(RIP),将电感传感器嵌入织物中,设计了动态呼吸监测穿戴式微系统。对22位被测试者进行了不同日常生活活动(坐-走-跑-恢复)和连续6 h的睡眠呼吸监测实验。结果表明:在不同日常生活中,呼吸率的平均测量精度约为95%。所设计的基于体域网和RIP技术的呼吸波监测腰带,可用于日常生活和睡眠呼吸监测。     

人体生理参数采集系统中无线通信模块设计

目的：基于智能终端的移动医疗技术已成为平时医疗健康监护研究的一个热点。相对于传统的医疗设备系统,智能终端的移动医疗技术是一种低生理、心理负荷技术,智能终端的移动医疗系统具有体积小、成本低、功耗小、携带方便等突出特点。为了保证人体生理参数采集系统中采集到的生理参数可靠有效的传输到智能终端,本文设计了生理参数采集系统中数据无线传输模块。方法：该无线通信模块利用蓝牙传输方式,主要包括微处理器外围电路及蓝牙芯片外围电路设计。同时,考虑到性能和数据吞吐率水平以及传输协议执行时的软件开销。所以人体生理信号采集系统中的蓝牙模块的主机控制接口采用的是UART接口。结果：同时为了验证该模块的功能,利用该模块对FLUKE多参数模拟仪MPS450模拟的人体呼吸信号进行了发送传输,并且利用智能终端对发送的数据进行接收。结论：经试验测试表明,整个电路设计合理、工作正常,能准确发送人体生理参数采集系统中采集到的人体生理参数数据。所以该无线通信模块可以满足基于智能终端人体生理参数采集系统的需求。     

无线人体通信技术

无线体域网(WBAN)是穿戴式监测技术中关键的一环,当前有着诸多的通信技术可供选择,像蓝牙、ZigBee、超宽带(UWB)、无线人体通信(WHBC)等。其中WHBC是最近几年才兴起的技术,有着强劲的增长势头,在组建WBAN这一方面有着天然的优势,值得我们去深入研究。本篇论文先简单介绍了WHBC的技术背景,然后讲述了WHBC的理论模型和基于WHBC的数字传输机,最后分析了WHBC中的各种干扰并阐述了能有效应对干扰的自适应跳频(AFH)技术。     

一种基于织物电极的可穿戴心电采集系统的设计

本研究设计了一种高精度可穿戴心电采集系统,该系统由心电模拟前端电路、数字滤波及控制电路和系统软件三部分组成.其采用软硬件滤波来消除基线漂移、皮肤接触噪声及运动伪迹等干扰,并设计嵌入聚吡咯织物电极的心电衣来增加穿戴舒适性.经与两款同类型心电监护仪相比,结果表明:本系统准确度较高,功耗较低,且能稳定可靠的对心电进行长时间监测,并能通过蓝牙实现无线传输.     

基于Android手机的生理参数移动监测系统

本研究设计了一款基于Android手机的人体生理参数移动监测系统。依据心电信号与脉搏波信号的特点,设计硬件采集系统。利用蓝牙无线通信方式,将硬件电路采集的生理信号发送至手机。通过在Android手机上开发的应用程序,实现心电信号和脉搏波信号的数字滤波处理、实时显示、存储及回显等功能。通过测量的脉搏波传导时间建立连续血压计算模型,并与人体血压实测值进行验证测试。最后在多个品牌的Android手机上运行本系统的应用程序,验证该系统的实用性和兼容性。该系统具有体积小巧、成本低、可实时连续监测的优点,实现了连续生理参数监测。     

基于ZigBee技术的儿童生理参数采集与情绪检测系统

为了实现儿童情绪检测与识别的功能,我们提出了穿戴式生理参数检测系统的概念,并设计了以CC2530芯片为核心,以Zig Bee为传输技术的穿戴式儿童情绪生理参数检测系统。系统采集处理的生理指标主要有心电信号、体温和皮肤电反应。传感器获取的模拟信号经过前置滤波放大后,通过A/D转换器转换成数字量,然后经由Zig Bee无线网络节点上传至上位机,由系统实时地处理数据。经仿真试验,系统具有较高的识别准确率。     

可穿戴式无线心电监测仪的研究现状

可穿戴式无线心电监测仪是一种新型的心电监护设备，其中蕴涵了大量新颖的设计理念。它的出现体现了家庭社区医疗的快速发展。文章重点介绍了可穿戴式无线心电监测仪的构造及其几项关键技术，如可穿戴技术、无线传输技术（第一步：蓝牙传输；第二步：GPRS传输）、GPS定位技术，总结了当前的主要研究结果和产品应用，以及可穿戴式医疗仪器在军事和家庭社区保健两个领域的发展方向。     

