便携式心率监测仪文献综述
基于结构对可穿戴便携式心电监测仪性能要求的探讨
标准检测Standard and T esting
人们健康意识和保健要求的日益增强,正推动医疗模式从以症状为中心的模式向以预防为主、早诊断、早治疗的模式转变。医疗仪器的发展也从复杂的、应用于医院的大型设备转向既适用于医院又适用于家庭和个人的小型穿戴式、便携式设备[1]。同时,数字技术的发展推动着医疗仪器的发展,以生物传感器为核心的穿戴式生物医疗仪器正逐渐引起各界的广泛关注,它的生产和应用推进了远程医疗和移动家庭保健系统[2]。心血管疾病发病率的提高使人们逐渐意识到家庭心血管疾病监测的重要性,而心电图则是治疗此类疾病的主要依据。基于以上原因,可穿戴便携式心电监测仪广泛地出现于家庭移动医疗市场。然而,国内外尚无统一的标准对其有效性和安全性进行验证,为保证该类设备在使用过程中的安全有效,本文对该设备的性能要求进行研究和探讨。1.可穿戴便携式心电监测仪的结构原理
目前,可穿戴便携式心电监测仪主要由信号采集部分(硬件采集部分)与移动端信号接收部分(信号接收软件部分)组成,其结构原理框图如图1所示。
基于结构对可穿戴便携式心电监测仪性能要求的探讨
赵嘉宁朱鹏志* 周恒艳国家食品药品监督管理局广州医疗器械质量监督检验中心(广州 510663)
文章编号:1006-6586(2017)09-0051-03 中图分类号:TP212.9 文献标识码:A
内容提要:随着现代心血管疾病发病率的提高以及人们健康和保健意识的逐渐增强,可穿戴便携式心电监测设备以其易于操作,简易便携及良好的可远程诊断的特点正在被广泛的应用于现代家庭医疗领域中。然而,针对可穿戴
便携式ECG监护
设计者:
刘杰 李圆圆 肖丽丹
2004 年10 月
内容
▪ 规定了生理学上的问题以及解决它的方法。 ▪ 定义了医生对心率失常的准则,然后将它们翻译
成计算机算法。 ▪ 确定对心律失常监视仪的详细规格指标。 ▪ 在系统与框图一级叙述整个监视仪的设计。 ▪ 决定满足规格要求的所需硬件,设计细节。 ▪ 提出了两种实现方法。 ▪ 提出了多种扩展方案。
fL
1
2 RC
2
1 680k 470nF
0.5Hz
高频转折频率 :
fH
1
2 RC
1
2 82k 47nF
41Hz
R波检测器
信号B为R波滤波器输出 信号CFra Baidu bibliotek自动阀值电路输出 信号A为一放大的ECG(有PVC) 信号D为R波检测器的输出
R波检测器电路分析
▪ (1). 最小阈值应超过由于大部分的基线干扰和大部分P波造 成的滤波器输出。
ECG监护仪的框图
模拟电路的研制
▪ 差动放大器 ▪ R波检测器 ▪ 导联脱落检测电路 ▪ 采样保持电路 ▪ A/D转换器 ▪ 串行通讯电路(可选)
差动放大器
差分放大器分析
差分增益为:
A 680k 82k 4.3k (1 2120k )
680k
4.3k
10k
便携式心电监护仪开题报告
便携式心电监护仪
1.研究意义和目的
以往专门测量心率值的仪器较少,人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷,尤其是老年人或运动员等,他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。为了观测“预防为主”的方针,为了实现人人能享受基本医疗保健的目标,把过去的以医院为轴心的医疗服务体系过度到以家庭为基础的社区卫生服务体系已成为必然趋势。所以便携式医疗仪器已相继问世。便携式心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的测试仪;同时它适合在家庭和社区条件下使用。心电诊断仪、心率计的应用在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用,它们所记录的心脏活动时的生物电信号,已成为临床诊断的重要依据。该心率仪可用于临床心率监护;并为体力劳动者劳动强度测定、运动员及士兵训练强度测定等提供确凿的和必不可少的生理指标。
2.国内外研究现状与水平
