基于RT-Thread的便携式健康监测仪的设计与实现

摘要

亚健康和慢性病人群比例不断增加使得人们越来越关注自身的健康状况，随时随地健康监测、有效的健康管理成为人们的迫切需求。可穿戴智能监测设备集成微小型化传感器、智能信息处理模块及无线通讯模块，可嵌入人们日常穿戴的衣物或佩饰中，或作为独立佩饰，实现人体运动生理信息的检测、分析、暂存和远程无线传输，是现代健康管理系统的重要构成部分。因此，研发一种既满足用户随身健康参数监测的需求，又能将用户健康参数上传健康管理服务器，获取健康干预方案，从而实现闭环健康管理的便携式健康终端设备具有重要意义。本文的主要工作包括:
　　(1)通过对适合家庭、个人使用的便携式医疗电子设备应用需求和本课题组健康服务系统业务需求的分析，提出一种基于RT-Thread实时操作系统的便携式健康监测仪的设计方法，采用标准模块和独立设计相结合的方式，完成了心率测量模块、体温测量模块、能耗监测模块、睡眠监测模块、数据存储模块、GSM/GPRS模块、电源管理模块和人机交互模块等功能模块的设计。
　　(2)采用微小型的传感器分别对人体心电信号、红外温度信号、加速度信号进行采集，实现了心率测量、体温测量、计步及能耗监测等功能。将健康参数上传健康管理服务器，从服务器端获取个性化健康干预方案，生成健康任务;用户实施健康任务，对执行情况进行跟踪监测和评估，可实现检测-评估-干预-再检测的闭环健康管理体系。
　　(3)对关键检测指标心率、体温、步数的测量准确性进行验证，对45名志愿者进行心率测量对比实验，通过Bland-Altman方法分析表明45个点只有一个点落在95％LoA外;与水银温度计的温度测量进行对比，测量平均误差为0.16℃;在快、中、慢三种不同速度下对计步的准确性进行验证，其准确率可达99.5％。
　　结果表明，本文设计的健康监测仪能够较准确的测量心率、体温、能耗等健康参数，可与健康管理服务器数据交互，为实现检测-评估-干预-再检测的闭环健康管理模式提供了一种可靠的解决方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 便携式医疗电子设备应用现状及发展趋势

1．2．1 便携式医疗电子设备应用现状

1．2．2 便携式医疗电子设备应用发展趋势

1．3 论文的主要工作

1．4 论文的结构安排

第二章 系统方案设计

2．1 需求分析

2．2 系统总体方案设计

2．2．1 系统硬件总体方案

2．2．2 系统软件总体方案

2．3 系统各功能模块的简要说明

2．4 界面及交互设计

2．5 本章小结

第三章 主要功能模块的设计与实现

3．1 心率测量模块

3．1．1 心率测量的意义

3．1．2 心电信号产生及传导过程

3．1．3 心率测量的实现方法

3．2 体温测量模块

3．2．1 红外温度采集电路设计

3．2．2 体温测量软件实现

3．3 能耗监测模块

3．3．1 能耗监测的意义

3．3．2 加速度信号采集电路设计

3．3．3 能耗监测的实现

3．4 睡眠质量分析模块

3．5 健康任务管理模块

3．6 电源和通信设计

3．6．1 电源供电设计

3．6．2 数据通信设计

3．7 USB充电及数据存储设计

3．7．1 USB充电设计

3．7．2 数据存储设计

3．8 本章小结

第四章 关键检测指标的验证

4．1 心率测量的验证

4．1．1 实验目的

4．1．2 实验方法

4．1．3 测量结果及分析

4．2 体温测量的验证

4．2．1 实验目的和实验内容

4．2．2 实验步骤

4．2．3 测量结果及分析

4．3 计步及能耗监测的验证

4．3．1 实验目的和实验内容

4．3．2 实验步骤

4．3．3 测量结果及分析

第五章 总结及展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的论文和参与的科研项目