eeg等生命体征信号采集与传输设备研制(附件)【字数：8215】
摘 要本课题生命体征综合检测与分析系统研究与设计，旨在设计出一种系统，能够对生命体征参数检测、采集、处理。它是当前临床医学和生物医学工程技术及应用方面研究的热点，设计的系统要求能够做到连续采集记录相关生命体征参数，信号稳定，传输快捷，设计简单易于操作，可以为临床医生对患者疾病的诊断提供有效的依据，对生物医学的发展和人体疾病的预防方面都有很大的价值。本文在设计的过程中，主要分为数据采集和数据处理两大部分，数据采集通过使用传感器来采集人体信号，并通过处理模块适当放大采集到的信号，将数据无线传输给PC端。数据处理方面，通过MATLAB进行滤波和基本信号处理显示，界面简明，能清楚显示各项数据的变化。本课题的设计与研究促进了各个交叉学科间的紧密合作，如神经学、生物学、工程学、医学、计算机学等，在学术价值、创新程度、和发展前景等方面具有重要的地位，在全球范围内都是研究的热点。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2生命体征参数概述 1
1.2.1 体位检测的概述 1
1.2.2 呼吸运动波形检测概述 1
1.2.3脑电图（EEG）检测概述 2
1.3本文研究的基本思路和方法 2
1.4理论创新程度和应用价值 3
第二章 系统总体方案设计 4
2.1主要技术指标 4
2.2总体方案设计 4
2.3方案选取 5
第三章 数据采集传输的设计 6
3.1信号采集模块 6
3.1.1 MCU模块 6
3.1.2 信号输入模块 7
3.1.3 ADS1299转化模块 7
3.1.4电源模块 9
3.2数据传输的设计 10
3.2.1 USRC322模块概述 10
3.2.2路由器概述 12
3.2.3 网络配置 12
第四章 系统模块测试 16
4.1电源模块测试 16
4.2采集系统测试 16
4.3无线传输测试 20
结束语 22
致 谢 23
参考 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
文献 24
附录A 硬件PCB图 25
第一章 绪论
1.1课题研究背景
当前日新月异发展的科学技术，已经在得到了广泛的应用，并不断的推动着与之相关的领域向前发展，生物医学领域也不例外。国内对生命体征的研究主要是针对其中某一项进行采集和处理，而对于多参数生命体征进行采集和处理方面的研究主要集中在国外的一些研究机构。如日本欧姆龙公司，是早期研究脉搏、心率测量公司之一，它主要是通过测量身体的桡动脉脉搏和血液容积变化来设计相关产品，自此以后，许多著名企业针对性的对人体体位、脑电、打鼾、心电、以及人体肢体抖动、肌肉收缩因素带来的干扰等各种方面进行了研究，推出许多新的实用性产品，如Fluke公司生产的电气安全分析ESA620、欧姆龙公司生产的欧姆龙脉搏计HR500U产品[6]；本世纪，人们的生活质量远超从前，生活理念也不同于过去，越来越关注自己的身体健康，已不再满足于单一人体特征参数的检测与分析，更倾向于多参数的综合检测与分析，近几年来由美国XPRIZE基金会主办、高通基金会赞助，举办了至今的规模最大的医学竞赛QualcommTricorderXPRIZE[3]，来刺激科学家们对此方面的探索和创新热情。
1.2生命体征参数概述
1.2.1 体位检测的概述
对人体体位进行检测，如果采用加速度传感器的话，首先需要建立自然坐标系。取人正常站立的正前方为Z轴正方向，向左为Y轴正方向，向上为X正方向，此时X轴负方向与重力加速度g的方向相同。当使用者体位发生变化时，加速度传感器的坐标轴将会偏离原有的自然坐标系，同时X、Y和Z轴的加速度也将会与之产生相应的变化[7]。一般而言，为了使检测更加准确可靠，我们需要将传感器戴在人体的腹部或胸口中间的位置。在我们使用的TW—3型（开关式）传感器中，人体处于仰的状态下电位输出1V，处于俯的状态下电位输出2V，处于身体偏右的状态下电位输出3V, 处于身体偏左的状态下电位输出0V。
