【正文】 .................................................. 17 圖表顯示模塊 ........................................................................................................... 19 界面布局 ................................................................................................................... 21 注冊模塊 ................................................................................................................... 22 設(shè)置模塊 ................................................................................................................... 25 第四章 運行及測試 .......................................................................................................................... 27 運行效果 .............................................................................................................................. 27 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 測試與咨詢 ............................................................................................................... 27 注冊及設(shè)置 ............................................................................................................... 30 技術(shù)難點 .............................................................................................................................. 33 硬件難 點 ................................................................................................................... 33 軟件難點 ................................................................................................................... 34 總結(jié) .................................................................................................................................................... 38 參考文獻 ............................................................................................................................................ 39 附錄一 外文文獻翻譯 ...................................................................................................................... 40 附錄二 程序源代碼 .......................................................................................................................... 63 致謝 .................................................................................................................................................... 70 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 第一章 緒論 移動醫(yī)療的背景 移動醫(yī)療，國際醫(yī)療衛(wèi)生會員組織 HIMSS 給出的定義為， mHealth，就是通過使用 移動 通信技術(shù) —— 例如 PDA、 移動電話 和 衛(wèi)星 通信來提供醫(yī)療服務(wù)和信息，具體到移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，則以基于安卓和 iOS 等移動終端系統(tǒng)的醫(yī)療健康類 App 應(yīng)用為主。