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基于物联网的云运动状态监测系统摘要: 随着人民生活水平的提高, 生活节奏的加快, 人们对生活质量的要求也越来越高, 故将现代极度发达的各种基于测量技术、传感技术、通信技术和电子技术等和医学领域结合起来, 利用物联网通信技术已经是刻不容缓。本设计则可以准确地测量出人体的血氧饱和度和体温, 通过各种传感器将人体生理信号采集储存, 并通过传输线路导入单片机进行处理, 然后以数据、图形等形式显示出来, 将抽象的东西形象化,以便人们参考, 除此外该系统检测参数多,体积小巧、携带方便, 即使在室外, 也可以定时、连续、长时间地检测人体的重要生理参数, 并利用物联网的通信手段, 将检测到的信息发送到医护人员的接收端, 它在保障病人的生命安全方面无疑具有重要的临床使用价值。本论文主要介绍了该系统的设计方法与思想, 并对本课题中涉及的关键技术进行了探讨, 详细论述了该系统的设计原理及软、硬件设计要点。关键词: 物联网便携式生理信号实时监测一、项目意义当今社会人们越来越关注自己的身体健康,尤其是当下各种疾病来势汹汹的时代。人体运动各方面的生理指标可以时时刻刻反映出人体的健康状态。对于这种情况,国际上各种用来监测人体各项指标的医疗设备层出不穷,各个医疗器械公司都在纷纷研制更现代化的设备。因此,为了弥补现有医疗设备的不足,使病人受到更多的益处,本项目将研制更为方便、实用的人体运动状态康监测系统。人体运动的健康状态可以由人体的体温、血氧饱和度等反映出来,我们只需将人体的这些参数与健康人体信息参数比较就可以知道此人是健康。而现在要做出人体全方位的生理参数必须要去医院用专用的大型设备测量,这样会给人们带来很多的不便,每个人不会动不动就去医院做各方面的检查,这样不仅病人花费大,而且会占用医院大量的资源,会对其他急需做检查的病人产生不便,所以我们需要一款具备实时监测人体运动状态、采集记录相关数据并分析数据的设备, 这种设备体积小,可以让人们在任何地方进行测量,简单、易于操作。此设备具备两方面的分析功能,即: 1 、将采集来的信息经过单片机等一系列的记录(储存)、处理并且分析后给出人们初步的建议;2、将这些储存的数据发送至社区医院或者大型医院的医生,由医生用计算机接收、显示出此人的各项参数并且加以分析,将诊断结果和建议传送回本人,以便于其做出相应的措施。本系统可以实现人们人手一个,不用再频繁的去往医院检查,既克服了传统医疗器械的体积庞大,操作复杂的缺点,使人们在家里就可以实时知道自己的身体状况和医生的建议,又为人们节约了金钱和时间,同时对人体健康做出巨大的贡献。二、系统总体方案设计本设计以血氧饱和度模块、体温模块为核心,扩展了 USB 接口、大容量的数据储存器、液晶显示芯片及控制器等外观设备。系统总体框图如图 1一1 所示: 它完成生理信号的采集、数据处理、上位机的通信以及利用物联网的信息发送。图1系统总体框图血氧饱和度探头和热敏电阻采集用户的血氧饱和度和体温信号,然后经过放血氧饱和体温信号采集设备 Ardui no 手机 WEB 端和社区医院(服务器) 蓝牙发送医生将信息反馈给人体 Get 方式提交参数大、滤波等电路,最后通过 Arduino 对信号进行处理,由蓝牙将信号发送至用户的Android 手机上并进行绘图;最后用户通过 Android 使用 Get 方式提交参数给 Web ,Web 端将体温和血氧饱和度的数据反馈给用户并提交到医院的服务器和后台数据库中。三、实验原理 1. 血氧饱和度的测量 氧饱和度监测的意义人体机体内细胞中的许多物质都是靠生物氧化过程生成的,实时监护人体组织中氧的代谢及运输过程,可以间接获得细胞的代谢状态,血氧饱和度还是睡眠分析的一个重要参数,氧气供给的缺乏将直接影响细胞的新陈代谢,许多临床疾病都会造成氧气供给的缺乏。因此,对动脉血氧饱和度的实时监测在临床上十分必要。 血氧饱和浓度监测原理临床上多用功能氧饱和度来反映血液中氧含量的变化,无损伤血氧饱和度测量是基于动脉血液对光的吸收量随动脉搏动而变化的原理来进行测量的。当用两种特定波长的恒定光λ1、λ2照射手指时,如果适当选择入射光波长λ1(Hb0 2、 Hb在此处具有等吸收特性,即约 805nm) ,运用 Lambert-Bear 定律并根据氧饱和度的定义可推出动脉血氧饱和度的近似公式为: Sa0 2=a+bQ 式中: Q 为两种波长(Hb0 2、Hb) 的吸光度变化之比 a、b 为常数,与仪器传感器结构、测量条件有关。无创血氧饱和度的检测原理是根据 Beer-Lambert 定律,引出分光光度法进行物质定性分析和定量分析。根据朗伯-比尔定律可以得出单色光透过某均匀溶液后透射光强 I与溶液诸参数的关系是: 0 e ECD I I ?? ?式中: E