【摘 要】
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随着医疗大数据时代的到来,应用于智慧医疗领域的智能硬件如雨后春笋般浮现。相比传统专业医疗器械而言,新型智能硬件具有实时性、居家性、连续性等特点,在获取大数据方面上
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随着医疗大数据时代的到来,应用于智慧医疗领域的智能硬件如雨后春笋般浮现。相比传统专业医疗器械而言,新型智能硬件具有实时性、居家性、连续性等特点,在获取大数据方面上有明显优势。而现代医学已经可以通过日常生理信号的大数据中提前预判并防止疾病的发生,比如根据勺型曲线诊断心血管疾病、夜间血压下降特征与脑卒中发生频率的关系,以及诊断阻塞性呼吸睡眠暂停综合症。医学上,体动信号是分析睡眠的重要因素之一。由于体动往往伴随着觉醒等睡眠中的异常现象,过多的体动会导致睡眠质量的下降、影响我们的睡眠。更重要的是,正常睡眠中的体动可以用来检测睡眠呼吸暂停。对新生儿来说,出现的肌肉痉挛与体动有直接关系。本文设计并实现了一款单天线系统的射频传感器,通过非接触的方式检测人体的体动信号,并且设计了解调非正交IQ信号的方案以提升传感器的检测精度,除此之外还完成了以下工作:(1)在传统微波检测体动信号模型的基础上加入相敏检波设计,提高传感器的检测精度。(2)通过HFSS设计了工作在2.4GHz的PCB贴片八木天线,天线有三个引向器,正向增益可达到8.9dB左右。根据传感器需要改造了八木天线,正向增益可达到8.2dB左右。两个天线均有较强的方向性。(3)完成射频传感器的设计与实现,将传感器与天线集成在一块电路板上,降低了成本。传感器能够在单天线系统下进行检测,精简了系统结构;在硬件上设计了提取非正交IQ信号的方案,可以提高传感器精度。(4)对传感器实物进行了一系列实验,传感器工作在5V直流电压时工作电流在30mA至40mA之间,能够进行低功耗连续工作。通过网络分析仪测试,传感器在2.4GHz的回波损耗可达-22.78dB左右,有较好的方向性。(5)通过FFT、小波变换等方法对传感器获取的信号进行了处理,并且进行了距离测试。传感器在50cm以内能够检测到正常呼吸信号,在20cm以内能够通过小波变换获取心率信息。
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