目的:研制创面温度与压力无线传感模块(下称无线传感模块)并进行相关特征性检验和生物安全性评价。方法:(1)设计无线传感模块结构及工作模式；在柔性排线一端焊接温湿度传感器，和压力传感器同时与焊接了蓝牙发射器、微处理器和电源接口的印制电路板相连，建立无线传感模块；开发移动端数据接收应用程序，在智能手机上，通过蓝牙功能读取无线传感模块暴露在空气中的检测数值。(2)同时用无线传感模块和红外线测温仪测量35～42 ℃热水袋温度，对比30对数据并进行相关分析。(3)于第2作者手臂贴负压封闭引流材料，将无线传感模块置于负压条件下，同时记录无线传感模块测得负压值和负压表数值，对比14对数据并进行相关分析。(4)按压力传感器、焊接温湿度传感器柔性排线每3平方厘米表面积加入1 mL生理盐水，分别配置相应材料浸提液。取20只6～8周龄雌性C57BL/6小鼠，称量实验前体质量，采用随机数字表法分为压力传感器浸提液组、柔性排线浸提液组、混合浸提液组和生理盐水组(每组5只)，分别腹腔注射压力传感器浸提液、焊接温湿度传感器柔性排线浸提液、压力传感器浸提液与焊接温湿度传感器柔性排线浸提液1∶1混合浸提液、生理盐水50 mL/kg，观察小鼠有无异常毒性反应，并称量注射后24、48、72 h小鼠体质量，综合评估材料毒性。(5)取4只3～6个月龄、雌雄不限日本大耳白兔，脊柱左侧2个区域敷贴无菌纱布设为无菌纱布组，脊柱右侧2个区域敷贴无线传感模块设为无线传感模块组，评估各区域敷贴后1、12、24、48 h皮肤状态，按照皮肤刺激性评分标准记录评分。(6)按压力传感器、焊接温湿度传感器柔性排线每1平方厘米表面积加入1 mL无血清DMEM培养基，分别配制相应材料浸提液。取L－929成纤维细胞株，分为压力传感器浸提液组、柔性排线浸提液组、苯酚对照组、培养基对照组，前2组分别加入对应浸提液，苯酚对照组加入64 g/L苯酚，培养基对照组加入不含血清的DMEM培养基培养，体积均为100 μL。噻唑蓝法检测培养2、4、7 d吸光度值以计算细胞增殖率(各时间点样本数为6)，进行细胞毒性分级。对数据行配对样本 t检验、Wilcoxon符号秩检验、Pearson相关分析、Spearman相关分析、Mann－Whitney U检验、重复测量方差分析、析因设计方差分析、单因素方差分析、Bonferroni校正。 结果:(1)智能手机通过蓝牙功能成功接收无线传感模块检测的空气温度、湿度与压力信息。(2)无线传感模块测量的热水袋温度为(37.7±1.7)℃，与红外线测温仪的(37.7±1.7)℃相近( t＝－0.112， P>0.05)，且二者存在明显正相关( r＝0.996， P<0.01)。(3)无线传感模块测量的手臂负压材料下负压为－36.7(－38.8，－27.4)kPa，明显低于负压表的－22.7(－32.7，－12.5)kPa( Z＝－3.235， P<0.01)，但二者绝对值存在明显正相关( ρ＝1.000， P<0.01)。(4)各组小鼠均无异常毒性反应。4组小鼠体质量总体比较，差异无统计学意义( F＝3.132， P>0.05)。(5)敷贴后1、12、24、48 h，2组兔敷贴区域皮肤刺激性评分均相近( Z＝－1.000、<0.001、－0.620、<0.001， P>0.05)。(6)培养各时间点，与培养基对照组比较，压力传感器浸提液组和柔性排线浸提液组细胞增殖率均明显升高( P<0.01)，苯酚对照组细胞增殖率均明显降低( P<0.01)。培养2、4、7 d，苯酚对照组细胞毒性分级分别为1、1、2级，各浸提液组细胞毒性分级均为0级。 结论:无线传感模块集成了温湿度与压力传感器，可监测局部温度与压力，并能在移动端应用程序上实现参数的可视化，其测量温度准确，压力测量结果与负压表负压值变化趋势一致，且生物安全性良好，具有较大的临床应用价值和发展前景。

