便攜式家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)技術(shù)研究-課件

便攜式家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)技術(shù)研究便攜式家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)技術(shù)研究1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀生理信號的檢測和提取無線傳輸總體設(shè)計(jì)研究的目的和意義國內(nèi)外研究現(xiàn)狀生理信號的檢測和提取無線傳輸總體設(shè)計(jì)研究的目的2研究的目的及意義

目前，由于平均壽命的上升和出生率的下降，世界各地均面臨著愈來愈嚴(yán)重的人口老齡化問題。而中國由于計(jì)劃生育政策的實(shí)施，人口老齡化提前達(dá)到高峰，經(jīng)濟(jì)發(fā)展還處在不穩(wěn)定時(shí)期，出現(xiàn)了“未富先老”的局面。中國歷年人口及老齡化曲線圖研究的目的及意義

目前，由于平均壽命的上升和出生率的下降，世3研究的目的及意義

1991~2050年各年齡組人口及有關(guān)比例的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測研究的目的及意義

1991~2050年各年齡組人口及有關(guān)比例4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國佐治亞理工學(xué)院于2019年10月，在美國海軍的資助下在世界上首先開展了穿戴式主板的研究。圖為該研究小組開發(fā)的第三代產(chǎn)品國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國佐治亞理工學(xué)院于2019年10月，在美國5國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

德國Fraunhofer開發(fā)的具有傳感功能的T恤衫。研究人員利用傳導(dǎo)性紗線和小型化柔性電極進(jìn)研究人員利用傳導(dǎo)性紗線和小型化柔性電極進(jìn)行電連接，從而可以通過T恤衫來實(shí)現(xiàn)對穿著者生理參數(shù)的測量。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

德國Fraunhofer開發(fā)的具有傳感功能的6國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國VivoMetrics公司開發(fā)的生命衫。它是全球第一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、連續(xù)和可移動(dòng)地收集生理參數(shù)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，目前正在全世界超過1000家醫(yī)院中應(yīng)用。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國VivoMetrics公司開發(fā)的生命衫。7國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

圖為保健衫在“衛(wèi)士”(WISSH)中的應(yīng)用。與目前已開發(fā)出的具有生理參數(shù)測量功能的電子織物服裝相比，該保健衫具有無袖帶式血壓測量功能，并可利用液體靜力學(xué)原理完成無袖帶式血壓測量的校準(zhǔn)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

圖為保健衫在“衛(wèi)士”(WISSH)中的應(yīng)用。8國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

9國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

2019-2019年中國醫(yī)療電子市場規(guī)模與增長國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

2019-2019年中國醫(yī)療電10國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

中國醫(yī)療電子各細(xì)分市場銷售額預(yù)測國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

中國醫(yī)療電子各細(xì)分市場銷售額預(yù)11脈搏信號提取

郎伯-比爾（Lambert-Beer）定律：物質(zhì)吸光度和它的濃度成正比。當(dāng)恒定波長的光照射到人體組織上，通過人體組織吸收、反射衰減后測量到的光強(qiáng)將在一定程度上反映被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征。脈搏信號提取

郎伯-比爾（Lambert-Beer）定律：物12脈搏信號提取

光電式脈搏傳感器由紅外發(fā)光二極管和紅外光敏三極管構(gòu)成。發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光照射到血管上,部分光經(jīng)血管反射被光敏三極管接收并轉(zhuǎn)換成電信號送檢測電路。從而達(dá)到對人體脈搏信號的測量。脈搏信號提取

光電式脈搏傳感器由紅外發(fā)光二極管和紅外13血氧信號提取

血液中運(yùn)輸氧的是血紅蛋白，它可以與氧結(jié)合或分離成為氧合血紅蛋白（HbO2）和還原血紅蛋白（Hb）。血氧飽和度（SaO2）指的是血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的氧占血液中血紅蛋白所能結(jié)合氧的最大量的百分比。血氧信號提取

血液中運(yùn)輸氧的是血紅蛋白，它可以與氧結(jié)合或分離14血氧信號提取

血氧信號提取

15血壓信號提取

心臟工作時(shí),血管內(nèi)血液對血管壁的側(cè)向壓強(qiáng)稱為血壓。心臟收縮時(shí)主動(dòng)脈中血壓的峰值稱為收縮壓,也稱高壓;心臟舒張時(shí)主動(dòng)脈中血壓的谷值稱為舒張壓,也稱低壓。血壓信號提取

心臟工作時(shí),血管內(nèi)血液對血管壁的側(cè)向壓強(qiáng)稱為血16血壓信號提取

(1)當(dāng)袖帶壓大于收縮壓時(shí)，動(dòng)脈被壓迫關(guān)閉，此時(shí)因近端脈搏的沖擊而呈現(xiàn)細(xì)小的振蕩波(2)當(dāng)靜壓接近收縮壓時(shí)，波幅增大(3)靜壓等于時(shí)，動(dòng)脈壁處于去負(fù)荷狀態(tài)，波幅達(dá)到最大值(4)靜壓小于收縮壓時(shí)，波幅逐漸減小，袖帶壓小于舒張壓后，動(dòng)脈管腔在舒張期已充分?jǐn)U張,管腔剛性增加,這時(shí)波幅維持在較低水平振蕩法測量血壓血壓信號提取

