基于Android平台的多生理参数监测系统研究

摘要

伴随全国人口老龄化趋势，每年全球有近百分之四十的人死于心血管疾病，心血管疾病已成为威胁人类健康的第一大疾病，对心血管疾病的预防和检测也就变得越来越重要。传统的医用监护设备体积庞大、操作繁杂，不适合家庭使用。心电、呼吸、血氧和脉搏是人体的几个重要生理参数，因此设计出适合家用的多生理参数监测系统，具有很高的应用价值及社会效益。 本文所设计的多生理参数监测系统对心电、呼吸、血氧和脉搏这是个生理参数进行采集，系统主要分为两个部分，一个是多生理参数的采集与传输，另一个就是在智能Android手机上实现数据处理及显示。由于模拟前端芯片采集的数据比分立式元器件采集的数据更为可靠精确，本系统在数据采集部分采用模拟前端芯片ADS1292R和AFE4400，低功耗单片机对芯片进行控制并以蓝牙的方式进行数据传输。而数据的处理及显示则在手机上实现，目前的智能手机，蓝牙功能是标配，所以蓝牙技术是最便利的传输方式，这也使得系统设计更具有通用性。 对于生理信号的噪声处理及特征值检测部分。在心电部分采用双正交二次B样条小波变换对心电信号进行4尺度小波分解，结合软硬阈值去噪实现心电信号的肌电和工频干扰滤除，采用全通减低通滤波器滤除基线漂移，结合小波系数模极值对提取定位QRS波；在呼吸信号处理及呼吸率的计算中，设计了计算量少的整系数数字滤波器，并采用过零计数法完成了呼吸率的计算；对于脉搏波信号的噪声处理中，针对存在的高频干扰采用5点平滑滤波器，对于基线漂移则采用了改进型的快速中值滤波，并采用差分阈值法识别出脉搏波信号的波峰和波谷，从而得到血氧特征值R；并根据检测到的红外光脉搏波的波峰进而得到脉率值。Android 手机客户端绘制出滤波后的心电波和脉搏波，并将对应的生理信号的值显示在界面上。 经实验证明，本文设计的多生理参数监测系统可以完成心电、呼吸、血氧和脉搏信号的采集以及显示。经检测心率和脉率的偏差绝对值小于等于2次/分，呼吸率的偏差绝对值小于3次/分，血氧的相对误差在2%以内，符合生理参数监测仪的检测要求。该系统具有体积小、操作简单、价格低廉的优势，非常适合家庭使用，对心血管疾病的预防和监测具有一定的现实意义。

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