目的 肩关节脱位是外科常见疾病之一,病情易发且患者多以男性青壮年为主,因临床康复过程中无法及时跟进康复进程,病情复发率高,导致康复效果差,为解决此问题,本文设计了一款可监测肩关节脱位状况且具有电刺激功能的肩托马甲.方法 主体采用氯丁橡胶材料,首先对受试者量体裁制肩托马甲,并对肩托进行优化;然后使用霍尔传感器和可视化元件,设计了一种直观显示肩关节脱位位置的监测电路,通过使用555定时器,设计了配合监测电路的电刺激电路,通过电刺激片输出脉冲电刺激;编写误触判断程序,通过微处理器对误触进行剔除.结果 肩托马甲使受试者肩关节活动限制在相对安全范围内,有明显康复矫形效果.监测电路通过4个监测点位实时监测肩关节位置,并通过相对应位置的可视化元件显示,敏感度高,可重复性好;电刺激模块可配合监测电路,输出电压4.3 V,频率44 Hz低频脉冲;微处理器通过引脚触发时长可以对误触信号进行剔除.结论 实时监测肩关节脱位的电刺激肩托马甲实现了柔性支撑,通过集成霍尔传感器和电刺激装置,初步形成肩关节康复由评估到调整的康复闭环,设计合理可行,增强了康复效率,形成一个连续的、动态的康复过程,为临床及时跟进康复进程提供帮助.

目的:设计一种心电信号无线传输系统,以提高动态心电监护仪中心电信号的无线传输性能.方法:该系统由心电信号采集模块、无线收发模块、无线通信协议模块和数字滤波模块组成.心电信号采集模块由数字接口电路、A/D转换器微处理器、心电放大电路组成.无线收发模块由无线射频单元、晶振电路、射频电路、调试串口、寄存器、电源模块和复位电路组成.无线通信协议模块由数据链路层与物理层组成,其中数据链路层设计自动应答和调频2种机制.数字滤波模块主要由数字滤波器、信号输入模块、延时单元、系数寄存器等组成,其中数字滤波器采用等波纹法设计,并将心电信号转换为输出序列,实现信号去噪.将基于ZigBee组网和通用分组无线业务(general packet radio service,GPRS)的心电信号无线传输方法和基于无线组网模块的心电信号无线传输方法作为对比方法,验证该系统在不同近程传输距离和不同远程传输距离下的心电信号无线传输性能.结果:相比其他2种方法,在不同近程传输距离和不同远程传输距离下,该系统的心电信号无线传输平均速率和成功传输比例较高,平均用时及平均重传数较低.结论:该系统能够实现动态心电监护仪中心电信号高效、平稳、清晰的无线传输.

目的:设计一种基于LED调光的频闪光刺激实验系统,并进行实验验证.方法:该系统包括LED调光系统和生理数据采集系统2个部分.其中LED调光系统主要由微处理器系统、LED驱动器和LED 3个部分组成,通过采用脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)技术调制驱动电流的占空比和频率来灵活控制LED的光强和闪烁频率;生理数据采集系统选用Biopac公司的16通道生理信号记录分析系统.应用该系统完成频闪光刺激实验,验证该系统的性能.结果:频闪光刺激实验表明,该系统可以精准控制LED的闪烁频率,并实时采集实验过程中受试者的皮肤电数据、心电图数据等生理数据,且频闪光刺激会使人的皮肤电数据和心电图数据发生改变.结论:该系统操作简单、使用方便,可用于研究频闪光刺激的光生物效应.