(1)當(dāng)袖帶壓大于收縮壓時(shí)，動(dòng)脈被壓迫關(guān)閉，此17血壓信號提取

血壓信號提取

18體溫信號提取

體溫信號提取

19體溫信號提取

體溫信號提取

20人體形態(tài)信號提取

ADXL345是ADI公司最近推出的基于MEMS技術(shù)的3軸、數(shù)字輸出加速度傳感器。

4mg/LSB靈敏度，3mm×5mm×1mm超小封裝；40-145uA超低功耗；標(biāo)準(zhǔn)的I2C或SPI數(shù)字接口；32級FIFO存儲。人體形態(tài)信號提取

ADXL345是ADI公司最近推21人體形態(tài)信號提取

a步行上樓b步行下樓人體形態(tài)信號提取

a步行上樓b步行下樓22人體形態(tài)信號提取

c坐下d起立人體形態(tài)信號提取

c坐下d起立23人體形態(tài)信號提取

跌倒過程中的加速度變化有四個(gè)主要特征，這可以作為跌倒檢測的準(zhǔn)則。這四個(gè)判斷依據(jù)綜合在一起，構(gòu)成了整個(gè)的跌倒檢測算法，可以對跌倒?fàn)顟B(tài)給出報(bào)警。人體形態(tài)信號提取

跌倒過程中的加速度變化有四個(gè)主要特征，24無線傳輸

nRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4～2.5GHzISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5mA，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式。無線傳輸

nRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作25無線傳輸

nRF24L01在接收模式下可以接收6路不同通道的數(shù)據(jù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)通道使用不同的地址，但是共用相同的頻道。也就是說6個(gè)不同的nRF24L01設(shè)置為發(fā)送模式后可以與同一個(gè)設(shè)置為接收模式的nRF24L01進(jìn)行通訊，而設(shè)置為接收模式的nRF24L01可以對這6個(gè)發(fā)射端進(jìn)行識別。無線傳輸

nRF24L01在接收模式下可以接收6路26總體設(shè)計(jì)

我們把所有功能搭建成一個(gè)個(gè)人醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，便攜帶，低功耗，在不影響生活的情況下能夠隨時(shí)隨地的檢測到被觀測者的各項(xiàng)生理狀態(tài)，并且在發(fā)生意外時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)超出正常范圍時(shí)，能夠做到及時(shí)報(bào)警，在第一時(shí)間使患者得到救治，挽救患者生命。總體設(shè)計(jì)

我們把所有功能搭建成一個(gè)個(gè)人醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，27謝謝謝謝28ENDEND29便攜式家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)技術(shù)研究便攜式家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)技術(shù)研究30國內(nèi)外研究現(xiàn)狀生理信號的檢測和提取無線傳輸總體設(shè)計(jì)研究的目的和意義國內(nèi)外研究現(xiàn)狀生理信號的檢測和提取無線傳輸總體設(shè)計(jì)研究的目的31研究的目的及意義

目前，由于平均壽命的上升和出生率的下降，世界各地均面臨著愈來愈嚴(yán)重的人口老齡化問題。而中國由于計(jì)劃生育政策的實(shí)施，人口老齡化提前達(dá)到高峰，經(jīng)濟(jì)發(fā)展還處在不穩(wěn)定時(shí)期，出現(xiàn)了“未富先老”的局面。中國歷年人口及老齡化曲線圖研究的目的及意義

目前，由于平均壽命的上升和出生率的下降，世32研究的目的及意義

1991~2050年各年齡組人口及有關(guān)比例的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測研究的目的及意義

1991~2050年各年齡組人口及有關(guān)比例33國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國佐治亞理工學(xué)院于2019年10月，在美國海軍的資助下在世界上首先開展了穿戴式主板的研究。圖為該研究小組開發(fā)的第三代產(chǎn)品國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國佐治亞理工學(xué)院于2019年10月，在美國34國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

德國Fraunhofer開發(fā)的具有傳感功能的T恤衫。研究人員利用傳導(dǎo)性紗線和小型化柔性電極進(jìn)研究人員利用傳導(dǎo)性紗線和小型化柔性電極進(jìn)行電連接，從而可以通過T恤衫來實(shí)現(xiàn)對穿著者生理參數(shù)的測量。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

德國Fraunhofer開發(fā)的具有傳感功能的35國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國VivoMetrics公司開發(fā)的生命衫。它是全球第一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、連續(xù)和可移動(dòng)地收集生理參數(shù)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，目前正在全世界超過1000家醫(yī)院中應(yīng)用。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國VivoMetrics公司開發(fā)的生命衫。36國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