便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。现在外国的先进运动手表甚至能够无线记录用户的心率。未来,还将有众多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。
满足便携式医疗领域的微处理器需求给半导体企业带来了挑战。虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍,但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。医疗市场的相关需求往往很难协调,如小尺寸与高功能性、低功耗与高性能模拟,以及超长电池使用寿命与高处理能力等。这些产品需要模数
转换器 (ADC)、可调节增益、电源管理以及液晶显示屏 (LCD) 等。这些都将是需要我们更多的去研究和发展
拟采取的研究路线
基于STM32的心率血氧监测系统的毕业论文设计
设计一个基于STM32的心率血氧监测系统是一个具有挑战性和实际应用意义的课题。以下是一个可能的毕业论文设计框架:
1. 选题背景与意义:
-介绍心率血氧监测系统在医疗保健领域中的重要性和应用价值,说明选择该主题的原因和意义。
2. 文献综述:
-回顾相关的心率血氧监测技术,包括传感器原理、信号处理方法、嵌入式系统设计等方面的理论和应用现状,并分析已有的类似系统的特点和局限性。
3. 系统整体设计:
-描述整个监测系统的设计思路和总体架构,包括硬件部分(传感器选择、信号采集电路、嵌入式处理器)和软件部分(数据处理算法、用户界面设计)。
4. 传感器选择与接口设计:
-选择合适的心率血氧传感器,并设计传感器与STM32的接口电路和通讯协议,确保有效的数据采集和传输。
5. 数据采集与处理:
-设计STM32的数据采集程序和信号处理算法,实现心率和血氧饱和度的准确测量和计算。
6. 嵌入式系统软件设计:
-开发嵌入式系统的软件,包括实时数据处理、用户界面设计、数据存储和传输等功能。
7. 系统性能测试与验证:
-进行系统的功能测试和性能验证,包括对测量结果的准确性和稳定性进行评估。
8. 实验结果分析:
-分析实验结果,包括系统的准确性、灵敏度、响应速度等关键性能指标,并与市场上常见的商用设备进行比较。
9. 改进与展望:
-针对实验结果中发现的问题和不足,提出系统改进的建议,并对未来的技术发展和应用前景进行展望。
10. 参考文献与引用:
-在毕业论文中合理引用相关文献和资料,确保研究的可信度和学术性。
以上是基于STM32的心率血氧监测系统毕业论文设计的可能内容框架,希望可以为你提供一些启示。在具体的研究过程中,还需要根据实际情况进行详细的研究和设计。
便携式心率监测仪文献综述
便携式心率监测仪文献综述
文献综述
一、目的和意义
便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。未来,还将有众多能显著改善医疗效果的创新型医疗应用产品。多年来,心率检测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用,它们所记录的心脏活动时的生物电信号,已成为临床诊断的重要依据。目前,检测心率的仪器虽然很多,但是体积大,功耗大,不易于携带。有些医院使用的各种心率监测仪器抗干扰性差,开发成本高,价格昂贵,即便用于心率信号采集的传感器也价格不菲。如果心率监测的仪器能够做到体积小,制作成本和销售价格低、操作简单,能被普通家庭患者接受,这无疑为临床诊断和个人保健使用提供了方便。因此,设计一种成本低廉,可随身携带,可长时间记录,显示和存储心率值,可与微机通讯并具有较强抗干扰能力的心率检测仪是十分必要的。基于此,本文探究研发了一种体积小,操作简单,适合家庭和社区医疗保健使用的便携式心率检测仪。
二、国内外现状
心电监护(ECG Telemonitor)的历史,可以追溯到上世纪初。1903年,“心电图之父”荷兰教授Einthoven通过1500米的电缆线,记录了世界上第一份完整人体心电图,这在后来被广泛认为是心电监护的雏形。其后数十年间,伴随冠心病等心血管疾病的大肆流行,心电采集和监测技术得以迅猛发展。最早,医务人员对ECG的监测和需求,是从危重病人抢救开始的。1933年Hooker首次进行实验动物心脏复苏,