1.2.2 呼吸运动波形检测概述
人类在呼吸时，无论是吸气还是呼气都会伴随着胸腹部的起伏。在这里为了检测呼吸运动波形，我们采用的是压阻式全桥型传感器。我们将压阻式全桥型传感器绑在人体的腹部，当呼吸时它会伴随着胸腹部的起伏发生形变，然后根据传感器形变的程度来产生与其的电压值，具有灵敏度高、线性度好、频率响应范围良好、使用便捷等优点。
1.2.3脑电图（EEG）检测概述
脑电信号是一种不稳定的生物信号，所传播的电流会在大脑的不同部位产生的电势，可通过电极在大脑皮层感应得出。该电势属于交流（AC）信号，带宽在0Hz到50Hz之间，
一般会存在很大外界干扰噪声，以及共模电压。在生物医学带宽内的噪声通常是因为呼吸运动，电磁干扰（EMI）或者其他电子设备耦合至输入的噪声。其中的一部分噪声可通过使用仪表放大器消除并放大AC线路上残余的非直流信号。
1.3本文研究的基本思路和方法
本课题研究的主要内容是设计出可连续采集记录 6 种基础生命体征（心电，心率，体位，呼吸，血氧浓度，脑电） 的系统，设计需要简单且易于操作， 为临床医生对患者的疾病诊断提供有用的依据。总而言之， “轻薄短小”型的系统才能符合现在人们的需要。
本项目分成数据采集和数据处理两大部分，数据采集使用传感器采集人体体征信号，并通过处理模块适当放大采集到的信号，将数据无线传输给PC端。数据处理方面，通过 MATLAB 进行滤波和基本信号处理和显示，界面简明，能清楚显示各项数据的波形变化。
通过传感器对人体相关参数进行测量、传输以及简单分析。一体化的检测传输装置增加一起实际应用的简便性、科学性、实用性，在日常应过程中，简洁明了的应用界面内容能够更好的让适用人群对该仪器进行操作使用，符合现代医学电子发展的主流趋势。其整个系统框图如图11所示。
图11 系统总体框图
根据系统总体框图，此次研究的主要内容如下：
依照本课题的任务书的要求和研究目标实施对整体系统的规划布局，对其中的每个模块都要进行思考分析、论证，以此为根基制定出完整可靠的方案。
设计基于MATLAB的生命体征参数检测处理系统，信号的采集传输是本次研究的前提，只有采集和传输的数据准确快速，才能有效的实现最终的波形显示和数据对比。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2生命体征参数概述 1
1.2.1 体位检测的概述 1
1.2.2 呼吸运动波形检测概述 1
1.2.3脑电图（EEG）检测概述 2
1.3本文研究的基本思路和方法 2
1.4理论创新程度和应用价值 3
第二章 系统总体方案设计 4
2.1主要技术指标 4
2.2总体方案设计 4
2.3方案选取 5
第三章 数据采集传输的设计 6
3.1信号采集模块 6
3.1.1 MCU模块 6
3.1.2 信号输入模块 7
3.1.3 ADS1299转化模块 7
3.1.4电源模块 9
3.2数据传输的设计 10
3.2.1 USRC322模块概述 10
3.2.2路由器概述 12
3.2.3 网络配置 12
第四章 系统模块测试 16
4.1电源模块测试 16
4.2采集系统测试 16
4.3无线传输测试 20
结束语 22
致 谢 23
参考 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
文献 24
附录A 硬件PCB图 25
第一章 绪论
1.1课题研究背景
