心電圖反映人體心臟活動的狀態(tài),不僅可以用于健康管理,還能夠用于心血管疾病的預防和診斷。臨床上通常采用的是基于標準濕電極的12導聯(lián)大型心電圖儀器,需要人體以平躺的姿勢測量并且按次數(shù)計費,穿戴復雜且價格昂貴。本課題提出在人體日�？纱┐飨�,設計和實現(xiàn)一個面向織物電極的采集心電信號并實時繪制心電圖的系統(tǒng)。與標準濕電極相比,織物電極具有類似衣服的舒適感,與皮膚接觸時無刺激性,同時可長期佩戴、易于拆卸,滿足人體日�？纱┐餍枨�。但是織物電極作為干電極,極易引入噪聲干擾,尤其在人體動態(tài)情況下,噪聲干擾更加明顯。本課題設計的系統(tǒng),既滿足舒適性、低功耗、低成本和輕巧可穿戴的特性,也具有較好的抑制噪聲能力和抗干擾能力,能夠在人體日常動態(tài)下采集并繪制心電信號。針對以上目標,圍繞有源織物電極、心電采集硬件平臺和心電采集軟件平臺三個方面,開展了面向織物電極的心電采集設計與實現(xiàn),主要研究工作包括:(1)設計有源織物電極。有源織物電極的設計提高了織物電極的輸入阻抗和帶負載能力,在抑制電極接觸噪聲方面有更好的表現(xiàn)。實驗結果顯示,有源織物電極與標準濕電極采集的心電信號相關性高達90%。與標準濕電極相比,有源織物電極長時間使用時性能更穩(wěn)定。(2)設計心電采集硬件平臺。硬件平臺基于有源織物電極傳感心電信號,具有高輸入阻抗、高抗干擾、高共模抑制、低功耗性、小型輕巧的特點。實現(xiàn)了人體心電信號和慣性加速度信號的實時采集、本地存儲和無線傳輸。(3)設計心電采集軟件平臺。軟件平臺包括底層軟件和上層軟件,底層軟件在IAR Embedded Workbench環(huán)境下實現(xiàn)硬件驅動,上層軟件在MATLAB GUIDE的環(huán)境下實現(xiàn)心電圖的去噪處理和實時顯示。本文提出的面向織物電極的心電采集系統(tǒng),具有可拆卸、無突兀、無負墜感等可穿戴特性,同時抑制噪聲能力和抗干擾性能強,能夠實時采集心電信號并繪制心電圖,工作時長大于24小時。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R540.41;TP274.2
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景
    1.2 課題的發(fā)展與現(xiàn)狀
    1.3 課題的研究內容和組織框架
第二章 系統(tǒng)整體設計
    2.1 心電圖相關理論
        2.1.1 心電信號的產生與特點
        2.1.2 導聯(lián)位置
        2.1.3 噪聲和干擾的特點
    2.2 需求分析和方案設計
        2.2.1 有源織物電極的分析與方案設計
        2.2.2 心電采集硬件平臺的分析與方案設計
        2.2.3 心電采集軟件平臺的分析與方案設計
    2.3 本章小結
第三章 有源織物電極的設計與實現(xiàn)
    3.1 有源織物電極選材
    3.2 有源電路的設計與實現(xiàn)
        3.2.1 工作原理
        3.2.2 設計與實現(xiàn)
    3.3 有源織物電極的制備
        3.3.1 電極的尺寸和形狀
        3.3.2 電極層次結構
        3.3.3 胸帶基底的設計
        3.3.4 智能衣制備
    3.4 電極的測試和分析
        3.4.1 電極的信號測試
        3.4.2 導電性測試
        3.4.3 阻抗測試
        3.4.4 結果分析
    3.5 本章小結
第四章 心電采集平臺的設計與實現(xiàn)
    4.1 心電采集平臺硬件設計與實現(xiàn)
        4.1.1 芯片選型
        4.1.2 電路模塊設計
        4.1.3 板級設計
        4.1.4 平臺外殼和結構設計
    4.2 軟件設計與實現(xiàn)
        4.2.1 底層軟件設計
        4.2.2 上層軟件設計
    4.3 本章小結
第五章 整體測試與驗證
    5.1 整體測試和分析
        5.1.1 無線連接測試
        5.1.2 信號測試
        5.1.3 噪聲測試
        5.1.4 日常狀態(tài)測試
        5.1.5 運動狀態(tài)測試
        5.1.6 功耗測試
        5.1.7 存儲測試
    5.2 同類產品對比測試
    5.3 整體結果分析
    5.4 本章小結
第六章 工作總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果

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本文編號：2838315