通过密切观察心脏跳动状况,来总结和判断病人的危重抢救效果。1943年Claude Beek首次在手术室内实施电除颤,开始ECG的监测和临床应用。1952年Zoll首次推出心脏起搏术,通过对心脏功能未完全恢复的病人进行起搏、监护,使病人得以康复。1956年体外除颤仪问世,提高了危重病人抢救的存活率。1960年Kauwenhoven报道胸
心率计开题报告
心率计开题报告
1、选题背景与意义
心率(Heart Rate)是用来描述心跳周期的专业术语,是指心脏每分钟跳动的次数, 它不仅是反映心脏功能强弱的重要标志,也是反映人体运动强度的生理指标。
心率携带有丰富的人体健康状况信息。自我国最早的脉学专著《脉经》问世以来,脉学理论得到不断发展和提高。在中医四诊(望、闻、问、切)中,脉诊具有非常重要的位置。它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法,历史悠久,内容丰富,是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。脉诊作为“绿色无创”诊断的手法,得到了中外人士的关注。但由于中医是靠手指获取心率信息,虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者接受,然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。
进入21世纪以来,科技不断的发展,电子产品越来越多,系统的价格越来
越便宜;产品的科技含量比例也越来越大,性能越来越可靠。人们日常的生产、
生活都在慢慢走向高度自动化和智能化。
医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数,方法是用
听诊器放在胸口处,根据心脏的跳动进行计数。为了节省时间,一般不会作1
分钟的测量,通常是测量10秒内的心跳数,再把结果乘以6得到每分钟的心跳数,这样做比较费时,而且精度也不高。为了提高心率测量的精确性与速度,
多种心率监测仪被运用到医学上来,从而开辟了一条全新的医学诊断方法。
随着国民经济的不断发展,人们生活水平不断提高,健康已成了人们关注的焦点和追求的目标。参加锻炼无疑是保持健康的最佳方法,但很多人急于求成,往往适得其反,达不到锻炼的效果,甚至可能对身体造成一定程度的伤害。目前市场上单纯的跑步计步器不能同时监测人体生理参数并实时显示,反馈给锻炼者。心率监测仪是一种可对跑步者跑步等各种身体运动心率参数进行实时监测的仪器,并能将实时监测的心率参数显示出来。目前心率监测仪在多个领域被广泛应用,除了应用于医学领域,如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等,商业应用也不断拓展,如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的心率监控仪。
便携式心率计论文报告
2012年陕西省“Ti杯”电子设计大赛
论文报告
项目名称:便携式心率计的设计
参赛学校:长安大学
所属院系:信息工程学院
参赛队员:李万民
周奇
张洁
指导老师:徐志刚
引言
率在健身器系统中是一个重要的反馈信号,它反映了人们在锻炼时的身体状况,对人的生命系统起着重要的监护作用。心率测量的准确与否,直接影响着人们在锻炼时的心理状态,
过去人们测量脉搏时常用的方法是使用测量脉搏的听诊器,或者使用吸附在人体上的电极等老式测量方法,这些方法无疑都不便于室外场所使用。本心率计在设计时就充分考虑到了这一点。
它采用基于光电对射管的健身器心率测量的硬件及软件系统设计。通过获取位于光电对射管中间的人手指耳垂部分的血液浓度的变化信号,经过滤波放大等信号调理,使心率信号转化为单片机可直接计量的方波信号。本文介绍的心率测量系统已在作者研制的健身器系统中得到了大量的应用,应用效果理想。
摘要
方案原理:
随着心脏的搏动,人体组织半透明度随之改变。当血液送到人体组织时,组织的半透明度减小;当血液流回心脏,组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此,本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位,并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比,故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示,就能实现实时检测脉搏次数的目的。
