基于MSP430的便携式哮喘智能监测系统.pdf

### 基于MSP430的便携式哮喘智能监测系统 #### 研究背景及意义 根据世界卫生组织的统计数据显示，全球哮喘患者人数高达3亿，并且这一数字仍在逐年上升，给社会及家庭带来了巨大的经济负担和心理压力。哮喘是一种慢性疾病，其管理与治疗依赖于对病情的持续监测。为了提高哮喘患者的生存质量并降低医疗成本，《全球哮喘防治倡议》和我国的《支气管哮喘防治指南》都将呼气峰值流速（PEF）或一秒用力呼气量（FEV1）作为哮喘急性与非急性发作期病情诊断的重要指标。这些指标不仅能够帮助医生调整药物剂量、评估药物疗效，还能够监测病情的变化，对于哮喘患者的日常管理和预防发作具有重要意义。 #### 当前哮喘监测手段的局限性 目前哮喘病监测手段主要包括医用肺功能监测设备以及欧美国家生产的便携式肺功能仪器。医用设备虽然精确度高但体积较大、操作复杂，主要适用于医院等医疗机构，不适合家庭使用，尤其是难以获取患者在日常生活中的实时生理数据；而进口便携式仪器虽然体积较小，但价格昂贵，且监测数据依赖手动记录，缺乏智能化健康管理功能。 #### 便携式哮喘智能监测系统的设计与实现 针对上述问题，本文提出了一种基于MSP430单片机的便携式哮喘智能监测系统。该系统通过集成多种技术（如监测、无线传输、云端处理等），实现了对患者日常关键生理指标（如PEF、FEV1以及FEV1%等）的实时获取，旨在构建医患之间的可靠桥梁，为未来智慧医疗提供关键技术支撑。 #### 系统方案设计 ##### 系统架构 该系统由以下几个主要部分组成： - **中央处理控制单元**：采用TI公司的低功耗MSP430单片机作为核心处理器。 - **传感器模块**：设计了Big-Little双传感器前置放大结构，结合分量程16位采样技术，以实现宽范围、高精度的监测目标。 - **信号处理算法**：利用Mallat算法和神经网络算法完成信号去噪，并构建电压与气流标定曲线。 - **生理指标处理算法**：通过计算得到呼气峰值流速(PEF)、一秒用力呼气量(FEV1)以及FEV1与用力肺活量比值(FEV1%)等关键生理指标。 - **无线通信模块**：实现监测数据的远程传输。 - **云端处理平台**：负责存储、分析及反馈监测数据。 ##### 技术特点 - **小型化与便携性**：系统设计紧凑，便于携带。 - **智能处理**：集成信号处理算法及生理指标计算算法，能够自动分析数据。 - **低功耗设计**：采用MSP430单片机，确保系统的长时间运行。 - **远程监控**：支持无线通信，方便医生远程监控患者状态。 - **个性化健康管理**：通过云端处理平台，为患者提供个性化的健康管理建议。 #### 实验结果与分析 实验结果显示，该监测系统稳定性良好，PEF最大相对级差低于5%，PEF最大相对示指误差低于10%。这表明该系统在实际应用中能够准确地监测哮喘患者的生理指标变化，有助于提高哮喘患者的生活质量和治疗效果。 #### 结论 基于MSP430的便携式哮喘智能监测系统具有移动便携、智能、低功耗等优势，特别适用于哮喘患者的日常家用监测。该系统的成功研发，对于哮喘患者的病情管控与监护具有重要价值，为未来智慧医疗的发展提供了有力的技术支持。