基于蓝牙4.0的可穿戴式心电监测仪的设计与实现
本文关键词: 心电图 低功耗蓝牙 QRS复合波 R-R间隙 CC2530 出处:《东南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着中国逐渐进入老龄化社会,心脏病高发已成趋势。然而当前的医疗条件和测试环境等限制了对潜在心脏疾病的早期发现。因心脏血管堵塞而突发心脏病的患者必须在一个小时内打通堵塞的动脉,才不致造成心肌的永久性伤害,如果不能及时获得适当治疗,堵塞的血管会导致心肌坏死。因此,对心脏疾病的早期发现与预防是当今社会的迫切需求。近年来,随着嵌入式软硬件技术的快速发展和成熟,可穿戴式智能医疗设备逐渐备受关注,设计和开发便携式的可穿戴心电采集系统已称为工业界和学术界共同的目标。本文设计并实现了一种基于低功耗蓝牙4.0的穿戴式心电采集与显示系统,在借鉴现有的心电信号处理技术的基础上,实现了利用商业化硬件平台快速搭建微型心电节点,实现了心电信号从电极片到终端的数据传输与显示。本文首先从人体表面心电信号特征分析出发,研究了心电信号产生机理、心电传导过程和心电图各特征波段的病理学意义,分析了目前心电信号噪声的分布和来源,比较了常见导联部署方法,并选用可拆卸式两导联为主要部署方式。其次,设计了心电信号采集与调理电路,通过理论分析与计算,给出前置放大器和滤波电路的具体方案,并通过电路仿真确定放大倍数和参数。再次,本文设计并实现了基于安卓系统的蓝牙通信软件,在充分研究心电数据特征的基础上,设计了数据传输协议,对数据包协议作出详细分析和验证,并完成下位机配套的程序;最后,本文完成了心电采集系统的原理样机,设计了复杂度低、简单可靠的特征波段定位与提取方法,通过软件仿真与真实环境实验,验证了本系统的有效性和可行性,为可穿戴式心电系统提供有效的技术支撑。
[Abstract]:As China gradually enters an aging society, The high incidence of heart disease has become a trend. However, current medical conditions and testing conditions limit the early detection of potential heart disease. Patients with sudden heart attacks due to blockage of heart blood vessels must open the blocked arteries within an hour. In order not to cause permanent myocardial injury, if proper treatment is not available in time, blocked blood vessels can lead to myocardial necrosis. Therefore, the early detection and prevention of heart disease is an urgent need in modern society. With the rapid development and maturity of embedded software and hardware technology, wearable intelligent medical devices have attracted more and more attention. The design and development of portable wearable ECG acquisition system has become the common goal of industry and academia. In this paper, a wearable ECG acquisition and display system based on low power Bluetooth 4.0 is designed and implemented. On the basis of the existing ECG signal processing technology, the micro ECG node is built quickly by using the commercial hardware platform. The data transmission and display of ECG signal from electrode chip to terminal are realized. Firstly, the mechanism of electrocardiogram (ECG) generation, the process of ECG conduction and the pathological significance of each characteristic band of ECG are studied based on the analysis of ECG characteristics on human surface. This paper analyzes the distribution and source of ECG signal noise, compares the common lead deployment methods, and selects the detachable two leads as the main deployment mode. Secondly, the ECG signal acquisition and conditioning circuit is designed, and the theoretical analysis and calculation are carried out. The specific scheme of preamplifier and filter circuit is given, and the magnification and parameters are determined by circuit simulation. Thirdly, the Bluetooth communication software based on Android system is designed and implemented. The data transmission protocol is designed, the data packet protocol is analyzed and verified in detail, and the supporting program of the lower computer is completed. Finally, the principle prototype of the ECG acquisition system is completed in this paper, and the complexity is low. A simple and reliable method for feature band localization and extraction is presented. The effectiveness and feasibility of the system are verified by software simulation and real environment experiments. It provides an effective technical support for wearable ECG system.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH772
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,本文编号:1514126
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