当前日新月异发展的科学技术，已经在得到了广泛的应用，并不断的推动着与之相关的领域向前发展，生物医学领域也不例外。国内对生命体征的研究主要是针对其中某一项进行采集和处理，而对于多参数生命体征进行采集和处理方面的研究主要集中在国外的一些研究机构。如日本欧姆龙公司，是早期研究脉搏、心率测量公司之一，它主要是通过测量身体的桡动脉脉搏和血液容积变化来设计相关产品，自此以后，许多著名企业针对性的对人体体位、脑电、打鼾、心电、以及人体肢体抖动、肌肉收缩因素带来的干扰等各种方面进行了研究，推出许多新的实用性产品，如Fluke公司生产的电气安全分析ESA620、欧姆龙公司生产的欧姆龙脉搏计HR500U产品[6]；本世纪，人们的生活质量远超从前，生活理念也不同于过去，越来越关注自己的身体健康，已不再满足于单一人体特征参数的检测与分析，更倾向于多参数的综合检测与分析，近几年来由美国XPRIZE基金会主办、高通基金会赞助，举办了至今的规模最大的医学竞赛QualcommTricorderXPRIZE[3]，来刺激科学家们对此方面的探索和创新热情。
1.2生命体征参数概述
1.2.1 体位检测的概述
对人体体位进行检测，如果采用加速度传感器的话，首先需要建立自然坐标系。取人正常站立的正前方为Z轴正方向，向左为Y轴正方向，向上为X正方向，此时X轴负方向与重力加速度g的方向相同。当使用者体位发生变化时，加速度传感器的坐标轴将会偏离原有的自然坐标系，同时X、Y和Z轴的加速度也将会与之产生相应的变化[7]。一般而言，为了使检测更加准确可靠，我们需要将传感器戴在人体的腹部或胸口中间的位置。在我们使用的TW—3型（开关式）传感器中，人体处于仰的状态下电位输出1V，处于俯的状态下电位输出2V，处于身体偏右的状态下电位输出3V, 处于身体偏左的状态下电位输出0V。
1.2.2 呼吸运动波形检测概述
人类在呼吸时，无论是吸气还是呼气都会伴随着胸腹部的起伏。在这里为了检测呼吸运动波形，我们采用的是压阻式全桥型传感器。我们将压阻式全桥型传感器绑在人体的腹部，当呼吸时它会伴随着胸腹部的起伏发生形变，然后根据传感器形变的程度来产生与其的电压值，具有灵敏度高、线性度好、频率响应范围良好、使用便捷等优点。
1.2.3脑电图（EEG）检测概述
脑电信号是一种不稳定的生物信号，所传播的电流会在大脑的不同部位产生的电势，可通过电极在大脑皮层感应得出。该电势属于交流（AC）信号，带宽在0Hz到50Hz之间，
一般会存在很大外界干扰噪声，以及共模电压。在生物医学带宽内的噪声通常是因为呼吸运动，电磁干扰（EMI）或者其他电子设备耦合至输入的噪声。其中的一部分噪声可通过使用仪表放大器消除并放大AC线路上残余的非直流信号。
1.3本文研究的基本思路和方法
本课题研究的主要内容是设计出可连续采集记录 6 种基础生命体征（心电，心率，体位，呼吸，血氧浓度，脑电） 的系统，设计需要简单且易于操作， 为临床医生对患者的疾病诊断提供有用的依据。总而言之， “轻薄短小”型的系统才能符合现在人们的需要。
本项目分成数据采集和数据处理两大部分，数据采集使用传感器采集人体体征信号，并通过处理模块适当放大采集到的信号，将数据无线传输给PC端。数据处理方面，通过 MATLAB 进行滤波和基本信号处理和显示，界面简明，能清楚显示各项数据的波形变化。
通过传感器对人体相关参数进行测量、传输以及简单分析。一体化的检测传输装置增加一起实际应用的简便性、科学性、实用性，在日常应过程中，简洁明了的应用界面内容能够更好的让适用人群对该仪器进行操作使用，符合现代医学电子发展的主流趋势。其整个系统框图如图11所示。
图11 系统总体框图
根据系统总体框图，此次研究的主要内容如下：
依照本课题的任务书的要求和研究目标实施对整体系统的规划布局，对其中的每个模块都要进行思考分析、论证，以此为根基制定出完整可靠的方案。
设计基于MATLAB的生命体征参数检测处理系统，信号的采集传输是本次研究的前提，只有采集和传输的数据准确快速，才能有效的实现最终的波形显示和数据对比。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/412.html
