胸戴式心电呼吸采集装置的研究与实现

发布时间：2020-07-27 19:21

【摘要】：近年来,心血管疾病、呼吸道疾病成为死亡率较高的慢性疾病,严重威胁到人们的生命健康。心电呼吸信号作为人体重要的体征信号,富含人体的生理信息,也是心血管疾病、呼吸道疾病诊断的重要依据。目前,市面上流行的便携式医用监护仪,普遍存在体积大、价格高、不方便长时间监护的问题。针对以上问题,本文基于体征参数监护设计了一款微型化、低成本、可实现长时间监测的便携式心电呼吸检测装置。以手机终端作为体征信息显示平台,可与装置进行良好的数据交互,硬件平台还具备扩展功能,可添加更多的人体信息。本文在信号采集方式上,融合了可穿戴检测方案的优势。摒弃了传统湿电极CM5导联检测心电信号的方式,而是采用了单导联胸带式检测方法,该方法是以导电硅胶制成的胸带式装备作为信号采集传感器,采集方便、灵活且可控性强。信号核心处理器STM32L151CBT6具有ARM cortex3的内核,可同时与ADS1292R、ADXL345进行数据交互,实现心电、呼吸、加速度信号的稳定采集、高精度采样、信号合理调度。通过PCB布局制成电路板,结合环氧树脂材质的电路盒进行实物封装,形成可穿戴装备实现心电呼吸、人体姿态的同步检测。针对心电呼吸信号中常见的高频、工频与基线噪声干扰,本文研究了低通数字滤波器、陷波器与形态学等方法去除,这几种数字滤波方法可有效消除心电呼吸信号中混入的噪声信号。在完成数字滤波后,采用计算量小的差分阈值法识别心电信号QRS波群,定位R波求出RR间期,计算心率值;根据呼吸信号波形特点,采用逐点判别法找出极大值点,求出极值点间期计算呼吸率。以上信号处理方法与参数值计算方法,不借助手机高性能处理,仅依托硬件核心处理器实现。根据设计需求,本文需要对整个采集装置的功耗、数据测量准确度与稳定性进行测试。结果表明,装置功耗为66.6mw;静止状态下,心率的平均误差率控制在2%以内,呼吸率的平均误差率控制在4%以内;正常活动状态下,心率的平均误差率控制在5%以内,呼吸率的平均误差率控制在6%以内。通过以上测试表明,本文设计的体征参数采集装置符合设计要求。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH77
【图文】：

示意图,示意图,导联,导联系统

图 2.2 标准 12 导联示意图(2)正交校正导联检测：正交校正该套导联系统需要使用 7 个电极，但是个导联两两垂直，并将心脏中心作为标记，三个轴分别组成该导联系统的水系统能够在一定程度上，对心脏在胸腔(3)双极胸前导联检测：双极胸前导方式，相对于 12 导联检测的操作复杂诊断得到应用[31]。其次，双极胸前导电信号，并且得到的心电信号幅值较检测系统的应用。因此，本文设计的的采集。

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表示心脏每分钟跳动的次数，反映了心脏的负荷情况，成年人100 次/分钟之内。R 波定位算法，有差分阈值法、小波变换等算优劣[34]，后续章节将详细介绍 R 波定位算法。吸检测及传统方法信号是一项重要的人体生理信号，是人体新陈代谢过程的某种临床医学价值[35]。呼吸可作为某些器官部位病变的诊断依据，例号中提取呼吸率，一直是众多呼吸监测设备的研究重点[36]，本吸信号产生机理呼吸是人体内部与外界环境交换气体的生理过程，是由呼吸肌和收缩，包括呼气、吸气两个过程，如图 2.4 所示[37]。

检测方式,温度传感器,腹部

图 2.5 温度传感器检测方式方法[41]：人体在呼吸过程中感器检测形变量。常规的几种表 2.2 应变式传感器检测呼吸信检测原在吸气和呼气过程中，腹部扩张因此通过检测气压的变化骨附近胸部与脐带周围腹部，各当胸腹部运动引起感应线圈发生变化，利用调幅检波电路可以检体腹部绑一根内嵌了线性位置传腹带上的传感器位置引起变化，

【参考文献】