织物化多生理信号检测装置的设计

摘要

生理信号是医学中诊断、监护的重要参考数据。对于生理信号的采集也是医疗电子的发展主题，随着人们在电子领域的发展和进步，现代医疗对生理信号的采集提出了进一步的需求。不同类别的生理信号对病症的分析更加全面；实时生理信号可以对病症的发展进行分析和跟踪，基于这两点原因，多生理信号实时采集成为了现代医疗电子研究的重要方向之一。
　　针对上述需求，本文设计并制作了织物化的多生理信号采集装置。该装置相对医院使用的传统生理信号检测及监护系统具有体积小，重量轻，功耗低，成本低，使用方便的特点；相对现有的家用生理信号采集系统，具有采集信号种类多，精度高，佩戴舒适，并可实时检测的特点。设计与制作本装置的过程中，主要工作内容如下所示：
　　首先对现有织物材料进行讨论分析，选择合适的织物材料设计制作了新型织物化电极，该电极手感与普通布料无异，皮肤如同接触普通的衣物，使用起来不会存在异物感。
　　其次分析呼吸时身体电阻抗变化的规律，建立了胸腔电阻抗模型，讨论潜在问题并提出改进方法，设计呼吸传感电路；分析心电信号的特点，设计心电信号放大电路电路、滤波电路和陷波电路，总结屏蔽措施；分析血氧信号的测量原理，设计用于血氧信号采集的双路LED驱动电路和信号采集电路。
　　之后设计数字信号采集与处理电路，包括电源稳压电路、锂电池充电电路、模拟数字转换电路以及微处理器电路，选择适合本装置的数据传输方式，设计数据处理方式、传输格式与通讯流程。
　　最后对采集电路中的放大器、滤波器和陷波器进行频率特性试验，验证其性能；对呼吸信号、心电信号和血氧信号传感硬件电路分别进行实验测试，检验信号采集质量；最后验证整个生理信号采集装置的可靠性。
　　本文中所设计的织物化多生理信号采集装置，从穿着舒适方面出发，使用新颖材料制作织物电极，适合于长时间连续采集生理信号，为新型监护设备提供了新的思路并进行了一定探索。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 相关领域研究现状

1.3 本题研究意义和内容

1.4 本文结构

1.5 本章小结

第二章 织物化传感系统的整体设计

2.1 生理信号分析

2.2 选材与设计原则

2.3 总体框架

2.4 本章小结

第三章 生理信号传感电路的实现

3.1 呼吸信号传感电路

3.2 心电信号传感器电路

3.3 血氧信号传感电路

3.4 本章小结

第四章 数据采集电路及软件设计

4.1 数字信号处理电路设计

4.2 数据接口设计

4.3 数字信号处理

4.4 数字信号传输

4.5 本章小结

第五章 系统的验证

5.1 呼吸信号检测测试

5.2 心电信号检测测试

5.3 血氧信号检测测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献