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基于激励工程的新型鼠标的设计

宋颖  
【摘要】:随着高新技术的迅速涌现,产品的设计正在向多功能化不断发展,同时也为使用者提供了越来越多的便利。但是,目前市场上绝大多数产品在设计上往往忽略了使用者在长期使用产品过程中可能出现的身体机能的退化、健康状况的损害。由此,天津大学长江学者、美国南加州大学教授卢志扬博士提出了激励工程的概念。该理论旨在建立一个融合现代科技与人体系统理论的新的科学研究理论,在该理论指导下设计出新一代的产品,在完成产品本身功能的同时可以起到激励人体潜能和增强人体健康的作用。 鉴于鼠标的普遍应用以及血流参数和脉搏血氧饱和度在人体心血管系统、呼吸系统评估中的重要作用,本文应用光电容积脉搏波描记法(PPG)原理,率先进行基于激励工程设计理念的产品开发,设计了一种新型鼠标。该鼠标可以在正常使用过程中,对鼠标使用者进行血流参数和脉搏血氧饱和度的无创检测,评估鼠标使用者的健康状况。本文重点研究了基于激励工程设计理念的PPG信号检测系统和数据处理算法的设计与实现,并通过评估试验证明系统设计合理,性能良好。其中创新性研究包括以下几个方面: 1.依据激励工程设计理念,以微弱信号检测技术为基础,应用现代微处理器、集成电路技术,设计了符合激励工程要求的PPG信号检测与采集系统。该系统借助ADuC845强大的数据采集性能,在保证精度的前提下,有效的增大系统检测的动态范围,避免了由于运动干扰引起的PPG信号饱和失真,避免了检测时对鼠标使用者的刻意要求。 2.鉴于本系统特有的检测方式,检测数据中含有大量无用冗余数据。为此提出了一种微分算法用于提取PPG信号、去除无用数据,经实验证实确实准确、有效。 3.由于运动伪差对后续计算的严重影响,本文深入分析了运动伪差的产生机理后,创新性的提出基于数学形态学的运动伪差剔除法,并取得了良好效果。


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