基于低功耗的智能移动心电监测设备设计

	基于低功耗的智能移动心电监测设备设计
	余冠成
学位类型	硕士
导师	王守岩
	2014-11
学位授予单位	中国科学院大学
学位专业	机械工程
关键词	心电低功耗射频蓝牙4.0 Nrf51822
摘要	近年来，心脏类突发疾病患病率持续上升，同时，移动式社区家庭医疗成为目前医疗健康设备发展的一大趋势。在此环境下，便携式心电监测设备成为国内外研究一个热点。目前国内外市场上便携式心电监测设备主要有两类：一类将数据存储在U盘、SD卡等存储设备中，该方法放弃了部分实时性；一类通过无线方式将心电数据实时传输到外部设备，该方法取得了一定的进展，但是在功耗与体积上还有很大提升空间。低功耗意味着小体积，小体积可以很大程度上提升设备的便携与微负荷性能。近年来，科学技术飞速发展，嵌入式系统技术与无线传输技术都有了很大的进步，这对展开心电监测设备低功耗设计提供了良好的技术条件。同时，智能手机的普及与飞速发展，也很大程度上推动了移动社区医疗的发展。本文设计了一种低功耗智能移动心电监测设备，综合软件与硬件技术降低系功耗，采用模拟滤波与数字滤波结合的方法完成心电采集与心率智能快速提取，利用射频技术与蓝牙低功耗技术实现无线数据传输。本文主要工作包括以下内容：介绍了心电监测设备现状，并对各个设备产品做对比。介绍了心电图形成的原理、特征以及普遍采用的心电信号采集方式。介绍了模拟前端的设计，结合NI公司Multisim软件对放大滤波电路仿真结果，在低功耗设计条件下调整完善前端电路，完成制作之后设计了三电极与双电极采集方案，还通过实验对比了三电极与双电极的心电采集效果。在设计完模拟前端并得到理想的放大心电信号后，对系统硬件设计进行了设计，包括电源的设计、发射端电路设计、接收端电路的设计。其中无线传输方式采取了射频与蓝牙低功耗双模式，能够与PC机与智能手机完成通讯。介绍了本课题相对应的下位机与上位机程序。下位机设计紧扣系统功耗，结合硬件，采用了RTC定时器作为时钟源采集信号。在快速心率提取方面，采用二阶微分时域定位R波波峰的方法，能够很好计算心率值。上位机设计主要在于PC端，完成对心电数据的接收与现实存储操作。在智能手机端，主要是完成实时心率显示这个功能。通过实验，测量了设备的心电采集效果、设备功耗，检验并完善了设备。同时，展开了拓展实验，对肌电、眼电进行了采集实验。样机实物体积为24mm×16mm×10mm，重量为1.73克。采用80mAh容量的锂聚合电池供电，在256Hz采样率时可持续工作7天以上。数据通过无线上传至电脑后，上位机软件可进行心电图实时显示、处理。此外，该设备亦可通过蓝牙将心率数据传输至手机，可持续工作14天以上。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/44711
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	余冠成. 基于低功耗的智能移动心电监测设备设计[D]. 中国科学院大学,2014.

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