设计分为三个模块,心率信号的采集模块,心率信号的滤波处理模块,单片机控制模块。
本报告中里,第三部分详细介绍了系统的硬件设计,第四部分详细介绍了系统的软件设计,第五部分对系统功能和指标进行了测试分析,第六部分对本次设计进行了改进总结。
新型便携式心电监测仪的设计原理
新型便携式心电监测仪的设计原理
一、绪论
心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病,而心电图是检查、诊断和预防该类疾病的主要手段
和依据。由于传统的基于PC机平台的心电监护仪,价格昂贵,体积庞大,不便于移动且主要集中在大医院,而无法实时监护患者的病情,给医生和病人带来了很大的不便。近年来,随着嵌入式和网络通讯技术的飞速发展,我们研制出一种基于ARM7处理器的新型嵌入式心电监护仪,它采用Samsung公司的一款ARM7TDMI核的RISC的32位高速处理器S3C44B0X,具有成本低、体积小、可靠性高、操作简单等优点,适用于个人、中小医院和社区医疗单位,为家庭保健(HHC)和远程医疗(Telem edicine)等新兴的医疗途径提供良好的帮助与支持。
二、系统的工作原理
图一新型嵌入式心电监护仪的系统结构框图
心电信号通过专用电极从人的左右臂采集到后,送入信号调理电路,先经过前置放大器初步放大,经高通滤波滤除直流信号及低频基线干扰后,由后级放大器放大,再经滤波器进一步滤除50HZ的工频干扰,经低通滤波器后得到符合要求的心电信号,由模拟信号输入端送入ADC,进行高精度的A/D转换。为了更好的抑制干扰信号和防止导联松动及脱落,我们在电路中还引入了右腿驱动电路和导联脱落检测电路。系统控制核心采用Samsung
公司的S3C44BOX,液晶显示屏(LCD)建立良好的人机交互界面,采集到的信号可以通过LCD实时显示和回放,数据通过因特网基于TCP/ IP(传输控制协议、网际协议) 顺序可靠地传输数据到心电监护中心,为医护人员及时准确的诊断提供参考。嵌入式实时操作系统采用现在流行的uClinx,管理协调各模块工作,为系统可靠的运行提供保证。
便携式心率监测仪的设计
便携式心率监测仪的设计
目录
绪论 (1)
1 系统统方案设计 (2)
1.1 系统功能要求 (2)
1.2 医学常识 (2)
1.3 系统方框图 (3)
2系统硬件设计 (5)
2.1 单片机介绍 (5)
2.1.1 AT89C2051主要性能 (5)
2.1.2 AT89C2051的引脚说明 (6)
2.2 传感器与信号处理电路的设计 (7)
2.2.1 光电式脉搏波传感器 (7)
2.2.2 前置放大与滤波电路 (8)
2.3 显示电路 (10)
2.3.1 ULN2003的功能 (10)
2.3.3 显示电路接口设计 (10)
2.4 报警电路 (11)
2.5 时钟和复位电路设计 (11)
2.5.1 时钟电路设计 (11)
2.5.2 复位电路的设计 (12)
3 软件设计 (13)
3.1 中端程序流程图 (13)
3.1.1 定时器中断程序流程图 (13)
3.1.2 INT中断程序流程图 (14)
3.2 显示程序流程图 (15)
4 调试与仿真 (16)
4.1 仿真软件 (16)
4.2 调试仿真中注意的问题 (16)
结论 (17)
参考文献 (18)
附录A 心率监测仪电气原理图 (19)
附录B 部分源程序 (20)
致谢 (25)
便携式人体心率监测仪的设计
摘要
多年来,心率监测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用,它们所记录的心脏活动时的生物电信号,已成为临床诊断的重要依据。目前,检测心率的仪器虽然很多,但是能像本文设计的系统一样实现精确测量、便于携带、报警等多种功能的便携式全数字心率测量装置却不多。
