无线躯干网络构建及其移动生理监测应用研究

• 作 者: 李尔松
• 发表日期: 2011年01期
• 关键词: 躯干传感网络 片上可编程系统 移动监测 虚拟仪器

无线躯干传感网络综合了微型传感器技术、无线通信技术、数字信号处理技术及计算机技术等,是移动医疗的基本单元。它通过布置在人体上的多个微型的无线传感网络节点,采集人体心电、血氧饱和度、血压、体温等日常的生理参数,并将采集到的生理数据采用无线的方式发送到远端的监护终端,实现生理参数的移动监测。本文设计了一种基于星形网络的无线躯干传感网络系统,同时,利用虚拟仪器设计了实时生理信息监测系统。本文所设计的躯干传感网络系统由心电信号传感器节点、血氧饱和度信号传感器节点、体温信号传感器节点及汇聚节点组成,各个传感器节点均基于片上可编程系统芯片(PSoC)进行构建。文中对传感网络中各个传感器节点的硬件设计方案及相应节点控制软件进行了详细介绍。传感器节点硬件电路主要由生理信号采集模块和射频模块组成。生理信号采集模块实现生理信号的采集、放大、模拟滤波和A/D转换等,为了实现传感器节点的小型化要求,采用集成了丰富外围资源的PSoC系列芯片CY8C3866-021作为传感器节点的主控制芯片;信号的无线收发由低功耗NRF24L01无线芯片构成的射频模块完成,其工作在2.4GHz ISM频段。在硬件系统基础上,基于PSoC Creator完成了传感器结点控制软件的设计,控制传感器节点实现生理信息采集和无线发送功能,并对生理信息数据进行预处理。最后,使用虚拟仪器软件LabVIEW设计了监护终端的实时生理信息监测软件,对躯干传感网络监测到的生理信息进行实时显示,并采用差分阈值法实现心率检测。本文设计的无线躯干传感网络结点与监护终端,能实现人体心电、血氧饱和度及体温和心率等生理参数的无线移动实时检测,为下一步移动医疗应用奠定了一定基础。