圖為保健衫在“衛(wèi)士”(WISSH)中的應(yīng)用。與目前已開發(fā)出的具有生理參數(shù)測量功能的電子織物服裝相比，該保健衫具有無袖帶式血壓測量功能，并可利用液體靜力學(xué)原理完成無袖帶式血壓測量的校準(zhǔn)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

圖為保健衫在“衛(wèi)士”(WISSH)中的應(yīng)用。37國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

38國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

2019-2019年中國醫(yī)療電子市場規(guī)模與增長國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

2019-2019年中國醫(yī)療電39國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

中國醫(yī)療電子各細(xì)分市場銷售額預(yù)測國內(nèi)外便攜式醫(yī)療設(shè)備市場狀況

中國醫(yī)療電子各細(xì)分市場銷售額預(yù)40脈搏信號提取

郎伯-比爾（Lambert-Beer）定律：物質(zhì)吸光度和它的濃度成正比。當(dāng)恒定波長的光照射到人體組織上，通過人體組織吸收、反射衰減后測量到的光強(qiáng)將在一定程度上反映被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征。脈搏信號提取

郎伯-比爾（Lambert-Beer）定律：物41脈搏信號提取

光電式脈搏傳感器由紅外發(fā)光二極管和紅外光敏三極管構(gòu)成。發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光照射到血管上,部分光經(jīng)血管反射被光敏三極管接收并轉(zhuǎn)換成電信號送檢測電路。從而達(dá)到對人體脈搏信號的測量。脈搏信號提取

光電式脈搏傳感器由紅外發(fā)光二極管和紅外42血氧信號提取

血液中運(yùn)輸氧的是血紅蛋白，它可以與氧結(jié)合或分離成為氧合血紅蛋白（HbO2）和還原血紅蛋白（Hb）。血氧飽和度（SaO2）指的是血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的氧占血液中血紅蛋白所能結(jié)合氧的最大量的百分比。血氧信號提取

血液中運(yùn)輸氧的是血紅蛋白，它可以與氧結(jié)合或分離43血氧信號提取

血氧信號提取

44血壓信號提取

心臟工作時(shí),血管內(nèi)血液對血管壁的側(cè)向壓強(qiáng)稱為血壓。心臟收縮時(shí)主動(dòng)脈中血壓的峰值稱為收縮壓,也稱高壓;心臟舒張時(shí)主動(dòng)脈中血壓的谷值稱為舒張壓,也稱低壓。血壓信號提取

心臟工作時(shí),血管內(nèi)血液對血管壁的側(cè)向壓強(qiáng)稱為血45血壓信號提取

(1)當(dāng)袖帶壓大于收縮壓時(shí)，動(dòng)脈被壓迫關(guān)閉，此時(shí)因近端脈搏的沖擊而呈現(xiàn)細(xì)小的振蕩波(2)當(dāng)靜壓接近收縮壓時(shí)，波幅增大(3)靜壓等于時(shí)，動(dòng)脈壁處于去負(fù)荷狀態(tài)，波幅達(dá)到最大值(4)靜壓小于收縮壓時(shí)，波幅逐漸減小，袖帶壓小于舒張壓后，動(dòng)脈管腔在舒張期已充分?jǐn)U張,管腔剛性增加,這時(shí)波幅維持在較低水平振蕩法測量血壓血壓信號提取

(1)當(dāng)袖帶壓大于收縮壓時(shí)，動(dòng)脈被壓迫關(guān)閉，此46血壓信號提取

血壓信號提取

47體溫信號提取

體溫信號提取

48體溫信號提取

體溫信號提取

49人體形態(tài)信號提取

ADXL345是ADI公司最近推出的基于MEMS技術(shù)的3軸、數(shù)字輸出加速度傳感器。

4mg/LSB靈敏度，3mm×5mm×1mm超小封裝；40-145uA超低功耗；標(biāo)準(zhǔn)的I2C或SPI數(shù)字接口；32級FIFO存儲。人體形態(tài)信號提取

ADXL345是ADI公司最近推50人體形態(tài)信號提取

a步行上樓b步行下樓人體形態(tài)信號提取

a步行上樓b步行下樓51人體形態(tài)信號提取

c坐下d起立人體形態(tài)信號提取

c坐下d起立52人體形態(tài)信號提取

跌倒過程中的加速度變化有四個(gè)主要特征，這可以作為跌倒檢測的準(zhǔn)則。這四個(gè)判斷依據(jù)綜合在一起，構(gòu)成了整個(gè)的跌倒檢測算法，可以對跌倒?fàn)顟B(tài)給出報(bào)警。人體形態(tài)信號提取

跌倒過程中的加速度變化有四個(gè)主要特征，53無線傳輸

nRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4～2.5GHzISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5mA，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式。無線傳輸

nRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作54無線傳輸

nRF24L01在接收模式下可以接收6路不同通道的數(shù)據(jù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)通道使用不同的地址，但是共用相同的頻道。也就是說6個(gè)不同的nRF24L01設(shè)置