适于多终端的胎心电采集分析仪器系统研发

发布时间：2020-11-05 14:38

　　 胎儿监护是目前保障围产期孕妇和胎儿安全、实现优生优育的重要手段,已在国内外临床得到普遍运用。胎儿心电是心脏活动的源发性信号,胎儿出现异常时,胎儿心电图形态的变化比心音、心动等发生的更早、更迅速,在临床胎心监护中具有重要的应用价值。随着新一代技术的不断发展,3G、4G和wifi等技术的不断普及,移动医疗和远程医疗等的飞速发展,人们对监护终端的便携和移动性提出了更高的要求。本文设计开发了“胎儿心电信号采集端”与“iOS系统智能设备APP”一体的智能信息化孕妇产前监护系统,基于嵌入式采集端与iOS智能设备端等多终端实现了对胎儿心电信号的长时间持续高精度采集和随时随地远距离监测,实现了胎儿心电信号的可靠提取。本论文主要工作如下:(1)胎心电基本理论和国内外进展分析等。通过了解胎心电的基本理论,分析胎心电的具体特征,以及国内外相关进展,从而确立了本文系统方案以及为后续工作提供理论基础。(2)胎心电采集端硬件设计。以胎心电的特征分析为依据,分析了设计相应需求,对硬件模块进行了选型。在确定Mini2440为主开发平台,以及ADS1298为前端模拟芯片后,针对两者特性设计实现了LCD外围电路的还原、电源电路设计、ADS1298外围电路的设计以及前端的预处理电路的设计。(3)胎心电采集端软件设计。采用Linux3.19.2内核,搭建了胎心电嵌入式软件开发环境。通过分析该内核的SPI驱动架构,设计了满足需求的ADS1298驱动。然后利用该驱动提供的接口,设计了相对应的Qt界面应用程序,可实现个人资料的显示、数据的波形显示、历史记录的回放、数据的上传与本地存储等功能。(4)胎心电iOS端软件设计开发。通过分析用户需求,设计了iOS客户端的整体架构,iOS客户端主要是辅助作用起到监察与评估作用。其功能与采集端类似,实现胎心电数据的显示存储以及个人资料的编辑等功能。(5)胎心电提取算法的确定与实现。由于导联采集的数据为混合数据并不能得到纯净胎心电数据,通过分析胎心电与母体心电的特征区别确定算法,并集成到嵌入式软件中,最后利用MATLAB验证算法的可行性。通过上述工作设计的胎心电采集分析仪器系统满足目前移动医疗设备理念,具备采集数据实时精确、操作简单易懂、数据多方共享等特点,完全符合目前胎儿监护系统的要求。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH789
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 胎心监护的发展与现状
    1.3 本文的章节安排
第二章 相关研究理论知识
    2.1 胎心电研究介绍
        2.1.1 心电图的来源与意义
        2.1.2 胎心电的特征分析
    2.2 胎心电分离相关处理技术
        2.2.1 盲信号分离技术
        2.2.2 独立分量分析（ICA）
        2.2.3 Fast ICA算法
第三章 胎心电采集系统硬件设计
    3.1 硬件系统方案设计
    3.2 MCU硬件平台
        3.2.1 S3C2440A处理器与Mini2440开发板介绍
        3.2.2 LCD外围电路还原
    3.3 前端模拟采集模块
        3.3.1 前端采集芯片的选型
        3.3.2 ADS1298介绍
            3.3.2.1 ADS1298特性
            3.3.2.2 部分功能实现与原理分析
        3.3.3 采集模块电源电路设计
        3.3.4 ADS1298外围电路设计
        3.3.5 高低通滤波电路和钳位电路
第四章 嵌入式开发环境搭建与源码移植
    4.1 交叉编译环境搭建
        4.1.1 主机与虚拟机之间数据交换
        4.1.2 交叉编译工具链的安装
        4.1.3 Bootloader的介绍
    4.2 Linux内核裁剪与移植
        4.2.1 指定交叉编译变量
        4.2.2 创建目标平台
        4.2.3 配置相应内核
    4.3 文件系统的制作
        4.3.1 目录树制作
        4.3.2 制作文件系统映象文件并烧录
        4.3.3 创建网络文件系统NFS并挂载
第五章 胎心电采集系统嵌入式软件与QT界面设计
    5.1 基于SPI总线的ADS1298模块驱动程序编写
        5.1.1 Linux下SPI设备驱动架构分析与实现
        5.1.2 ADS1298协议驱动的设计与实现
    5.2 Qt人机交互界面程序的设计
        5.2.1 Qt知识介绍
        5.2.2 Qt开发环境搭建与移植
        5.2.3 胎心电主界面程序的设计
    5.3 嵌入式系统功能测试
        5.3.1 Fast ICA算法功能模拟测试
        5.3.2 ADS1298驱动测试
        5.3.3 QT应用程序功能测试
第六章 胎心电iOS端用户界面与逻辑设计
    6.1 iOS的相关介绍
    6.2 课题相关设计模式
        6.2.1 MVC模式
        6.2.2 单例模式
    6.3 iOS客户端数据源设计
        6.3.1 网络数据请求
        6.3.2 本地数据存储
    6.4 iOS客户端界面模块设计
        6.4.1 注册登录模块
        6.4.2 胎心数据显示模块
        6.4.3 个人中心模块
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录


本文编号：2871777