远程多生理参数实时监测云服务平台的构建与分析

针对现有的多生理参数实时监测系统中,由于终端用户数量增加和上传数据加大所导致的服务后台数据一致性无法保证、生理参数存储与处理能力不足、实时性较差以及数据利用率低等问题,提出了基于云计算的多生理参数监测后台数据集群存储与并行处理新模式。通过对监测系统云平台的基础设施即服务层资源虚拟化、平台即服务层实时计算平台的构建、软件即服务层数据流的接收与分析,以及多生理参数流传输通路瓶颈问题等方面的研究,实现了生理信息大数据量的实时传输、存储与集群处理,并可利用批处理对患者的历史数据实现纵向分析。仿真测试结果表明:基于云平台的远程多生理参数监测系统在集群数据处理时间和负载平衡方面,比传统的服务器模式具有明显的优势。该平台解决了传统远程医疗服务中数据周转时间长、实时分析算法误差较大和架构拓展困难等问题,为多生理参数无线监测以专业的"穿戴式无线传感+移动终端无线传输+云计算服务"模式走向家庭健康监测提供了技术支撑。     

基于GPRS的腕带式儿童健康实时监护模块的研究

目的:研制一种基于GPRS的应用于儿童监护的腕带式装置,此装置通过对儿童生理信号的实时检测,可以让父母实时了解孩子的身体状况.方法:此监护装置通过石英晶体压力传感器采集脉搏波信号和DS18820采集温度信号,并通过GPRS模块把信号无线发射至中央服务器或父母的手机端.结果:该监护模块有效完成了信号的采集和无线发射.并具有稳定性好、可穿戴式、低功耗和狂干扰性强等优点.结论:基于GPRS的无线穿戴监护系统的使用不受地域限制,使得儿童在发生意外或疾病时,能及时得到救助.随着社会对儿童健康和安全关注度的提高,这种设备的应用将有很好的发展前景.     

基于聚偏氟乙烯薄膜的穿戴式呼吸检测系统

【摘 要】 针对人体呼吸信号的特点设计一种基于聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜材料的可穿戴式呼吸检测系统。人体呼吸时PVDF薄膜受力产生的感应电荷较少,经信号调理电路将电荷量转换成电压量。单片机通过模数转换器获得呼吸信号数据,通过蓝牙发送给上位机。上位机从获得的数据中提取呼吸波形,并进行平滑滤波、自适应双阈值来计算呼吸率。试验结果表明,本系统可以实时准确地检测出人体的呼吸波形,呼吸次数识别的准确率在90%以上,可以满足人体呼吸监护的需求。     

随行监护系统在运动状态下的心肺生理参数测量准确性研究

本文研究随行(穿戴式)生理参数监测系统在不同运动强度下的心肺生理参数测量的准确性。使用随行生理参数监测系统SensEcho与心肺功能测试系统METALYZER 3B型(CORTEX)同步采集28名健康志愿者(17名男性和11名女性)在站立、躺下、Bruce跑台运动等多种运动状态下的心肺生理参数,利用Bland-Altman分析、相关性分析等方法,从群体和个体角度对比分析两类设备测量得到的心率和呼吸率参数。群体分析结果显示,两种设备采集的心率、呼吸率数据箱图高度一致,心率差值为(-0.407±3.380)次/分,呼吸率差值为(-0.560±7.047)次/分,差异很小,受试者各阶段心率、呼吸率Bland-Altman图显示mean±2SD之间所占比例分别为96.86%、95.29%,均大于95%;个体分析结果显示,全过程心率和呼吸率数据的相关系数均大于0.9。本研究表明在多种运动状态下,随行生理参数监测系统SensEcho能够准确测量人体心率和呼吸率等关键心肺生理参数,在各种强度的运动状态下都能保持很好的稳定性,能够满足运动状态下的连续生理信号采集和分析应用。     

