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随着世界人口老龄化的问题陆续出现和人们对医疗服务的需求的不断改变,传统的医疗模式越来越不能满足人们对医疗服务的需求。在全球范围内,医疗资源紧缺,医疗服务分配不平衡的问题日益严重,而以上问题在发展中国家尤为严重。面对以上问题,一味的增加医疗资源的投入并不现实,单一的增加投入无法赶上需求增长的速度;而目前最为行之有效的办法就是改变传统的医疗模式,把医疗服务的重心下移,逐步从医院拓展到社区医疗中心以及家庭。与此同时,监护作为医疗服务中最重要的手段之一,使医护人员随时了解病人的病情及发展趋势,提高了护理质量,大成为降低患者发病率,尤其是心脏病的发病率和死亡率。
本文研究的主要内容是在微型化的设计思想指导下,设计穿戴式生理参数检测模块,并研究相应的信号调理技术,包括数字滤波以及运动伪迹消除,以便为后续的信号处理与诊断提供高信噪比、低噪声、低漂移的数字化生理信号。该技术不同于传统的简单的讲所采集到的生理信号进行无线传输的便携式监护技术,它是将生命信息检测技术和人们日常穿戴的衣物相融合,使其在自然状态下实现生命基本信息的获取。在硬件部分,文章主要研究穿戴式生理参数检测模块的微型化设计,包括三导联穿戴式心电检测模块、透射式血氧容积波检测模块和心音检测模块。各模块都在传统成熟技术的基础上,针对穿戴式的要求,进行小型化的改进,使硬件软件化;其中心音检测模块部分,根据信号特点,自行设计了以驻极体为核心的信号传感器。各模块具有选择适应性强、使用方便、体积小、功耗小等优点,并且易于实现用户随身穿戴。
在硬件采集模块设计的基础上,文章对生物医学信号调理方法进行了研究。一方面,为了实现小型化设计,很多传统的硬件滤波电路都被换成软件处理,包括低通滤波和50Hz工频陷波器;另一方面,运动伪迹是动态生理信号的主要噪声来源,严重影响计算机分析和医生诊断。通过同步采集心电和电极皮肤接触阻抗信号作自适应滤波消除运动伪迹噪声,得到基线稳定的心电信号。使用120Hz、25uA的激励电流通过心电电极作用于人体,采用三阶RLS自适应滤波算法处理心电信号可以有效抑制基线漂移。
实验结果表明,硬件采集模块所获得的生理信号质量具有很高的信噪比,同时模块体积有了明显减少,应用灵活方便,达到了穿戴式检测的要求;同时,数字滤波算法以及运动伪迹消除算法效果显著,较好了克服了传统监护不能在运动状态下进行的弊端。整个系统以较低成本实现了穿戴式生理参数的检测,大大增加病人的活动空间,为患者提供舒适可靠的监护服务,符合未来医疗模式转变的趋势。