本系统以AT89C2051单片机为核心控制芯片,光电式脉搏波传感器采集信号,以七段数码管作为显示系统,经信号处理电路后脉冲送入单片机,由数码管显示心率。本文设计的人体心率监测仪使用方便,只需将手指端轻轻放在传感器上,即可实时显示出每分钟脉搏次数,特别适合体育训练和外出旅游等场合使用。采用红外光学检测法,能够在运动的状态下进行心率测量。该系统运行稳定,实时性强,安全可靠,系统通用性好,移植、扩展方便,同时具有功耗低,体积小,操作简单,便于随身携带等特点,适合家庭和社区医疗保健使用,对心血管疾病的早期诊断具有重要的意义。
脉搏心率测量仪文献综述
9种不同类型心电监护仪的设计方案,包括便携式、远
9种不同类型心电监护仪的设计方案,包括便携式、远
随着人们生活节奏加快,人口逐渐老龄化,心脏疾病成为危害人类健康和生命的主要疾病之一。心电监护系统为心脏病人诊断和治疗提供了一个有效的手段,对心脏疾病的防治和诊断具有重大的意义,本文为大家介绍几种心电监护仪的设计方案,包括便携式,低功耗,远程监控等类型。
基于Android 的低功耗移动心电监控系统的设计方案
本文通过研究人体心电信号的各项主要特征和实际监测应用需求,设计开发了一套无线传感心电信息监测系统,该系统通过嵌入内衣穿戴的智能电极对心电信号进行采集处理,并通过目前已成为移动设备标配的蓝牙无线数据网络将心电数据发送至Android 智能监控终端进行接收数据的存储、管理和分析。
基于Linux 和MiniGUI 的心电监护仪设计
本介绍一种基于Linux 和MiniGUI 的心电监护系统,能够满足患者随时随地对心电进行方便快捷的监测,及时地发现异常情况并采取有效的措施,从而更好地保护人们的身体健康。
基于TMS320LF2407A DSP 的心电监护系统分析
本文设计了一种以TMS320LF2407A DSP 为信号处理器的心电监护系统,该系统把心电信号的采集、分析和显示集成于一体,而且系统体积小、成本低、便于携带、实用性强。
基于S3C2410 设计三导联远程心电监护
本方案是基于S3C2410 设计三导联远程心电监护系统,可以对心脏病患者进行实时监护。具有无线传输功能,因而患者可以不受时间和空间的限制使用本系统。系统的24 小时无间断心电图记录功能,足以捕捉突发性的异常心电数据,为医护人员提供有力的诊断依据。
便携式心电记录仪的开发与研究
便携式心电记录仪的开发与研究
【摘要】
本文主要介绍了便携式心电记录仪的开发与研究。在文章从背景介绍、研究意义和研究目的三个方面入手,阐述了便携式心电记录仪在医疗领域的重要性和应用前景。在详细介绍了便携式心电记录仪的发展历程、技术原理、临床应用、市场前景和未来发展方向。最后在结论部分总结了便携式心电记录仪在医疗领域的重要性、应用前景和发展趋势。通过本文的阐述,读者可以更好地了解便携式心电记录仪的相关知识,为其在医疗实践中的应用提供参考。
【关键词】
便携式心电记录仪,开发,研究,引言,背景介绍,研究意义,研究目的,正文,发展历程,技术原理,临床应用,市场前景,未来发展方向,结论,重要性,应用前景,发展趋势。
1. 引言
1.1 背景介绍
心电图(Electrocardiography,简称ECG)是一种记录心脏电活动的检查方法,通过图示的心电图可以了解心脏的节律、传导及心室和房室的状态。随着人们生活水平的不断提高,心血管疾病的发病率也在逐渐增加。对心脏健康的关注日益增加,心电图检查在临床诊断中扮演着重要的角色。
传统的心电图检查通常在医院或诊所进行,需要使用大型的心电
图仪器,并由专业医护人员进行操作。随着科技的不断进步和便携设
备的发展,便携式心电记录仪因其小巧轻便、易于携带和操作简便的
特点,逐渐受到人们的关注和青睐。
便携式心电记录仪的出现,使得心电图检查更加便捷和灵活。患
者可以随时随地进行心电图检查,医生也能更及时地获取患者的心电
信息,提高了临床诊断的效率和准确性。便携式心电记录仪还能帮助
那些心脏病患者及时监测自己的心脏状况,及时发现问题并采取相应
心率测试仪设计毕业论文(设计)
毕业论文设计(论文)题目:心率测试仪设计
摘要
心脏的每一次搏动都会导致手指皮肤毛细血管产生一次充盈和收缩,该血脉变化信号可用于检测心率。本课题设计了一种基于反射式光电传感器的心率测试仪,由反射式光电传感器提取出手指皮肤处的微弱脉搏信号并加以处理,使心率的测量显得更简便更精确。