蓝牙低功耗可穿戴血氧监测设备的设计

设计一种基于蓝牙低功耗技术的可穿戴血氧饱和度监测设备,用于实时、连续检测人体血氧饱和度和脉率。主要工作包括设计实现耳夹式光电传感器、太阳能电池插接件以及蓝牙模块等核心部件。设备和硬件设计采用低功耗元件及模块,数据通过低功耗蓝牙技术传至手机App,软件设计优化数据发送策略,具有低功耗、可穿戴、稳定可靠等特点,适合户外运动或者缺氧性疾病的血氧监测。测试表明,设备蓝牙通信误码率最终控制为0,脉率精度高达98.0%,当模拟仪输出血氧饱和度大于75%时,设备的检测精度高达97.9%。此外,创新性地使用太阳能电池进行冗余供电,整机待机电流为11 μA,全功率工作时长为18 h以上,续航性能优于市面上主流的指夹式血氧仪。     

基于J2ME的多参数智能手机监护界面的设计

目的:本文采用J2ME技术设计一种穿戴式多参数智能手机监护界面.方法:系统在Wireless Toolkit模拟环境下进行了仿真实验,并结合穿戴式检测技术和GPRS技术实现多生理参数的远程监护.结果:系统可以实时检测心电、心率、血压、体温以及血氧饱和度,具有数据分析、异常报警等功能.最后将参数传至智能手持设备,并能与医疗服务中心站建立远程通信.结论:实验结果表明系统具有移植性强、简单易用、响应速度快等优点.本系统有望实现3G时代下的重大医疗应用并为远程医疗的进一步研究提供基础.     

基于智能手机与移动网络的远程生命体征监测系统的设计

文章设计了一个基于智能手机和移动网络的远程医疗监控系统。系统能实现多生理参数采集、采集仪器微型化、实时监控、远程数据传输、主动报警、生理数据分析处理、GPS定位患者位置等功能。智能手机除了作为信号的接收和中转平台,还能对生理参数进行处理分析,利用心电信号检测出呼吸暂停情况。系统集单片机开发、蓝牙传输、Android和Web平台开发、小波变换、移动通信等技术于一体,进一步推动基于智能手机的远程移动医疗的发展。     

可穿戴式多参数监护装置信号处理平台的设计与实现

背景：可穿戴式多参数监护装置具有生理信号检测和处理、信号特征提取和数据传输等基本功能模块,可实现对人体的无创检测、诊断。 目的：将信号处理平台运用到对时效性和精确度要求较高的可穿戴式多参数监护装置中,提高ECG信号QRS波检测的检测速度和检定准确率。 方法：提出了一种新型可穿戴式多参数监护装置信号处理平台的设计思路,应用TMS320VC5509系列DSP系统实现改进后的LADT压缩算法结合小波变换和阈值检测ECG信号中QRS波的方法。 结果与结论：采用硬件DSP的方法显著提高了QRS波检测的速度,其结果可以用于穿戴式多参数监护装置异常心电检测的实际应用。     

基于Android系统的生理数据蓝牙传输技术

目的：本文建立基于Android智能系统的生理参数移动监护系统,实现生理数据从监测模块向智能手机端传输。方法：在生理参数检测端增加蓝牙传输模块．将检测端采集到的心电等生理数据发送至Android系统智能手机端,智能手机端利用Android蓝牙API开发类,对手机端蓝牙实现打开蓝牙、搜索附近蓝牙设备等基本操作,再利用Socket连接,实现数据传输。同时手机端利用界面编程类,实现心电图界面显示,利用文件操作类实现数据存储和初步的心率计算,最终实现心电等生理参数的接收、显示、心率分析以及传输。结果：Android系统智能手机端接收蓝牙模块发送的心电数据,绘成实时心电图表,绘制在手机屏幕上,并对心电数据进行初步分析,计算得到心率值,显示在手机屏幕顶端,若心率值偏高或偏低,则发出语音报警信息。该系统演示了生理数据的传输过程,实现了蓝牙接口的数据传输控制技术。结论：本文立足于移动医疗监护系统,实现了多生理参数在Android系统中的蓝牙接口传输控制方法,该技术应用前景广泛。     

压电式步态分析系统在足底压力监测中的应用

目的通过研究压电式步态分析系统在足底压力监测中的实际应用,为人体步态分析及其在临床医学及康复治疗作用提供参考。方法设计压电式步态分析系统,采集鞋垫中6个采集点的压力信号,通过蓝牙模块传输足底压力信号,并采用所设计手机APP和MATLAB软件分析和处理压力信号。结果利用MATLAB软件插值、颜色映射等功能绘制足底压力云图、压力中心蝴蝶图,通过测量双脚摆动相计算步行周期,手机APP实时监测足底压力以实现意外摔倒报警。结论该系统可实现站立姿态、平衡状态、步行周期及意外摔倒的监测,所得实验结果与临床研究结论基本保持一致,同时可穿戴式结构更适合于真实步行场景。