非接触式生命体征检测装置的设计

为解决临床医学、急救或居家养老等应用场景中无法直接使用传统穿戴式监测仪器实时监测人体生命体征的问题,设计了一种基于多普勒雷达的非接触式生命体征检测装置,该装置通过STM32F429IGT6控制器从多普勒雷达检测的信号中实时提取人体呼吸和心跳信号。其硬件主要由微控制器、多普勒雷达传感器信号放大电路、滤波器、电平抬升电路等部分组成,系统通过IIR带通滤波实现呼吸和心跳信号分离与提取,使用FFT对分离的呼吸和心跳信号进行实时频谱分析,计算并显示呼吸和心跳次数。实验测试结果表明,该装置能有效实时检测人体的呼吸和心跳次数,实现2 m范围内的非接触式人体生命体征检测,心跳次数最大均值误差为9.14%,呼吸次数最大均值误差为4.7%。

用于非接触式生命体征检测的雷达技术研究进展

通过生命体征判断人体健康状况是医学中重要的诊断手段。基于雷达传感器实现精确的非接触式生命体征检测,可以弥补传统的接触式医疗设备的缺点,并推动医疗保健系统向更便捷、更精确、更智能化的方向迈进。总结了雷达传感系统在生命体征信号检测应用中的研究进展,详细讨论了与系统相关的硬件架构和信号处理技术的发展。研究发现,发展高精度、高灵敏度及小型化的雷达是目前该领域的研究方向,而获取高精度的呼吸信号和心跳信号意味着要实现更高的工作频率、更严谨的硬件架构和更复杂的信号处理算法。最后,总结并探讨了毫米波雷达传感系统在非接触式生命体征检测应用中面临的挑战及未来的发展方向。

光纤Bragg光栅力觉传感器在健康医疗领域的应用

在微创手术等现代医疗过程中普遍存在力触觉反馈缺失、健康体征监测系统有待完善和提升等问题,使得力触觉感知成为了机器人领域中热门的研究方向。传统的电学类传感器存在明显的体积大和生物相容性差等问题,难以直接应用于微创手术等场景。光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术因其抗电磁干扰能力强、生物相容性高、宽带宽和尺寸小等特点,正被广泛应用于健康医疗领域。主要介绍了FBG力觉传感器的工作原理及其传感特性,详细叙述了国内外基于FBG的力触觉传感器在健康医疗方面的研究现状和应用情况,并展望了光纤光栅式力觉传感技术在健康医疗领域的发展趋势。

基于UWB技术的健康定位手表设计与实现

针对现有定位终端大多只具有精确定位、撤离报警、紧急求救等功能,而不能实现生命体征监测功能的问题,设计了一种基于UWB技术、具备健康监测功能的定位手表。该手表采用TOF定位算法实现矿井巷道精确定位,将井下人员精确定位数据和生命体征健康数据传输至服务器,实现对人员位置信息和健康数据的实时监测。健康定位手表的关键技术主要有:矿井巷道线型TOF定位算法,心率、血氧和体温等生命体征监测技术,三轴传感器检测运动状态及低功耗休眠机制。测试结果表明:该手表定位精度小于等于±0.30 m、定位距离可达400 m,对心率、血氧和体温等生命体征的监测功能正常,平均工作电流小于2 mA,最小休眠电流小于500μA,满足了定位终端智能化、多样化需求。

下井人员生命体征传感器的设计

针对目前中国矿井人员健康在线监测技术落后、未实现下井人员身体状况在线监测的现状,介绍了一种矿井人员区域定位与健康监测系统的总体结构,重点研究了下井人员健康监测传感器技术,提出了体温监测传感器、脉搏监测传感器、救护队员姿态监测传感器及一种集成的生命体征监测传感器的设计方案,对预防矿井潜在医疗紧急事件具有重要意义。

基于体域网的远程健康监护系统设计

为满足对老年人和慢性病患者生命特征信息远程实时监测的需求,设计了基于体域网的远程健康监护系统,系统由WBAN、数据处理服务中心、各监控终端等几个部分组成。设计了基于ZigBee网络的生命特征信息感知节点,根据生命特征传感器采集的信号特点设计驱动电路,以CC2530为主处理器进行节点软件设计,完成了对人体心电、血压、温度等信息的实时采集和转发。数据处理中心负责信息存储、分析和发布,各种监控终端也可以通过数据处理中心查询被监测者的生命特征信息。测试结果表明,系统能够完成相应的功能,满足应用需求。

