臂带式监护系统的设计与实现

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyongqiang615
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健康监护在医院的医疗诊断与家庭的日常监护中起着重要的作用,随着可穿戴技术的发展,越来越多的可穿戴监护产品面向大众,但是如今的可穿戴产品监测生理参数种类单一;传统的基于示波法测量血压的技术不能连续反映血压的变化,如今基于脉搏波传导时间(PTT,Pulse Transit Time)的连续血压测量技术逐渐地被科研人员采用,但是现有的基于PTT估计血压的模型属于静态模型,不能适应血管生理参数的动态变化,导致测量精度不能满足临床精度需求。本课题便从这两点出发,设计一款具有定时校准的血压连续测量功能的臂带式监护设备,并验证定时校准对基于PTT估计血压精度的影响。本课题设计了一种臂带式监护系统,可以实时监测人体胸部的五导联心电(ECG,Electrocardiography)信号、上臂的脉搏波(PPG,Photoplethysmography)信号和温度信号,并从ECG和PPG信号实时计算出PTT,根据PTT与血压的模型实时计算出血压,并由示波法血压测量模块的血压值进行校准,系统将这些信号进行存储与发送,以便实时显示和日后专业的临床诊断。本文从硬件、软件和算法角度上具体阐述了臂带式监护系统的实现方法。硬件上设计了系统的信号采集单元、系统的控制与数据传输存储单元和系统的供电单元。软件上实现了各个单元模块的驱动层设计与信号采集传输存储的应用层设计。算法上设计了ECG、PPG和温度信号的预处理算法和PTT计算算法,并进行了嵌入式实现。经过测试可得,系统对信号的高频干扰、工频干扰和基线漂移都有抑制作用,能够进行ECG与PPG的特征点检测并实时计算PTT。通过设计实验构建了一个人的PTT与BP模型,并进行了此人在未校准模式下与定时校准模式下的血压估计实验。实验得出,在收缩压估计中,未校准模式的平均绝对误差为5.2±2.5 mm Hg,定时校准模式的平均绝对误差为3.4±1.8 mm Hg。在舒张压估计中,未校准模式的平均绝对误差为2.5±2.2 mm Hg,定时校准模式的平均绝对误差为2.3±2.0 mm Hg。
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