可穿戴式心电监护系统设计及实现_薛诗静

织物电极作为心电测量终端的接触电极。织物电极属干电极，电极的阻抗相对于传统的黏贴式AgCL-Ag 电极阻抗高，且它不需要使用粘合剂和凝胶膜，接触不固定会造成接触阻抗的改变，这给我们提取人体心电信号造成了一定的困难。高阻抗的干电极容易受到噪声的干扰，噪声来

。通常较为有效的方法是在电极后面接一个缓冲放大器，其作用就是将高阻抗信

低阻抗信号不易受到噪音的干扰[5-6]。

用于将提取到微弱的心电信号有效地耦合到后面的信号处理电路中，电路结构见图3。该电路由电容和电阻构成一个无源高通滤波器。如果R2C1=R3C2=τ，那

，截止频率为。

在选择参数的时候，电阻阻值越大越好。大阻值的电阻能带来较高的输入阻抗，方便信号的提取。同时根据心电信号的频谱特征设计无源高通滤波器的截止频率为0.5 Hz。选

为：R1=R2=R3=R4=1.5 MΩ，。同时该交流耦合电路起到了抑制电极端直电数据存储功能，并能够与电脑进行串口通信，上传采集

单片机系统设计框图，

考虑到系统的低功耗性，微处理器我们选择公司的MSP430F149 型号芯片。单片机内部集成ADC、SPI 和串口通信等功能模块，满足本系统需求。根据心电信号的频谱特点及电路设计获取的心电频谱范围，设置心电信号采样频率为150 Hz。心电监护系统存储模块选用的是华邦的W25Q256 flash

Hz 采样频率计算，每次采样存储

连续存储病人24 h的心电数据。MSP430

W25Q256 Flash芯片相连接，通过

的读写操作。系统采用单片机内部集成的

位机进行串口通信，上传

用户的使用，本文中采用

功能，用户直接使用USB 线与电脑连接进行通信。

图2 模拟前端电路结构图

图4 单片机系统结构图

中国医疗设备 2015年第30卷 01期

随着可穿戴设备的发展，可穿戴式心电监测设备方面的研究也越来越多。为了提高可穿戴心电监测设备在使用中的稳定性、舒适性和耐用性，本文采用了导电织物作为心电监护终端的心电电极，并根据织物电极的特点设计了

该系统可以连续采集存储病人24 h 的心电信号，并将心电数据上传电脑。通过10人的心电信号质量测试，验证了该系统可以在日常活动状态下采集到[8] SPINELLI E M, PALL S-ARENY R, MAYOSKY M A. AC-

coupled front-end for biopotential measurements [J]. Biomedical Engineering, IEEE Transactions on, 2003, 50(3): 391-395.

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中国医疗设备 2015年第30卷 01期