本设计主要由六部分组成,包括测量电路、放大电路、滤波整形电路、倍频电路、控制电路和计数译码显示电路。该设计的首要任务是测量电路中传感器的选取,其次就是信号的放大及滤波整形电路的设计,关键点是计数译码显示电路中计数和译码方式的选择。
该设计利用外置恒流源电路的反射式光电传感器,将人体的脉搏信号转变为可处理的电信号,再将所得电信号经过电压放大、滤除高频、A/D转换和倍频等处理得到数字脉冲信号,接着在由555定时器组成的闸门控制电路的控制下,经过计数器、译码器的处理,最终将心率测试结果用数码管显示出来。
利用Mulitisim仿真软件,可以对此心率测试仪实现仿真。本设计只需要被测人把手指放在传感器内不足10秒钟就可以精确测量出心率值,测量结果用三位七段数码管显示。本设计在仿真实验中,当输入1Hz正弦信号时,经过6次测试,心率平均值为60次/分钟,最大误差1.67%;当输入2Hz正弦信号时,经过6次测试,心率平均值为119次/分钟,最大误差1.68%。仿真结果满足课题要求的当心率大于50次/分钟时,误差小于5%,仿真实验成功,所设计心率测试仪达到预期目的。
【关键词】心率测试仪反射式传感器Mulitisim仿真软件数字脉冲信号
心率监测发展历程
心率监测发展历程
心率监测是一项日益普及和重要的医疗技术,它可以帮助人们监测和评估心脏健康状况。随着科技的不断进步,心率监测设备也经历了多个阶段的发展和改进。
最早的心率监测技术可以追溯到19世纪末的心电图(ECG)
技术。心电图通过记录心脏电活动来获取心率信息,但由于该技术需借助专业设备和医护人员进行操作,限制了其实际应用范围。
20世纪70年代,便携式心脏监测器的问世使心率监测更为便捷。这些设备通常由一个胸带、一个传感器和一个接收器组成,传感器用于检测心脏电信号并将其传输到接收器上进行分析。尽管这些设备在心率监测方面取得了一定的进展,但由于其尺寸较大、价格较高以及使用的复杂性,限制了它们在普通消费者中的应用。
然而,随着智能手机的普及,心率监测开始进入一个新的时代。许多智能手机现在都配备了内置心率传感器,可以通过简单的触碰或轻按指尖来测量心率。此外,出现了许多基于智能手机的软件和应用程序,可以实时显示和监测心率数据,方便用户进行自我管理和健康评估。这种基于智能手机的心率监测技术已经成为目前最为流行和广泛使用的方法之一。
最近,随着可穿戴设备的兴起,心率监测技术又迈上了一个新的台阶。智能手表、智能手环等设备不仅可以跟踪日常活动和健康指标,还可以实时监测心率,并提供个性化的健康建议和
报告。这些设备通常采用光电传感技术,通过向皮肤发射绿光,并通过监测反射的光信号来计算心率。此外,一些高级设备还具备心律失常检测和报警功能,可以帮助用户及时发现和处理潜在的心脏问题。
总体而言,心率监测技术经历了从心电图到便携式设备再到智能手机和可穿戴设备的发展演变。现代的心率监测技术不仅更加方便和易用,而且具备更多功能和应用场景,成为人们关注和维护心脏健康的重要工具。
心率监测发展历程简述
心率监测发展历程简述
心率监测是指通过科学方法和技术手段来监测和记录人体心脏跳动的频率。它在医学和健康领域具有重要意义,对于预防疾病、诊断病症、指导治疗以及健康管理都起到了至关重要的作用。
心率监测的发展历程可以追溯到19世纪末。当时的心脏研究
主要依赖于听诊器,医生通过听诊器听取心脏的声音,判断心率的快慢以及是否有异常。然而,这种方法无法提供准确的心率数值,也不能为医生提供足够的数据来分析和对症下药。
20世纪初,心电图技术的出现为心率监测带来了重大突破。
心电图可以记录心脏电活动的变化,通过分析心电图波形的形状和幅度,可以判断心率的快慢、节律是否正常。这种方法在医疗领域得到广泛应用,成为了检查心脏疾病的重要手段之一。
随着科技的进步,心率监测也得到了更多的创新。20世纪70
年代,可穿戴式心率监测设备开始问世,通过佩戴在身体上的传感器,可以实时监测心率的变化,并将数据传输到电子设备上进行分析和记录。这种便携式的心率监测设备,使得人们可以更方便地进行心脏健康管理,并及时了解自己的身体状况。
近年来,随着智能手机和智能手表等移动设备的普及,心率监测逐渐走向了普通大众。越来越多的手机和手表具备了心率监测的功能,无需额外的传感器,并且通过配套的应用程序,可以实时监测心率、记录心率变化,并提供数据分析和健康建议。
