论文部分内容阅读
老龄化程度的加剧和社会压力的增大,使得心血管疾病成为一种重要的社会问题:在老年人群中,大多数人患有不同类型的心血管疾病,如高血压;中年人群中,部分患有心血管疾病的人却不知晓其患病史;另外,一些心血管疾病只有在发病时才能监测到病理特征,如阵发性早搏。因此设计一套心脏长期监护设备对预防和治疗心血管疾病具有重要的意义。当前市场上的可穿戴心脏监护设备,存在监护参数单一,监护内容对于用户价值不明显,心电监护过程存在运动伪迹干扰等问题。为此,本文设计并实现了一套可穿戴多传感生理监测装置,该装置能够实时采集心电、心音、体温3种生理信号,并通过BLE4.0无线传输协议将数据发送到终端显示处理;显示终端能够向用户实时显示3种生理信号波形和相关医学参数。本文主要研究内容如下:1)装置设计成多节点形式:心音节点、心电体温节点和终端节点。心音节点和心电体温节点是传感节点,前者负责采集心音信号,后者采集心电、惯性和体温信号;终端节点是显示和处理节点;多个节点之间通过BLE4.0协议组网连接。2)硬件上,在2个传感节点中设计了信号采集电路、主控电路和电源管理电路。在信号采集电路中,心电、惯性和体温信号采集电路选用集成芯片设计;心音采集电路使用分立元件设计,包括信号放大和硬件滤波电路。3)软件上,在2个传感节点中设计了信号采集驱动程序,蓝牙传输必要的服务文件和低功耗管理方案;综合信号抗干扰性和低功耗需求,在心电体温节点中分别针对心电和体温信号设计了自适应LMS滤波器和中值滤波器。在终端节点中,设计了蓝牙Dongle数据转发程序、上位机显示和处理界面。其中,上位机基于Qt5.0设计,用来显示、存储和处理3种生理信号;信号处理部分分别采用Pan Tompkins算法和归一化平均香农能量算法来提取心电和心音信号特征参数。4)最后根据设计内容对装置进行性能测试,包括:传感节点硬件电气性能、生理信号采集质量和精度、终端节点特征波形识别精度和装置无线传输性能。最终实验表明,本文设计的装置,具有较低功耗,能够实时监护心电、心音和体温信号,且信号具有较强的抗干扰性;能够向用户提供多项医学参数计算结果。