电极贴式无线低功耗动态心电记录仪的设计与实现过程

0 前言

　 　心电信号是人类最早研究并应用于医学与临床的生物电信号之一，相较于其他生物电信号更易于检测，并具有较直观的规律性。由于心脏病有突发性以及长久性等 特点，心脏病患者往往需要进行长期治疗和监护，因此对患者进行长时间的心电记录有着极其重要的临床价值。长时间的心电记录能记录到普通心电图检测时患者不易出现的短暂异常心电活动，为病情分析提供重要依据。心电监护仪在20世纪60年代首次应用时只能监测心电信号，称为单参数监护仪。随着大规模集成电路和微处理器的出现，目前的心电监护仪已经能监测数十种参数。鉴于心电信号的难识别性以及心电监护相关操作的专业性，心电监护的实施往往局限于医院以及健康机 构，患者日常心电监护不易实施。

　　可穿戴式医疗仪 器具有生理信号检测和处理、信号特征提取和数据传输等基本功能模块，可以实现对人体的无创连续监测、诊断和治疗。传统的心电监测仪中，各硬件装置之间主要通过通信线缆连接，其操作平台也基于有线装置，虽在一定的场合如医院以及社区等有一定的适用性，但却没有与现有的个人通信终端（如移动电话、掌上电脑、便 携式电脑等）融合。针对这种状况，本研究在保证信号采集质量的前提下，设计并实现了一种更为便捷舒适的可穿戴式无线心电记录仪，采用低功耗心电采集芯片 ADS1191和低功耗单片机MSP430F2112组成信号采集电路，采集的心电信号可通过蓝牙传输到通信终端进行显示和分析；并利用无线传输和无线充电技术使整个设备完全密封，实现了防水功能，符合医疗安全标准。

　　1 系统结构及设计

　 　可穿戴式无线心电记录仪应具备功耗低、体积小、处理速度高的特性。本研究采用的心电电极片大小约为30~75 mm。考虑到心电电极贴的支撑能力，本研究预期的设备高度约 0.5 cm，重量＜ 30 g。模拟实验结果表明，心电电极贴能够很好地支撑该体积和重量的设备，并且在运动的时候不会脱落。

　　心电记录仪主要由电极贴连接模块、心电前端、主控单元、蓝牙模块、无线充电模块、锂电池、稳压和电源管理模块组成。结构框图，见图 1。

　　图1 可穿戴式无线心电记录仪结构框图

　　1.1 心电数据采集部分（模块A）

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