基于脉搏波的人体健康监护系统研究

摘要

近年来随着生活质量的提高，以及缺乏锻炼，使得我国急性病的发病率逐年增加，由急性病导致的死亡率也在增加，尤其是由于猝死导致死亡的人口正在急剧上升。在我国由于医疗资源分布不均匀，家庭医疗的发展还不成熟，所以对家庭医疗的研究已经成为重要的研究方向之一。
　　目前穿戴式健康监护设备多种多样，有的检测参数单一，有的不方便携带，这些都不能有效的对人体健康进行连续监护。鉴于这种情况本文设计了一种穿戴式健康监护系统。首先，通过健康监护设备采集人体的脉搏波，通过监护设备中的蓝牙功能将采集的脉搏波传输到手机APP，手机APP可以实时显示脉搏波波形也可以将这些数据保存下来。其次，通过WIFI将手机APP中保存的数据传输到PC端，大量的数据处理与分析都在PC端进行，主要对脉搏波波形进行特征点提取以及特征参数的计算，在不同的运动状态下匹配个人特有的标定量，通过和标定量的比较来判断人体的某些生理病理变化。当人体出现不良状况时，系统会给私人医生以及用户的联系人发预警信息。最后，私人医生可以通过手机接收PC端传出的和病人相关的健康信息。采集到的数据可以保存下来，通过对一段时间内数据的分析，以及一些特征参数的变化趋势，来提前做出准备，预防急性病的发生。
　　本监护系统硬件部分MCU采用STM32F103C8T6开发板。采用光电脉搏波传感器来采集脉搏波信号，用CC2540来传输数据，本健康监护系统的设计遵循体积小、重量轻、功耗低、成本低、实时性强、抗干扰能力强的原则，符合穿戴式设备的设计特点，方便使用者在日常生活中以及工作中佩戴方便。将采集到的数据先通过蓝牙传输到手机APP，最终通过手机APP传输到PC系统端做数据的处理分析。
　　本检测系统软件部分主要采用Java语言。手机APP是基于Android手机开发，PC端是基于SSM(Spring、SpingMVC、Mybatis)框架实现了部分的功能，采用Oracle数据库进行数据库的设计以及数据的保存。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及分析

1．2．1 国内外健康监护系统研究现状

1．2．2 国内外脉搏波分析方法的研究现状

1．3 论文主要研究内容

第2章 脉搏波用于健康监护的理论基础与特征参数

2．1 脉搏波用于人体健康监护的生物学机理

2．1．1 脉搏波形成机理

2．1．2 脉搏波特点分析

2．1．3 脉搏波波形特征点对应的生理意义

2．2 动脉弹性腔等效模型及分析

2．2．1 单弹性腔模型

2．2．2 双弹性腔模型

2．3 脉搏波特征参数

2．3．1 波形特征量K

2．3．2 脉图特征参数

2．3．3 血流参数

2．3．4 基于脉搏波的心率分析

2．3．5 基于脉搏波的血压分析

2．4 本章小结

第3章 监护系统设计

3．1 监护系统总体方案设计以及技术指标

3．1．1 主要技术指标

3．1．2 总体方案设计

3．2 监护系统硬件设计

3．2．1 硬件整体结构设计

3．2．2 脉搏波采集模块

3．2．3 蓝牙模块

3．2．4 电源模块

3．3 监护系统手机APP设计

3．3．1 监护系统手机APP的整体结构设计

3．3．2 软件开发环境介绍

3．3．3 蓝牙传输模块

3．3．4 数据接收模块

3．3．5 数据处理模块

3．3．6 脉搏波显示模块

3．4 监护系统PC端设计

3．4．1 监护系统功能模块

3．4．2 系统数据库设计

3．5 本章小结

第4章 脉搏波特征点提取及特征参数评估

4．1 高斯拟合方法

4．1．1 高斯拟合的原理

4．1．2 数据的拟合

4．2 脉搏波特征点提取

4．2．1 特征点提取方法

4．2．2 特征点提取

4．3 特征参数评估

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