1、摘 要随着社会的进步和科技的发展，全球的环境也发生了巨大的变化，各种病毒随着各类污染源的出现而产生，对人们的健康造成了相当大的危害。尤其是近几年流感病毒的蔓延和心脑血管疾病的高发病率受到了全球的高度关注。计算机逐步进入家庭，为研制具有分析、处理和存储能力的家庭医疗监护系统提供了稳固的基础。为了提高预防和监测疾病的水平，对常见病、慢性病进行实时监测，本课题设计了一种家庭医疗护理和监测系统，可以在家庭里面，方便、快捷地实现对体温信号、心电信号和脉搏信号的实时监测，并且能对采集的信号进行相应的分析和存储。系统包括传感器模块、放大电路模块、DAQ数据采集模块和PC机软件编程几个部分。分别通过温度传感器和心电传感器获取到体温信号和心电信号，经过模拟电路处理，再把经处理的信号送到数据采集卡输进计算机，然后利用Labview编程，对体温信号进行标度变换、从心电信号中提取脉搏信号和实现各种信号时域和频域的分析和数据的存储，最后把处理和分析的结果通过人机界面显示出来。关键词：家庭医疗监测，虚拟仪器，数据采集接口，ECG，体温AbstractWith the progress of the society
2、 and the development of technology, the global environment has changed greatly. Various virus come into being with lots of pollution, which make great damage to peoples health. Especially, in recent years, people pay morn attention to the spread of influenza viruses and the high incidence of cardial-cerebral disease. Computer gradually entering the family for a family medical care system whicn can analysize, process and storage data provides a solid foundation. In order to improve the level of d
3、isease prevention and real-timely monitoring of common disease and chronic disease,.This subject designs a family medical care monitoring system, which be installed family can monitor the temperature signal, ECG signals and pulse signal conveniently and quickly. System including sensor module, amplifying circuit module, DAQ data acquisition module , software module and PC module. The temperature signal and electrode signal which are collected through the temperature sensor and ECG electrode clip
4、 acquisition, then amplified by circuit amplifier, and then put the signals into the data acquisition card, and using the Labview, calibrating the temperature signal ,expracping pulse signal from ECG signal and processing, time domain and frequency domain, finally displaying the results of the processing and analysis by human-machine interface display.to us1.Key words：Homecare monitoring , Virtual instrument , Data acquisition interface , ECG, Temperature目 录1 绪论11.1 题目背景11.2 国内外研究状况21.3 研究内容和目的3
5、2 系统分析与整体结构42.1 体温信号的测量42.2 心电信号的测量42.2.1心电信号产生的机理42.2.2 心电信号的特点52.2.3 心电传感器与心电导联52.3 脉搏信号的测量62.4 系统整体结构73 系统硬件设计83.1 体温信号测量模块83.1.1 温度传感器83.1.2 模拟放大电路93.2 心电信号测量模块113.2.1 心电传感器113.2.2 模拟放大和滤波电路123.3数据采集卡模块274系统软件设计314.1软件平台的介绍314.2软件实现的功能314.3软件的设计324.3.1信号的采集324.3.2脉搏信号的提取344.3.3信号的数值显示和波形显示344.3.4信号的保存与回放354.3.5体温和脉搏信号的时域特征分析364.3.6心电信号的时域分析和频域分析364.4软件的整体层次结构36总 结43参考文献45致 谢461 绪论1.1 题目背景随着社会的进步，科技的发展，尤其是最近十几年全球人口老龄化的问题出现，医疗保健和福利受到了前所未有的高度关注，特别是对家庭医疗监护的需求。目前医疗电子设备所面临的一些主要问题包括：便携式和家庭式、实时性和安全性