它為發(fā)展中國家的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)提供了一種有效方法，在醫(yī)療人力資源短缺的情況下，通過移動醫(yī)療可解決發(fā)展中國家的醫(yī)療問題 [1]。 隨著時下智能手機的普及，如何利用便攜的智能手機輔助移動醫(yī)療監(jiān)測，成為一個新興的熱門話題，在醫(yī)學(xué)， IT 領(lǐng)域掀起一股“移動醫(yī)療”的潮流 [2]。 就時代科技背景而言，一切與便民服務(wù)相關(guān)的工作最終都將被“移動”，成為一股股“移動 XX”潮流，而“移動醫(yī)療”恰恰是其中的一種，也是相當重要的一種。眼觀當下，衣，可以在“淘寶”手機客戶端直接購買，食，可以在“大眾點評”中獲得有利信息，行，可以在“百度地圖”“攜程旅行”中隨時得知路況或踩點，住，可以在“ 58 同城”中查看租房買房信息??可以預(yù)見的是，醫(yī)療和教育將來也必會在移動互聯(lián)網(wǎng)中大放異彩，然后成為生活中耳熟能詳?shù)囊徊糠帧? 當下移動醫(yī)療才剛剛起步，其應(yīng)用 模式 中大多都是借助相應(yīng)的傳感器（例如紅外，壓電，光電等）來采集醫(yī)療信號，實現(xiàn)的功能也以信號顯示為主，而智能手機作為擁有高速的數(shù)據(jù)傳輸能力和強大數(shù)據(jù)處理能力的便攜終端設(shè)備，可以作為醫(yī)療傳感器信號的移動接收和中轉(zhuǎn)平臺，甚至成為最終的處理平臺 。 智能手機可以通過藍牙 、 Wifi 等方式和外設(shè)進行無線連接，基于此，可將便攜傳感器獲得的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送給智能手機，智能手機把醫(yī)療數(shù)據(jù)通過WiFi、 Inter 等方式與服務(wù)器完成通信 。 這有利于擴大數(shù)據(jù)采集 、 健康監(jiān)護的應(yīng)用范圍，使得人們可以在攜帶一些傳感器的情況下，比較靈活地實 現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集 、 醫(yī)療監(jiān)護 [3]。 隨著谷歌眼鏡、智能手表等智能消費終端的推出，一股由可穿戴設(shè)備掀起的科技浪潮正試圖開啟物聯(lián)網(wǎng) 時代的大門。相較于物聯(lián)網(wǎng) 時代對傳統(tǒng)行業(yè)的信息化模式，由可穿戴醫(yī)療設(shè)備帶動的物聯(lián)網(wǎng) 時代，正在致力于突破孤島，實現(xiàn)各種應(yīng)用的互聯(lián)。而在亞健康和個性化健康管理的觀念日益普及下，可穿戴設(shè)備也在成為喚醒醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng) 的潮流先鋒 [4]。 目前大型應(yīng)用市場中已經(jīng)涌現(xiàn)了一批用于簡單醫(yī)療 的 App 應(yīng)用，有根據(jù)輸入的參數(shù)（如身高，體重）判斷體型是否合格的，有一些日常健康指導(dǎo)的（比如預(yù)防傳染病或感冒的常識），還有和硬件設(shè)備結(jié)合開發(fā)的計步器（用于跑步時），用于調(diào)整生物鐘的睡眠鬧鐘，測心率的心率應(yīng)用??但是也明顯表明，在不配合硬件的情況下，僅僅軟件是無法完成太多測試的，也無法提供用戶太多有用的信息或數(shù)據(jù)。如果在未來，醫(yī)用設(shè)備能夠便攜化，就代表著移植到智能設(shè)備中的可能性很大，也就意味著，那是一個帶著手機就能隨時隨地檢測身體健康狀蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 態(tài)的時代，一個真正的移動醫(yī)療時代。 設(shè)計的意義與目的 脈搏－－即體表 可觸摸到的動脈搏動。當大量血液進入 動脈 將使動脈壓力變大而使血管直徑 擴張 ，在體表較淺處 動脈 即可感受到此擴張，即所謂的脈搏。中醫(yī)將脈搏變化作為治病的主要手段，稱為“切脈”。測量脈搏是病人必須檢查的一個項目，通過脈搏的測量可以知道很多信息，這也成為了一個切入點：如果可以實時測量脈搏，那么就意味著可以實時通過脈搏了解病人的大致狀況。以此推導(dǎo)，如果手機應(yīng)用能夠?qū)崟r測量脈搏，那么只要有手機的用戶都可以測量自己的脈搏 pluse wave[5]，并通過其測量的數(shù)據(jù)得到有用的信息。 傳統(tǒng)模式下，測量脈搏由專用的醫(yī)用設(shè)備或有專業(yè)經(jīng)驗的醫(yī)師完成，在日常生活中非專業(yè)人士也不能準確測量自己的脈搏，更難說察覺脈搏的起伏變化，這也是醫(yī)療不能深入日常生活的最主要原因。 本設(shè)計則充分利用手機的無線通信功能，使用傳感器采集脈搏信號，通過手機藍牙接收信號，將智能手機變成一個“醫(yī)療設(shè)備”（ Medical Equipment[6]）。相對于傳統(tǒng)模式下，采集的醫(yī)療數(shù)據(jù)需要上傳到專門的服務(wù)器進行分析，移動醫(yī)療 模式下 ,智能手機完全可以實現(xiàn)在手機本地對數(shù)據(jù)進行智能分析 。 