心率监测的发展历程一直在不断演进,从最初的听诊器,到心电图技术,再到可穿戴式设备和智能手机应用,每一次颠覆都为人们提供了更多便利和精准的心率监测手段。未来,随着科技的不断进步,心率监测将继续发展,为人们的健康管理和疾病预防提供更全面的支持。
一种便携式心电监测仪的设计
关 键词 : 心电信号;R 波; Q S 检测; 心律失常
中 图分类号 :7 . 72 2
文 献标识 码 : A
文章编 号 :0 5— 4 0 2 1 ) 1— 1 5一 4 1 0 9 9 (0 0 0 0 0 O
心 血管疾 病 是威 胁 人 类 生命 的 主要 疾 病 之 一 ,Байду номын сангаас
v c e lz s u e — c i e i tr ci n,wa e r Re l y, a r y h a a ay i n l e s aa m . Th s s se c n ie ra ie s r ma h n ne a t o v f m p a o rh t mi n l ss a d i n s lr l i y tm a
发 一种 便携式 、 耗 低 、 量 大 、 有 分 析能 力 的心 功 容 具
电检测设 备成 为 可能 。本文 利用 A M C r xM3内 R o e- t
核 的 3 i单 片机作 为处理 器 , 2bt 采用 大容 量 S D卡 作
为存 储单 元 , 开发 出一套 具有 分析 功能 、 能强 的心 性
摘 要 : 介绍一种能实时处理、 处理速度快的心电检测仪 , 它以基于A MCdxM R oe—3内核的单片机为核心, 以大容量 s D卡作为
存储媒介 , 并实现人机交互 、 波形 回放 、 心律失常分析及病情 报警功能 。系统采取实时的 Q S波检测算法 , R 并嵌入文件系统将心 电数据以文本 的形式存储 , 提高 了数据 的可读性和移植性 。检测仪经 MI.I T BH数据库和实际人体测试检验 , 达到了实 际要求。
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文献综述
一、目的和意义
便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。未来,还将有众多能显著改善医疗效果的创新型医疗应用产品。多年来,心率检测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用,它们所记录的心脏活动时的生物电信号,已成为临床诊断的重要依据。目前,检测心率的仪器虽然很多,但是体积大,功耗大,不易于携带。有些医院使用的各种心率监测仪器抗干扰性差,开发成本高,价格昂贵,即便用于心率信号采集的传感器也价格不菲。如果心率监测的仪器能够做到体积小,制作成本和销售价格低、操作简单,能被普通家庭患者接受,这无疑为临床诊断和个人保健使用提供了方便。因此,设计一种成本低廉,可随身携带,可长时间记录,显示和存储心率值,可与微机通讯并具有较强抗干扰能力的心率检测仪是十分必要的。基于此,本文探究研发了一种体积小,操作简单,适合家庭和社区医疗保健使用的便携式心率检测仪。
二、国内外现状
心电监护(ECG Telemonitor)的历史,可以追溯到上世纪初。1903年,“心电图之父”荷兰教授Einthoven通过1500米的电缆线,记录了世界上第一份完整人体心电图,这在后来被广泛认为是心电监护的雏形。其后数十年间,伴随冠心病等心血管疾病的大肆流行,心电采集和监测技术得以迅猛发展。最早,医务人员对ECG的监测和需求,是从危重病人抢救开始的。1933年Hooker首次进行实验动物心脏复苏,
