【摘要】：隨著移動(dòng)醫(yī)療的飛速發(fā)展,可穿戴式心電監(jiān)護(hù)已成為個(gè)人日常心電監(jiān)護(hù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。而長時(shí)間穿戴所存在的便攜性和舒適性差、監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等問題是制約可穿戴式心電監(jiān)護(hù)設(shè)備發(fā)展的重要瓶頸。采用織物電極作為心電采集電極,設(shè)計(jì)了一種單導(dǎo)聯(lián)低功耗、小型化的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng),改善了長時(shí)間穿戴所存在的問題。系統(tǒng)采用織物電極取代傳統(tǒng)Ag-Ag Cl電極進(jìn)行心電采集;模擬前端采用ADS1292芯片,調(diào)理心電信號(hào),提高信噪比,并進(jìn)行24位ADC轉(zhuǎn)換;MCU采用MSP430F5659,進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取、存儲(chǔ)和計(jì)算,并控制外設(shè)進(jìn)行異常警報(bào)和與上位機(jī)的藍(lán)牙通信。系統(tǒng)完成靜坐、行走和跑步狀態(tài)下的測試,并對比同步脈率,驗(yàn)證了檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,證明可基本滿足個(gè)人日常心電監(jiān)測使用。
【圖文】：

過敏等一系列問題，而且使用時(shí)有明顯的佩帶感，同時(shí)需要定時(shí)更換，所以對日常心電監(jiān)護(hù)而言并不合適［12－13］�？紤]到傳統(tǒng)電極在日常心電監(jiān)護(hù)中的不足，本系統(tǒng)采用織物電極進(jìn)行心電信號(hào)的采集，如圖2所示。圖2心電織物電極此織物電極有別于一般的導(dǎo)電布，它是通過提花紡織技術(shù)與其他織物面料進(jìn)行局部混織而成，可以實(shí)現(xiàn)織物電極與普通衣物的完美結(jié)合，無凸起感。電極采用雙面織物結(jié)構(gòu)，地層是由滌綸紗線織造，傳感層是由鍍銀紗線織造，經(jīng)紗是化纖長絲，緯紗是鍍銀導(dǎo)電紗。鍍銀紗線在緯紗方向形成雙層結(jié)構(gòu)，如圖3所示［14］。此織物電極是典型的柔性干態(tài)電極，與傳統(tǒng)一次性黏性電極相比，它的柔性、耐久性、可水洗性、人體生物兼容性、可集成性都大大提高。圖3織物電極采用的提花技術(shù)的橫截1．2心電采集模擬前端心電采集模擬前端通過高頻濾波、阻抗匹配等手段，高質(zhì)量獲取人體體表微弱心電信號(hào)，進(jìn)行多級放大和濾波處理，并通過ADC轉(zhuǎn)換，將得到的心電數(shù)據(jù)傳輸給MCU進(jìn)行處理分析的模塊［15］。本系統(tǒng)考慮到小型化設(shè)計(jì)需求，采用TI公司開發(fā)的集成模擬前端ADS1292進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。ADS1292芯片是一款用于測量生物電信號(hào)的集成調(diào)理模塊，可實(shí)現(xiàn)心電的同步采樣和24位模數(shù)轉(zhuǎn)換，采樣精度高，信號(hào)無需高倍數(shù)放大就可滿足采樣精度要求，且內(nèi)置可編程增益放945

第6期林視達(dá)，朱紀(jì)軍:基于織物電極的可穿戴式心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)1．4電源管理設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用可充電鋰電池進(jìn)行系統(tǒng)供電，以滿足用戶長時(shí)間佩帶使用的需求，避免經(jīng)常更換紐扣電池所帶來的麻煩。鋰電池容量為200mAh，尺寸為4．7mm×2mm×0．4mm，可以恰好附著在電路板背面，最大程度節(jié)省了空間，滿足小型化的需求，如圖6所示。該鋰電池可以維持設(shè)備至少1d～2d的正常工作。鋰電池充放電管理采用TI公司的BQ24040芯片，可以靈活控制管理充放電，且有效保護(hù)鋰電池，避免過充;LDO采用TPS73033和TPS73201芯片，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的3．3V和1．8V電壓。電源管理電路如圖7所示。圖6系統(tǒng)供電可充放電鋰電池圖7電源管理電路1．5藍(lán)牙通信模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)除了完成基本的心電信號(hào)采集、計(jì)算和存儲(chǔ)功能外，還可以通過藍(lán)牙4．0與移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，上傳心率和異常心電信號(hào)數(shù)據(jù)，以滿足輔助醫(yī)生追蹤診斷的需求和個(gè)人健康數(shù)據(jù)的長期統(tǒng)計(jì)和趨勢分析，從而更好的幫助心臟疾病患者進(jìn)行自身健康的長時(shí)間有效監(jiān)控。系統(tǒng)采用基于CC2541芯片設(shè)計(jì)的藍(lán)牙4．0低功耗模塊進(jìn)行通信。模塊支持UAＲT串口通信和SPP藍(lán)牙串口協(xié)議，，具有小型化、低功耗、收發(fā)靈敏等優(yōu)點(diǎn)。待機(jī)狀態(tài)下電流只有400μA到1．5mA;進(jìn)行正常數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的電流也僅為8．5mA，完全符合低功耗的設(shè)計(jì)要求。藍(lán)牙4．0模塊的電路設(shè)計(jì)如圖8所示。圖8低功耗藍(lán)牙4．0模塊2單片機(jī)程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件的主要功能是獲取心電信號(hào)，進(jìn)行947

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本文編號(hào)：2574042