基于GPRS技术的穿戴式生理信号检测与数据传输研究

摘要

社会的进步和科学技术的发展,促进了医疗体系的改革和医学模式的转变。国家中长期发展规划在人口与健康领域提出了“战略前移”和“重心下移”的发展战略,即将健康保障体系放在首位,和将医疗卫生事业的重心从医院转移到基层和社区。其中,数字化远程医疗技术、小型诊疗和移动式医疗服务装置等方面被列入了优先发展领域。 传统的生理信号检测系统采用8位或16位单片机为控制核心,存在运算能力低、存储空间小、交互性差等问题。本文选用SAMSUNG公司高性价比、高性能、低功耗的基于ARM920T的S3C2410X处理器,构建了低成本、小型化、微功耗的穿戴式生理信号检测系统。 随着通讯技术不断发展,移动通信覆盖规模的不断扩大,基于GPRS技术的无线监测系统已广泛应用在工业控制、电力监控、智能楼宇、数据传输等方面、更加上GPRS网络具有前期投资少,不受地域限制、通信实时性高等优点使得它在无线远程医疗监测领域扮演更加重要的角色。为了实现远程的医疗监护,本文提出基于GPRS技术的穿戴式生理信号检测模块体系框架,在此基础上进行分析并设计。整个设计主要分为硬件体系和软件体系两部分。在硬件体系上,检测终端的微处理器是32位的ARM处理器S3C2410X,通过串口连接GPRS模块,GPRS模块采用SIMCOM公司的SIM300-E。在软件体系上,检测终端采用嵌入式Linux作为它的操作系统,移植PPP协议作为数据链路层协议,在此基础上进行驱动程序和应用软件的开发。最后对基于GPRS的远程监护进行了深入研究,实现了短消息发送报警信息和生理参数的GPRS数据传输,达到实时远程监护的目的。 本论文围绕微功耗、低成本、小型化、远程化的特点,设计出了一个适合家庭使用的穿戴式生理信号检测模块。能够实现对患者生理参数和健康状况信息的长期、持续动态检测,通过实时传输、显示、分析和报警等,有利于改善监护条件,也为社区医疗与保健服务提供了更好的手段。由于GPRS等无线通信技术的采用,不但给医务人员带来方便,也为患者节约就医成本,更有利于医疗管理的信息化、智能化、规范化,其发展和应用前景广阔。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 GPRS介绍

1.3 国内外相关研究现状

1.3.1 穿戴式生理信号检测技术的特点

1.3.2 国内外穿戴式生理信号检测技术的研究现状

1.3.3 穿戴式生理信号检测技术的发展趋势

1.4 本课题的主要工作和内容

1.5 本章小结

第二章 小型化、微功耗医学仪器设计

2.1 嵌入式系统(Embedded System)

2.1.1 嵌入式系统概述

2.1.2 嵌入式系统的分类

2.1.3嵌入式操作系统

2.1.4 ARM嵌入式微处理器

2.2 现代医学仪器的设计要求

2.2.1医学仪器定义

2.2.2生物医学信息的基本特征

2.2.3现代医学仪器的设计要求

2.3本章小结

第三章 穿戴式生理信号检测模块设计

3.1检测模块总体设计

3.2信号调理电路

3.2.1心电的调理电路

3.2.2 血氧饱和度的调理电路

3.2.3 血压调理电路

3.3嵌入式处理器及设计

3.3.1嵌入式处理器的选择

3.3.2 32位微处理器S3C2410X

3.3.3 NAND Flash存储设计

3.3.4模块电源设计

3.4 GPRS模块与检测模块连接设计

3.5 本章小结

第四章 应用软件

4.1 应用软件流程

4.2 嵌入式Linux开发环境的建立

4.3 引导加载程序BootLoader

4.3.1 BootLoader的概念

4.3.2 Bootloader的移植与执行流程

4.4 Linux内核的移植和编译

4.4.1 Linux内核背景知识

4.4.2交叉编译环境

4.4.3修改Linux内核源码

4.4.4内核的编译

4.4.5内核的启动过程

4.5 应用程序的设计

4.6 GPRS驱动程序

4.7 本章小结

第五章 基于GPRS的远程监护

5.1利用短消息发送报警信息

5.1.1短消息发送设计

5.1.2短消息的模式与编码方式

5.1.3短消息发送的相关AT指令

5.1.4短消息发送的缺点及改进思路

5.2 GPRS网络数据传输

5.2.1 GPRS连接

5.2.2 PDP上下文激活

5.2.3 GPRS拨号接入

5.2.4 GPRS数据发送的实现

5.3 GPRS无线通讯测试

5.4本章小结

结 论

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