可穿戴心电监测装置设计与实现

发布时间：2017-09-06 19:10

  本文关键词：可穿戴心电监测装置设计与实现

  更多相关文章： 心电监测 可穿戴 小波去噪 波形检测

【摘要】：国内经济的快速发展和人们生活水平的提高,让人们越来越关注自身的健康状况。心血管疾病作为人类健康的“三大杀手”之一,一直以来是研究人员的热点。心血管疾病由于具有病情隐蔽、突发性强和危险性高的特点,因此,能够实现院外监测、自动诊断、尽早发现并及时治疗是一种有效的方法。而目前医院所采用的ECG监测设备由于其体积大、携带不方便的缺点,很难实现心脏病患者日常生活的监测。近年来,随着微处理器、微传感器和通讯技术等智能硬件和电子织物的快速发展,可穿戴心电信号监测装置已经成为新一代的ECG监测装置发展方向。鉴于上述分析,该文设计了一种可穿戴心电监测装置,主要做了以下工作:首先,针对传统的粘贴式Ag/AgCl湿电极采集心电呈现出较多问题,设计一种柔性织物心电采集电极来代替传统电极实现心电信号的采集。其次,搭建了可穿戴心电监测装置的硬件平台,设计保证系统顺利工作的各个模块,包括对心电信号进行放大、滤波处理和A/D转换的前端采集和处理模块,给整个可穿戴系统提供合适电压的电源模块、数据采集和传输模块等,最后设计出便于穿戴的硬件电路板。然后,针对心电信号预处理后去噪效果不好,采用一种基于小波的心电信号去噪算法,并构造新的小波阈值函数,提高心电信号去噪的效果;针对心电信号波形检测算法存在漏检及误检的现象,采用基于小波模极大值的R波检测算法,提出一种新的搜索策略,提高对心电信号特征点识别精度。最后,将已经采集的信号通过蓝牙无线通信技术传输至PC端,并在PC端基于本文的算法设计了ECG人机交互界面,实现心电信号数据的实时显示、心率的计算、心电异常的自动诊断、数据存储等功能,达到可以不依靠医生给出初步的诊断结果,使得患者的突发心脏病症能得到尽早发现并治疗。
【关键词】：心电监测 可穿戴 小波去噪 波形检测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH776
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 穿戴式监测装置研究现状9-13
• 1.2.2 心电信号去噪算法的研究现状13-15
• 1.2.3 心电信号波形检测算法的研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 可穿戴心电监测装置硬件设计18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 心电信号生理学基础及测量原理18-20
• 2.2.1 心电信号产生机理18
• 2.2.2 典型心电图18-19
• 2.2.3 心电信号测量原理19-20
• 2.3 系统整体设计20-21
• 2.4 穿戴衣和柔性织物电极设计21-23
• 2.4.1 穿戴衣设计21-22
• 2.4.2 柔性织物电极设计22-23
• 2.5 硬件电路设计23-31
• 2.5.1 心电信号的特征及干扰23-25
• 2.5.2 前端采集电路设计25-28
• 2.5.3 基于微处理器STM32的最小系统28-29
• 2.5.4 电源模块设计29-30
• 2.5.5 无线传输模块设计30
• 2.5.6 心电采集处理硬件电路板30-31
• 2.6 心电信号A/D转换与数据传输设计31-32
• 2.6.1 心电信号A/D转换31-32
• 2.6.2 无线信号传输32
• 2.7 本章小结32-33
• 第3章 心电信号去噪和波形检测算法研究33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 去噪算法设计33-39
• 3.2.1 常见小波去噪算法33-34
• 3.2.2 小波基的选择34-35
• 3.2.3 分解层数的确定35-36
• 3.2.4 小波阈值收缩去噪36-38
• 3.2.5 心电信号去噪结果38-39
• 3.3 波形检测算法设计39-42
• 3.3.1 基于小波的奇异点检测原理39-40
• 3.3.2 小波基的选择及分解尺度确定40-41
• 3.3.3 R波检测算法41-42
• 3.3.4 R波检测结果42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 心电信号人机交互界面设计43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 LabVIEW简介43
• 4.3 心率计算及常见心率失常判定43-45
• 4.4 软件各模块设计45-50
• 4.4.1 串口通信模块45-46
• 4.4.2 数据的复现46-47
• 4.4.3 数据存储47-48
• 4.4.4 软件界面设计48-49
• 4.4.5 用户应用程序设计49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 实验和结果分析51-58
• 5.1 硬件电路检测实验51-52
• 5.2 系统功能验证52-55
• 5.3 系统性能分析55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-66
• 致谢66

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本文编号：804919