基于GPS/GPRS的远程生命体征检测系统

设计了一种基于GPS的移动式生命体征远程监测系统。系统通过体温、血压、脉搏传感器采集生命体征,并将采集到的信号经过处理后传送到微处理器中,微处理器在收到指令后将信号发送到远程监控中心。监控中心对采集到的信号进行分析,如果体征信号异常则通过GPS定位被检测人的位置,并且发出救助信号。该系统的检测装置方便携带,携带者可随身了解自己的身体情况,并可手动紧急求救报警。监控中心能对各种体征异常状况实施快速响应,根据不同情况对被监测人员进行实时救助指导。

基于北斗RDSS远程生命体征监测系统的设计

近年来,随着户外运动的兴起,经常发生探险旅游人员伤亡走失的事件,故急需一种能够实时监测人员行踪和生命体征信息的远程监护系统;结合我国当前推广的北斗短报文服务,设计了基于北斗RDSS远程生命体征监测系统,该系统以STM32单片机为控制核心,生命体征传感器包含脉搏传感器、血氧传感器、皮温传感器和三轴加速度传感器进行数据采集,可以对人员的脉率、皮温、血氧饱和度以及体动系数进行综合监测;经测试,该系统能够准确测试上述参数,达到设计要求。

基于体域网的个人健康监护系统设计

体域网(BSN,body sensor networks)是以人为中心,由分布在人体表、贴身衣物上,或身体内部检测人体生命体征的多个传感器节点以及个人智能终端组成的无线通信网络。介绍了一种基于ZigBee和蓝牙无线通信协议的个人健康监护体域网系统,该系统通过3G智能手机终端控制穿戴在人体上的传感器节点,实时采集人体血氧、心音、心电和血压等生命体征参数,并以无线通信方式依次传送至智能终端显示,进一步实现与社区医院或中心医院的远程数据交互。系统终端应用程序运行在Android操作系统下,界面设计友好,适用于所有Android操作系统的3G智能手机用户。

信息化条件下伤员体征信息感知及定位技术研究

目的:研究一种基于无线传感器网络的伤员体征信息感知及伤员定位方法的技术。方法:分析国内外关于作战人员生理状态监测和传输技术研究现状。并在此基础上,研究面向伤员体征信息采集、伤员体征信息传输及监控和基于无线传感器网络的伤员定位等对伤员体征信息感知及伤员定位方法。结果:该技术综合考虑了信息化条件下的伤员搜救需求,可为实现快速准确进行伤员搜救工作提供技术支持。结论:该方法对及时准确了解士兵体征信息、快速高效传输伤员体征信息以及精准定位伤员位置有重要意义,有利于提高战时伤员搜救效率。

基于无线传感器的智能监测输液系统设计

设计了一种用于实时测量患者脉搏、体温、血压和呼吸频率的生命体征监测传感器及其与智能输液装置组成的监控系统;分析了患者在输液过程中实行生命体征智能监控的有效性和安全性,并以电子血压计全自动智能测量的实现为例,阐述血压监测传感器的单片机模块与RF收发芯片的接口设计原理与方法;系统设计中通过短距离无线通信技术实现了患者输液过程中的各项生命体征智能监控,实现了患者治疗过程中医护人员无须值守及护士因多点护理带来的问题;有利于网络在线监测、系统安全性警示与应急救护相结合的综合治疗与管理。

单兵生命体征智能检测系统的设计

目的:实现平常训练或战时单兵体征智能获取,建立单兵健康智能交互监管和单兵健康管理物联网系统平台,实现数字化、信息化管理模式。方法:针对训练或战时单兵体征的自动感,时时了解单兵活动状态,获取其体征数据。结果:一键呼叫或智能系统发出信息,通过身份识别与定位,医护人员能在最短时间进行护理和救治,实现智能信息化的建设。结论:单兵生命体征智能检测系统在训练或战时的运用中,可做到对单兵体征的时时掌握,实现全方位、全覆盖的智能健康检测系统,为战时的人员健康提供了有效的保障。

远程健康管理物联网系统设计

目的:以尊重生命、重视健康以及促进医护人员与需要健康监管人群的互动交流等为核心,建立健康管理物联网系统平台,以更好地服务于现代化和数字化移动健康管理,实现数字化、养老信息化的建设。方法:利用迅速发展的通讯网络、智能呼叫、生命体征监测以及互联网等科技手段,设计远程健康管理物联网系统。结果:当老年人有异常状况时,可以通过一键呼叫或智能系统发出信息,通过身份识别与定位,医护人员或家人能在最短时间进行护理和救治,实现数字化养老信息化的建设。结论:该系统通过接入政府健康服务、云服务中心,可做到资源共享,实现了全方面全覆盖的智能健康物联网系统,为人民群众的健康提供了有效的保障。