实时动态血糖监测有助于严格控制血糖水平在正常值范围之内,从而降低糖尿病并发症的风险,提高糖尿病患者的生存质量.针对实际监测过程中传感器、环境噪声等各种因素限制其测量精度的问题,本文提出了一种移动窗双层筛选处理算法结合实时自补偿校准算法的双重校准模式,实现对电流数据的信号漂移补偿,并基于此设计了一种可实时、动态检测血糖变化的监测器.该监测器由可调激励电压模块、电流-电压转换模块、微处理器和无线收发模块组成,其大小仅为40 mm× 30 mm×5 mm,重量仅30 g,便于患者随身佩戴,且设计的通信指令码算法保证了数据传输的安全性和完整性.体外葡萄糖实验表明监测器的电流检测效果良好,在体5h的监测实验表明该监测器可实现对血糖的实时动态监测,与家用血糖仪对比其相对误差在2.22％～ 7.17％之间,证明设计的监测器具有较高的检测精度.

为满足呼气试验测试仪测量控制智能化、数据查询及导出便捷化、图形用户界面友好的需求,完成基于Android系统的选用640×480分辨率液晶显示屏和多点触摸屏用于人机交互的产品.基于ARM Cortex-M3的32位嵌入式微控制器主要完成对仪器各功能部件的控制和数据采集,而基于ARM Cortex-A9四核架构的三星Exynos 4412微处理器搭载Android系统完成图形用户界面显示.两者通过串口完成通信.Linux内核层添加基于FT5406驱动IC的驱动代码,实现触摸功能.通过液晶触摸屏,完成对呼气试验测试仪的测量过程控制、故障检测、实时参数监测、测量结果保存及查询、数据导出等操作.经测试验证,基于Android操作系统的人机交互界面友好、触摸响应灵敏、用户操作方便.

为了提高传统手工烫伤实验效率和精度,通过预设参数实现自动化烫伤,并降低误伤实验人员的可能性,本研究研制了一种基于多传感器的大鼠自动化烫伤实验及数据采集平台.该平台结合多传感器和微处理器所组成的监控系统,实时采集烫伤实验过程中的温度、压力曲线,结合比例、积分和微分(Proportion, Integration and Differention,PID)算法精准控制加热模块和机械传动装置,实现对烫伤部位温度、压力、时间达到实验预设目标.该平台现已完成样机研制,可初步实现大鼠自动化烫伤.

目的 心脏的电活动及机械活动对于研究心脏的生理功能和病理改变具有重要作用,为此本研究研制了一套心电(electrocardiogram,ECG)及心振(seismocardiogram,SCG)信号同步监测系统.方法 采用单导联方式进行心电检测,通过测量胸廓皮肤表面的三轴线加速度和三轴角速度来获取心振信号,以ARM Cotex-M3内核的低功耗微处理器STM32作为主控芯片将数据存储至SD卡,或通过低功耗蓝牙将采集的数据发送至手机端上位机并进行数据处理及波形显示.结果 对人体进行测量以获取ECG及SCG信号,结果表明系统能够实时采集、传输、显示具有较高信噪比的心电和心振信号,并能实现信号的长期离线记录.结论 该系统具有便携、操作简单的特点,能够长期稳定工作,为下一步分析心脏的电活动与机械活动之间的耦联关系奠定了基础.

该文研究婴儿培养箱多参数质量检测系统设计方法,并对婴儿培养箱的质量控制工作做出相应的计划.建立基于微处理器的硬件数据采集和处理模型,并编写上位机软件,实现在电脑主机上进行数据分析.实验结果表明该系统采样方便、数据处理精确稳定.该检测系统能够作为现阶段婴儿培养箱质量控制工作的辅助工具,对提高医疗安全并减少不良事件的发生,具有很高的实用价值.

本研究设计了一种基于三轴加速度计的中老年足部训练系统,利用三轴加速度计、微处理器和无线蓝牙等器件组成数据采集平台,将采集到的足部运动加速度数据,通过无线蓝牙模块传送到智能手机上.利用智能手机平台,引导中老年进行各种下肢肌肉群的训练,用自编的App应用程序进行加速度数据的预处理、小波变换及其重构、去噪和特征提取,获取训练情况,并做出合理的评价和评估.