通过密切观察心脏跳动状况,来总结和判断病人的危重抢救效果。1943年Claude Beek首次在手术室内实施电除颤,开始ECG的监测和临床应用。1952年Zoll首次推出心脏起搏术,通过对心脏功能未完全恢复的病人进行起搏、监护,使病人得以康复。1956年体外除颤仪问世,提高了危重病人抢救的存活率。1960年Kauwenhoven报道胸外心脏按摩有效,心脏复苏技术日渐成熟。1960年研发的持续床边ECG监测仪,能够适时不断地监护病人的ECG状况,使得心脏病人及危重病人得以密切和连续的被观察,同时帮助医务人员能对病人的心电情况做出连续的分析和判断。20世纪中晚期,动态心电图(Holter)、床旁心电监护仪先后发明并在临床得到应用。同期,使用远程通信技术、全息影像技术、新电子技术和计算机多媒体技术、网络技术的远程医疗(TeleMedicine)日益兴起和成熟,心电远程监护获得了长久发展和广泛应用。20世纪60~80年代,基于传输的心电监护技术(TTM)在国外得到应用和普及,并取得了良好的效果。TTM技术的原理是将实时采集的心电信息转变为声音,通过传至医院接收机,再将声音谐调为心电信号,用心电图机描记,医生通过给予患者诊断和治疗国内的医用心电监测仪虽然相比国外起步较晚,但经过多年的研究发展也取得了相当可观的成果。某大学电气工程学院的陈颖昭、高跃明等人设计了一种一种基于STM32 的便携式家用心电检测仪。心电电极采集体表单导联心电信号,经预处理电路对心电信号进行放大、滤波和电平抬升后,送至STM32 中进行模/数转换和数字处理,在液晶屏上实时显示心电波形、心率和分析结果。实验表明,该心电
仪能有效提取心电信号的特征点,准确测得心率,分析出4 种常见心率失常症状,并可测得HRV 的时域参数。该心电检测仪以意法半导体公司的STM32 作为控制核心,系统硬件电路由预处理模块和核心处理器模块组成,能准确提取人体体表的心电信号。在程序设计上采用了模块化方法,实现了良好的移植性,可实现对心电信号动态显示并进行数据分析。
某某学院的饶连周设计了一种基于单片机的语音心率检测仪,该语音心率检测仪是通过红外光电传感器采集手指动脉波信号, 经过
放大和整形处理, 经可调分频器后送入单片机进行计算, 快速地转
换为一分钟心率, 并将结果予以LCD 显示, 同时有语音播报心率以
及警报功能。该语音心率检测仪选用选用性价比较高的ATMEL公司生产的AT89C2051 单片机来控制电路。该设计充分利用AT89C2051 单片机资源,整机具有高精度、低成本、低功耗、使用方便、易于大批量生产的特点,是一种便携式语音心率实时监测仪,特别适合于日常检测之用。
某理工大学的赵春华、庞春颖、宁春玉设计了一种基于CPLD 的心率检测仪。由心电电极采集到的心电信号经过预处理和模/数转换,送给CPLD进行数据存储及处理,实现实时检测与显示心率参数、自动报警等功能。系统在MAX+PLUSII环境下采用自顶向下的设计方法,应用VHDL语言编程实现。该设计实现了一个基于CPLD的心率检测仪系统,能十分方便地测算出实时心率, 为人们的心血管健康提供了参考信息。该系统在EPM7128SLC84-15目标芯片可以优化及扩展测量其他的
生理参数,有较好的应用价值。
南华大学核科学技术学院颜拥军、赖伟、杨彬设计了一种基于人体脉搏信号特征的数字化人体模型心率检测仪. 该仪器采用反射式
红外传感器获取脉搏信号, 以uPSD3234单片机为主控芯片,对红外信
号进行A /D转换, 采样数据经低通滤波, 数字微分后, 选择适于脉
搏微分波形的模板进行匹配滤波处理, 实现了对脉搏波的检测, 并
使用了一种中值算法来提取有效的脉搏时间间隔, 从而获得精确的
心率值。他们所设计的反射式红外心率检测仪主要采用了匹配滤波等数字信号处理方法得到心率数据, 将微电子技术与生物医学工程技
术紧密地结合在一起。目前, 该设计已成功应用于健身产品跑步机中, 具有一定的创新性和实际应用价值, 并且有良好的市场推广价值。
某大学自动化学院的李晓凤硕士设计了一种基于“电子皮肤”的便携式心电监护系统。这是一种非接触式心电、呼吸信号采集系统,该系统包括传感器电路和读取电路两部分。首先,根据心电偶极子等效模型,设计了新型电极,将作用电极、相关电极和地电极整合在一起,消除电极导线。然后,提出了一种新的心电非接触测量方法,设计一种特殊的 LC 振荡式传感器电路,利用变容二极管、电感线圈分别作为心电、呼吸信号的传感器件,该传感器电路具有仪表放大电路的特点,对共模信号有抑制作用,对差模信号有放大的作用。然后利用“电子皮肤”技术将新型电极、传感器电路整合在一起,形成一种类似皮肤的薄膜片,受大气压力而黏贴在人皮肤上,不需传统的固定。最后,使用 HFSS 软件设计了高Q 值耦合线圈。将检测到的电生理信