基于光纤传感的矿用生命体征监测系统设计

为了实时监测井下人员工作及灾变时期的健康状况,设计了一种新型光纤光栅传感器测量井下操作人员生命体征综合参数的监测系统,研究了光纤光栅传感器对人员体表温度、心率及呼吸频率的测量方法,给出了试验数据及图表。结果表明:温度变化引起的光纤光栅波长偏移灵敏度为7.5 pm/℃,心脏跳动一次引起的光纤光栅中心波长偏移为122 pm以上,呼吸发生一次光纤光栅中心波长偏移1 220 pm以上;此光纤光栅传感系统本质安全、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐灰尘、质量小,非常适合于井下应用。

体域网无线通信技术的研究进展

介绍了国内外目前应用较多的无线通信技术的相关研究及具体应用,总结了其发展趋势、优势以及存在的问题。蓝牙、Wi-Fi、Zig Bee是最为常用的3种通信技术,但在安全性、功耗及通信质量上仍有待加强。随着人口老龄化、心血管疾病频发、医疗资源紧缺等问题的日益严重,基于传感器和无线通信技术的体域网将在个人健康监测中发挥更大的作用。

医用智能微型传感器的设计

目的:设计一款医用智能微型传感器,实现数字化、信息化的健康管理模式,为建立健康管理物联网系统平台打下基础。方法:利用通信网络、智能呼叫、生命体征监测等科技手段,设计智能微型传感器,通过蓝牙(Bluetooth)进行通信,数据内存每10 ms采样1次,可对36 h内的数据进行存储。结果:该智能微型传感器可以对人体心率、体温和姿势等进行监测,并通过Android系统对数据进行存储,对异常的数据还可以通过与手机的联系发出警报,实现对老年人的实时监护。结论:该智能微型传感器为健康管理物联网的实现提供了基础支持,使安全、健康和救助一体化,实现了健康信息的数字化。

柔性可穿戴生命体征传感器的研究进展

作为可穿戴健康医疗设备的核心部件,柔性可穿戴生命体征传感器能穿戴于体表实现实时健康监测,为居家护理和健康预诊提供新的解决方案。围绕体温、心率、呼吸率和血压4种基本生命体征综述了近年来柔性可穿戴生命体征传感器的传感机制、测量方案和最新研究进展,提出了当前面临的问题和挑战,展望了未来的发展趋势。

柔性可穿戴传感器件与储能器件的发展现状与挑战

随着人们生活质量与对可穿戴监测设备需求的提高以及物联网、人工智能和人机交互等科技水平的发展,能够对人体生命体征信号采集、转化与识别的可穿戴柔性电子装置成为连接智能生物与非智能机械装置的桥梁.可穿戴柔性电子器件对人体生命体征信号的采集包括人体脉搏、温度、皮肤应变、呼吸和心跳等指标.本文总结概述了近年来可穿戴柔性传感器对人体生命信号采集的现状以及存在的问题和挑战,并对可穿戴柔性供能器件做了简要的总结和展望.

一种用于生物雷达参考的生命信号同步测量系统研制

目的:设计一种用于生物雷达参考的生命信号同步测量系统。方法:该系统由传感器前端和控制显示后端两部分组成,传感器前端通过小型化接触式的压电传感器和光敏传感器分别测量人体呼吸和脉搏(用于心跳的参考)并采用蓝牙无线方式连接控制显示后端,控制显示后端通过基于Windows消息机制的软件设计与生物雷达系统同步开始/停止保存数据。结果:与超宽带(ultra-wideband,UWB)和连续波(continuous wave,CW)2种生物雷达系统的同步测量实验表明,该系统有效解决了现阶段生物雷达参考测量系统的时间同步问题,且不需要修改软件代码来配合不同生物雷达系统开展实验。结论:该系统具有成本低、可便携、可通用的特点,不仅可为生物雷达技术的研究提供定量标准和参考,而且可为生物医学研究中生命信号的定量检测提供一种简便易行的通用方法和手段。

便携式生命体征动态监测仪设计

设计了一款以AVR单片机ATmega16为控制核心,以单总线数字温度传感器DS18B20、硅光电池传感器2DU6、压力传感器MPX2050、加速度传感器ADXL202为主体的便携式生命体征动态监测仪。完成了系统总体设计和各模块软硬件设计。通过软件编程和仿真,实现了对信号的采集和记录,液晶显示、报警提示等功能。具备操作简单、功耗低、人性化及方便携带等特点。