多参数移动健康监护终端的设计与实现

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1、南方医科大学2011级硕士学位论文多参数移动健康监护终端的设计与实现DesignandImplementationofMulti-parameterMobileHealthMonitoringDevice课题来源：广东省重点科技计划(2012A032200014)学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院答辩委员会主席答辩委员会委员薛冰冰耿庆山教授生物医学工程学术型硕士生物医学工程学院吴效明宋嵘芦产爻陈超敏吕庆文教授副教授教授2014年3月21日广州硕士学位论文多参数移动健康监护终端的设计与实现硕士研究生：薛冰冰指导教师：耿庆山教授摘要在当今的医疗状况下，由于患者连续性健康信息数据

2、缺失，医生往往依靠主诉判断既往情况，然而患者就医的时间节点在疾病出现后，使医生无法了解对于缓慢累积的重大慢性非传染性疾病(Chronicnon．communicabledisease，NCD)酝酿情况及个人形成原因，这些情况均导致医生的诊断准确性在一定程度上受到了影响：重大慢性疾病酝酿早期时，任何器官均没有明显器质性变化，只是功能性变化阶段，无法选择有针对性的预防性项目；同时，个人体检项目为普遍性筛查，难以依照个人身体状况和遗传情况等需求因素进行选择安排；慢性病患者，尤其是老年慢性病患者在户内外活动时，会有不慎摔倒的情况，当出现突发病症或不慎摔倒时，医生和家人经常不能及时得到通知并获取相关

3、的生理参数，结果延误了治疗时机，增加医疗风险。针对当前医疗资源的不足、分布不均，以及慢性病需长期监护、合理干预、科学管理的需求，对慢性病患者尤其是老年慢性病患者的日常监护和健康管理尤为重要。通过便携式生理监护终端，将使用者的生理参数，如心电、心率、血氧饱和度等进行实时采集和存储，并上传至健康管理中心，医生可以根据这些生理信息及时对使用者的健康状况做出评估，以实现慢性病患者的健康促进、并发症预防、病情延缓、生活质量提高，同时达到降低医疗费用、合理配置医疗资源的目标，最终完成我国慢性病“由治到防”的转变。中文摘要作为心血管疾病预防治疗的最主要诊断依据，心电图(Electrocardiograp

4、hy，ECG)对心脏功能检查和病理研究具有非常重要的参考意义，当心脏的活动状态出现异常时，会导致心电信号周期的变快或变慢，甚至导致ECG波形的畸变；及时检测动脉中氧含量是否充分，是判断人体呼吸系统和循环系统是否正常或者周围环境是否缺氧的重要指标，临床上一般通过测量血氧饱和度来判断人体血液中的氧含量；老年人和慢性病患者的自理能力和自我保护能力比较差，由于绊倒、扭伤或自身疾病，比如心脑血管疾病等因素，常常会造成这个群体中个体的意外跌倒。如果得不到及时的救助，这种跌倒经常会导致比较严重的后果。综上所述，心电、血氧饱和度和跌倒监测都是慢性病患者家庭日常保健与监护的必要项目。本课题研究的目标就是设计

5、一款功能全面、便携、安全、低耗、智能的家用微型便携式多参数移动健康监护终端。该移动健康监护终端可以实现人体心电、心率、血氧饱和度和姿态信息的采集、处理、显示与存储，并通过蓝牙与Android或iOS智能手机进行数据交互，在使用者生理参数异常或跌倒时发出报警信号。智能手机还可以通过2G／3G／4G或者WiFi网络将使用者的生理信息上传至社区健康服务网站，医生将根据获得的信息制作更详细的电子健康档案。多参数移动健康监护终端的硬件设计方案应具遵循以下原则：(1)使用安全，检测结果准确、可靠；(2)操作便捷，体积小，功能全面；(3)功耗低；(4)互联功能。根据这些设计原则，本文采用意法半导体公司的

6、STM32F103系列单片机作为控制单元核心，跌倒监测模块采用三轴加速度传感器MMA7260。心电和血氧饱和度的监测均使用集成化的设计方案，分别使用TI公司的脉搏血氧模拟前端AFE4400和心电模拟前端ADSl298进行信号采集。与常规分立元件组成的采集系统相比较，基于模拟前端的心电和血氧饱和度采集电路具有高精度、低功耗、体积小、宽采样、低噪声干扰和功能全面等优点。设计的移动健康监护终端采用800mAh可装卸聚合物锂离子可充电电池，稳Ⅱ硕士学位论文压电路分别输出+3．3y和+3．0y电压为数字电路和模拟电路供电。单片机分别将血氧信号采集模块、心电信号采集模块和三轴加速度传感器得到的脉搏波信

7、号、心电信号和人体加速度信号依次进行特定的算法处理，得到当前使用者的心率值、血氧饱和度值、脉搏波、心电波形和身体姿态状况，这些参数同时在LCD显示屏上实时更新与显示。使用者还可以选择将得到的生理参数通过蓝牙模块实时发送至智能手机，从而使监护数据的显示、保存、报警和数据上传便捷化和智能化。心电和脉搏波属于低频信号，频带范围分别为0．05～100Hz和0—20Hz，人体活动的加速度信号99％能量集中在15Hz以下，根据奈奎斯