利用智能的計算能力，處理采集的脈搏數(shù)據(jù)，并得出測量結(jié)果 ，用戶可以在更短時間內(nèi)看到數(shù)據(jù)分析結(jié)果和相關(guān)的健康建議，也避免了時間的浪費 。 而隨著智能手機性能的迅速提高，在本地進行復(fù)雜醫(yī)療數(shù)據(jù)的處理將會愈加具有可行性。 設(shè)計的內(nèi)容和功能實現(xiàn) 設(shè)計的主要內(nèi)容是開發(fā)一個 Android 應(yīng)用，以藍牙的形式接收傳感器采集的脈搏信號，并將信號數(shù)據(jù)繪成波形反饋給用戶，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析為用戶做初步診斷，并給出簡單的健康建議；在此基礎(chǔ)上，對應(yīng)用功能進行擴展，如存下信號數(shù)據(jù)以 供有需要的用戶自行查看分析，力求更方便地服務(wù)于用戶。 本設(shè)計主要是軟件上的功能，因此以實現(xiàn)軟件功能為核心。 軟件功能主要分藍牙模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和繪圖模塊。 藍牙模塊負責通過藍牙通信協(xié)議檢測周圍匹配的藍牙設(shè)備（ BLE 設(shè)備），并顯示到應(yīng)用界面中以供用戶選擇，用戶選擇點擊之后可以開啟藍牙數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。 數(shù)據(jù)傳輸模塊承接藍牙模塊，開啟藍牙傳輸服務(wù)之后，程序會自動接收傳輸過來的數(shù)據(jù)并擬進行二次處理。 數(shù)據(jù)處理模塊即在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對其數(shù)據(jù)進行一系列算法處理，可將數(shù)據(jù)存入文件，也可用于繪圖。 繪圖模 塊是建立在 Android 下 AChartEngine 繪圖引擎的基礎(chǔ)的，此處將已經(jīng)處理的數(shù)據(jù)通過曲線圖的方式在圖表中繪制出來，并實時更新顯示。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 設(shè)計的可行方案 設(shè)計主體在于通過特有的傳感器脈搏信號，經(jīng)由一定的傳輸手段傳至某個智能平臺，并由智能平臺上的一個處理軟件對接收到的信號進行數(shù)據(jù)化，并加以圖形描繪。 經(jīng)過前期的調(diào)研和準備，本設(shè)計之初需要以下設(shè)備和方案。 ① 脈搏傳感器，采集脈搏信號 ② 信號發(fā)送器，將信號發(fā)送出來 ③ 信號接收器，接收信號 ④ 處理器，將信號進行數(shù)據(jù)處理 ⑤ 繪圖器，將數(shù)據(jù)繪成波形圖 ⑥ 分析器，將波形做算法 分析 ⑦ 顯示器，將分析的結(jié)果反饋給用戶 以此判斷，其中只要有一個環(huán)節(jié)不同，就會產(chǎn)生不同的實施方案，信號的發(fā)射和接收任務(wù)在本設(shè)計中均采用藍牙承載，其他環(huán)節(jié)中影響最大的就是脈搏傳感器和處理器，這兩個環(huán)節(jié)的不同會使整個設(shè)計有不同的實施方案。 傳感器和傳輸手段的不同產(chǎn)生了兩個不同的實施方案，一是通過有線傳輸壓電傳感器采集的脈搏數(shù)據(jù)，另一個是通過藍牙傳輸光電傳感器采集的脈搏數(shù)據(jù) 。 Matlab+壓電傳感器 本設(shè)計早期使用壓電脈搏傳感器，通過 USB 接口連接電腦，利用壓敏電阻的特性將手腕脈搏跳動的起伏值模擬為傳 感器反應(yīng)出的電壓值，并以 Matlab 串口讀取作為軟件處理方案，用 Matlab 將壓電傳感器傳出的電壓值繪成波形圖。 問題在于壓電傳感器過于靈敏，且受干擾較大，測出的波形噪聲信號難以處理，故而進度緩慢。 Android 應(yīng)用 +光電傳感器 由于 Android 系統(tǒng)的移植性強，裝載 Android 系統(tǒng)的設(shè)備越來越多且便攜性大大提高，計劃將此軟件移植到 Android 平臺中，利用光電傳感器和相應(yīng)的藍牙開發(fā)板，將傳感器采集到的脈搏信號傳輸通過藍牙的形式傳輸?shù)街悄茉O(shè)備中，并利用 Android 下較為流行的圖表引擎AChartEngine 繪制相應(yīng)的波形。 問題在于光電傳感器所配套的藍牙開發(fā)板屬于藍牙 BLE 設(shè)備，只有 以上的系統(tǒng)和裝載了 BLE 的智能設(shè)備才能檢測到，不過隨著手機的更新?lián)Q代，應(yīng)該會具有更好的兼容性。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 第二章 硬件設(shè)計 Android 硬件平臺 Android 系統(tǒng)需要相應(yīng)的硬件平臺支持，并且由于藍牙 BLE 的特殊性，需要能夠支持 系統(tǒng)及以上和裝載藍牙 的智能平臺才能應(yīng)用到實際開發(fā)中。 若不考慮藍牙， Wifi，以及傳感器相關(guān)的開發(fā)，那么 Genymotion 完全可以勝任開發(fā)的絕大部分需求；當然若需要實際的硬件支持，最佳方案就是用一款智能手機進行真機聯(lián)調(diào)。 模擬器 Genymotion Genymotion 是一套完整的工具，它提供了 Android 虛擬環(huán)境 [7]。 開發(fā) Android 的 Eclipse ADT