6、、数据的存储和传输以及性能的可靠性。最近几十年工业的高度发展，带来了诸多的社会问题，其中各种环境的污染，对人们的健康和生活造成了巨大的威胁。流感病毒的产生和迅速蔓延是危害人们健康的一个重要的源头。感染流感病毒的主要症状有：感冒、发烧、咳嗽等等，这些症状主要经人体体温的变化表现出来，通过对体温的实时监测能够及时、方便地判断人们是否感染病毒或出现一般的感冒、发烧等症状。另外，心脏疾病例如心脏病、心肌梗塞等已成为世界上死亡率最高的疾病之一。心脏病具有突发的特点，许多心脏病患者往往因为没能及时发现病变而进行早期抢救，极易死亡。心电图是心脏病诊断的重要工具，在临床中有一些心脏病患者在短时间内其心电图并无异常，这样就需要花相当长的时间在医院中进行观察诊断，从而给患者和医院造成了诸多麻烦。随着人们生活水平的提高，人们对自身健康的重视程度在日益增加，如果能够实时监测到体温和心电的变化，就可以实现对一般疾病、流感病以及心脏病的及时的诊断和治疗。科学技术的高速发展，为了满足人们的需要，各种新的医疗仪器和设备不断出现，其中，家庭医疗护理技术是一个研究热点。家庭医疗护理技术是计算机技术和医疗检测技术结合的产物
7、，现代科技特别是通讯、计算机等高新技术的迅速发展，为家庭医疗护理技术的发展提供了先进的技术支持，使人们能够享受到更方便、更快捷的医疗服务。随着社会的信息化，人们的生活方式正在产生巨大的变革，医疗护理的观念和方式也发生了很大的变化，家庭医疗护理也越来越受到人们的重视，目前，无论是在国内，还是在国外，家庭医疗护理技术都得到重视和广泛的关注。1.2 国内外研究状况随着社会的进步和科技的发展，人类的健康观念、健康方式和途径都发生着深刻的变化，科学技术的革命必将推动医疗领域的变革。家庭医疗保健工程（Home Health Care Engineering）简称HHCE2，是一门新兴的边缘技术学科，是当代高技术和医疗结合的产物。目前全世界都在推广家庭医疗保健工程，与HHCE 有关的研究项目已在美国、欧共体和日本的国家基金会中列为优先资助课题。日本方面权威人士则将HHCE 作为今后几十年生物医学工程发展的中心任务，日本厚生省已将发展家庭健康管理系统列为重点，各大公司和大学纷纷合作投入相应系统的开发和研究。欧共体的生物医学与健康发展战略，把“通过增进健康来改善生命质量”、“提高保健质量，控制保健费用”
8、作为目标，把HHCE 作为具有重大社会影响的工程技术项目列入发展规划。另一些发达或中等发达国家，如法国、加拿大、日本、澳大利亚、及至发展中的国家韩国、希腊等都十分重视远程家庭医疗的发展。加拿大和澳大利亚由于幅员广阔、边远地区没有现代医疗设施，因而早在七十年代就开始这方面的研究。目前，与HHCE 相关的医疗仪器，即HHCE 设备，处在一个初始发展阶段。“全球医疗设备展览会”从95 年度的会议开始，突出了HHCE 主题，每一次展览会上展出许多小型的家用诊断、治疗、康复仪器，例如，制作精巧的血压、血氧浓度、体温、呼吸、睡眠等生理参数测试仪器，各种脉冲、电频电疗仪，呼吸道治疗仪，制氧机，按摩、保健设备器材等，而且在水平和技术一年比一年先进，价格也有所下降。水平和技术一年比一年先进，价格也有所下降。在远程家庭医疗系统设备方面，我国近年来也有较大的发展，一些研究成果相继应用于临床，如清华大学研制的“家庭心电/血压远程监护网系统”已在澳门地区和清华园投入使用；王湘生教授开发的“护心神”电话传输心脏监护系统、珠海华诚集团和珠海中立电子公司的心脏BP 机系列目前正在北京市等各大城市推广使用。然而，目前远
9、程家庭医疗监控系统还没有达到理想的水平，就国内而言，该领域的研究也属于刚起步阶段，达到商业化、普遍化的产品还是屈指可数。在国际方面，世界各国在此的研究均投入大量资金，但依然没有取到满意的车改过和回报。总之，家庭医疗护理技术的研究还是当今社会的一大热点，能够使家庭医疗护理仪器或设备像电视、冰箱等家电一样，普及到每一个家庭，向便携式、经济型方向发展是国内外关注的重点。1.3 研究内容和目的根据上述对家庭医疗护理系统相关领域的现状的详细分析，本题目研究的主要目的是为家庭或小型医疗单位提供低成本、体积小巧、人性化操作界面、便携式、性能稳定性好、具备显示、分析、存储以及数据传输等功能的家庭医疗护理和监测系统的解决方案。为人们提供更多保障和方便，从而提高人们的生活质量本题目研究的主要内容是根据要求设计一种能够实现简单、快捷地对人体温度、心电和脉搏进行测量和分析的家庭医疗护理和监测系统。该系统有以下几个主要的内容。（1）经过方案的比较，选用合适的温度传感器和心电传感器获取体温和心电信号；（2）根据实际情况，设计合适的模拟电路对传感器输出的信号进行放大或滤波；（3）通过虚拟仪器平台Labview编程，对各信号进行处理，如实现体温信号的标度变换，从心电信号中提取脉搏信号；（4）通过虚拟仪器平台Labview编程，对各种信号进行时域和频域的分析；如均值和方差分析、自相关分析和频谱分析；（5）通过人机界面显示出体温、心电和脉搏信号。2 系统分析与整体结构2.1 体温信号的测量体温（即人体温度）是指机体内部的温度。体温是相对恒定的正常人在24小时内体温略有波动。一般相差不超过1度。生理状态下，早晨体度略低，下午略高。运动、进食后、妇女月经期前或妊娠期体温稍高，而老年人体温偏低。体温高于正常称为发热，37.
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