基于“创可贴”式心电图仪的心率算法的实现.pdf

第21卷第20期
电子设计工程
2013年10月
Vol 21
No.20
Electronic Design Engineering
Oct.2013
基子“创可贴”式心电因假的心率算汯的实现
唐琪,王湾,杨开,姜汉约,张春,王志华
(清华大学信息科学与技术国家重点实验室,清华大学微电子与纳电子学系,北家100084
摘要:在分析当前便携式心电检测系统不足之处的基础上,设计了一种以MSP430为主控器,蓝牙为无线收发装置
的”创可贴"式心电检测仪。以此检測仪为平台,提出了一种基于快速心率提取算法的心电信号本地处理策略。此算法
计算量很小,专门用于低功耗单片机实时处理心电信号。算法的实现使得"创可贴”心电图仪可以在不影响人正常生
活的前提下,完成24小时实时检测的功能。
关键词:心电图仪;“创可贴”式;心率;低功耗;MSIP430
中图分类号:TP391
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2013)20-0137-04
Heart rate algorithm based on a Band-aid-like electrocardiogram
ANG Qi, WANG Wan, YANG Kai, JIANG Han-jun, ZHANG Chun, WANG Zhi-hua
(Tsinghua University of Information Seience and echnology, State Key Laboratory, Microelectronics, singhua
University, Beijing 100084, China)
Abstract: Based on the analysis of the inadequacies of the current portable ECG detection system, a new Band-aid-like
electrocardiogram was designed. The MCU of the device is MSP430 and the wireless transceiver is Bluetooth. And This device
is as a pla orm for local processing ECG method based on a fast heart rate algorithm. The amount of the agorithm is small
and it is dedicated to the low power MCU to process ECG real-time. In this way Band-aid-like electrocardiogram can complete
the 24-hour real-time detection and does not affect the normal life of people
Key words: ECG; Band-aid-like; heart rate; low power consumption; MSP430
心脏病是严重威胁人类健康和生命的主要疾病之ーり日常生活的前提下实现对心电信号的24小时监控。
根据卫生部发布的《2011中国卫生统计提要》显示心脏病的
致死率在前十位致死疾病中列第三,因此心脏病的早期发1系统介绍
与诊断具有非常重要的意义。传统的动态心电图仪,简称
系统包括“创可贴”"式ECG采集装置和基于智能手机的
Holter可以24小时监测心电图,但因其重量、体积以及记录便携式数据记录仪。如图1所示,而ECG采集装置电极片采
仪和电极间的连线的复杂度决定了受检者带上它后会严重集人体体表的心电信号进行滤波、放大以及AD转化将模拟
影响日常生活,因此新型的便携式心电监测系统的研制就显信号转换成数字信号,以上部分为心电采集的模拟前端,然后
得很有必要。虽然国内已经有不少单位就此技术进行了研数字信号由主控器进行处理,最后将处理后的心电信号通过
究,但它们对心电无线监测仪研究的主要侧重点还是集中在蓝牙模块发送给智能手机并实时显示出来。在数据传送给手
远程数据服务上。而要实现24小时实时监控,大量数据的无机的同时,可将这些数据存储起来,以便日后查看。
线传输对系统的功耗提出了挑战。如中卫莱康公司开发的
ECG采集装置的硬件结构和实物如图2所示,PCB采
“心搏士”就是基于定制手机平台实现,每次只能存储几条心用软硬板相结合的工艺,套上塑料外壳后形如一片创可贴。
电波形,并不具备长时监测的功能。其他研究单位如北京大装置的主控器选择T公可的MSP430F6系列芯片。其中
学焦秉立教授所实现的实时ECG监测系统,主要侧重点是USB接口用于单片机和PC之间传输数据;JTAG口用于向
远程服务的网络技术研究。文中设计了一种新型的心电图单片机下载程序;时钟模块用以矫正时钟;蓝牙模块作为单
仪,它可实时地对心电信号进行本地处理,其外形如同一片片机和手机之间的数据通路; Fash用于存储数据:LCD显
创可贴。另外文中提出了一种快速心率提取算法,可在高电示实时心率;电源管理模块用于向各部分供电。硬件电路如
磁干扰的环境中提取心电波形中的心率。将此算法应用于图2所示。
“创可贴”上,可以使其长时间贴在人体皮肤上,在不影响人
主要元件功耗指标如下
收稿日期:2013-03-19
稿件编号:201303236
模扠前端端:电压为3.0V,工作电流不到0.5mA。
基金项目:国家自然科学基金(60905010);国家重点基础研究发展规划(973)(2011CB707500)
作者简介:唐骐(1983ー),男,四州阗中人,硕士研究生。研究方向:数字应用系筑设计
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