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基于RF技术的穿戴式医疗仪器的设计思路

本文摘要:穿着式医疗仪器可实现对人体非插手式、无创的医疗监测,不具备可移动操作者、用于简单、长时间持续工作等特点。可以增加病人的生理和心理开销,超过更佳的检测效果。 因此,它的发展更加受到注目。 1、章节 穿着式医疗仪器可实现对人体非插手式、无创的医疗监测,不具备可移动操作者、用于简单、长时间持续工作等特点。可以增加病人的生理和心理开销,超过更佳的检测效果。 因此,它的发展更加受到注目。目前,穿着式医疗仪器在构建从人体上的监护仪器到用户端上位机的无线传输手段还包括蓝牙、射频、红外等。

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穿着式医疗仪器可实现对人体非插手式、无创的医疗监测,不具备可移动操作者、用于简单、长时间持续工作等特点。可以增加病人的生理和心理开销,超过更佳的检测效果。

因此,它的发展更加受到注目。  1、章节  穿着式医疗仪器可实现对人体非插手式、无创的医疗监测,不具备可移动操作者、用于简单、长时间持续工作等特点。可以增加病人的生理和心理开销,超过更佳的检测效果。

因此,它的发展更加受到注目。目前,穿着式医疗仪器在构建从人体上的监护仪器到用户端上位机的无线传输手段还包括蓝牙、射频、红外等。从现有文献看,以蓝牙的用于尤为普遍。

但蓝牙的成本高,这对于仪器未来的普及是个相当大的障碍。红外的传输距离较短、抗干扰劣,现在已基本不用于。

射频具备价格低、传输距离宽等特性,尤其是高性价比射频芯片的大大经常出现,使得它的用于也更加不受注目。本文设计了一种基于nRF905射频芯片,来构建生理信号的无线传输。同时,相对于其它类似于的设计,本设计还充分考虑了用户生理信息的安全性,在数据无线传输前对数据展开了加密处置,以维护用户的身体健康隐私。

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  2、系统结构的设计  本设计的总体结构由生理信号收集电路、数据加密、射频升空、接管及用户主机几个模块构成,如图1右图。首先由收集电路提供所要监测的生理数据;然后将提供的数据展开加密处置后,再行通过射频发给用户主机;主机将接管到的数据展开先前处置。前端和后端之间可以通过射频展开互相的通讯。

  图1总体设计框图  2.1收集电路  收集电路主要是由传感器电路、缩放滤波电路及A/D切换等构成。  (1)传感器电路:传感器是将所要监测的生理信号转化成为电信号,监测有所不同的生理信号必须使用有所不同的传感器。在本设计中,主要对心电和脉搏波展开监测,使用的传感器是贴片电极和红外光电传感器,心电检测使用的是三导联方式。  (2)缩放滤波电路:经传感器切换后获得的生电信号一般幅值较低,且具有相当大的噪声阻碍,必需展开缩放滤波处置。

缩放电路的缩放倍数须要综合考虑到传感器提供的生理信号的幅值大小以及A/D转换器的动态范围。本设计中,心电和脉搏波的缩放倍数都使用1000倍。

滤波处置还包括带上通滤波和50波。设计中,带上通滤波使用的是二阶有源带上通滤波电路,心电和脉搏波对应的比特率分别为0.1Hz一1和0.1Hz~30Hz。50Hz工频阻碍是生理信的噪声来源,50Hz阻碍避免的效果必要要求了最提供信号的优劣。

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本设计使用的是非对称阻容网络陷波器,其优点在于可根据干扰源频率和阻碍强度展开陷波频率和Q值的调节。  (3)A/D切换:设计中使用的是10位的A换器,其动态范围为-2.7V一2.7V,心电的取样为200Hz,而脉搏波的取样频率为60Hz。

由于上述电路的设计目前早已非常成熟期,本文对这些电路的明确设计就仍然不作详尽解释。  2.2数据加密、解密  本设计使用nRF905射频芯片构建数据的无射和接管,任何完全相同的芯片,只要内部寄存器配备完全一致,它们之间就能构建数据的通讯。

由于用户的生理信号牵涉到到用户的隐私问题怛J,因而为了确保用户数据在无线传输时的安全性,必需对数据展开加密处置,而这一步骤在类似于的研究中经常被忽视掉【3。J。

在本设计中,使用了AESo(AdvancedEncrypStandard)软件加密算法来已完成这一过程。常用的硬件加密,一方面提升仪器的轻巧性,另一方面又可以减少仪器的成本。AES算法是分组加密的方法,分成加密和解密两个  部分。它将一定长度的明文分组展开适当次的轮转换,每一次的密钥都是由一定长度的初始密钥转换而来,最后获得加密好的密文分组,长度和明文分组完全相同。

解密时将密文分组展开完全相同次数的时域,时域就是轮转换的逆过程,从而获得完整的明文分组。


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