基于Android平台的移动心电监护系统设计与实现_朱欢

１引言

随着科学技术的发展，移动终端在日常生活中的应用越来越加广泛。特别是移动终端在医疗监护系统中方便应用得到了业界的广泛关注。而在医疗监护系统中，心电监护处于十分重要的位置。

据世界卫生组织统计，心血管疾病是已存的头号死因：每年死于心血管疾病的人数要远远多于其余的死因；其中，８０％以上发生在中低收入的国家，预计到２０３０年，死于心血管疾病的人数将增加至２３３０万人［１］。全面有效的心电生理信号监测、分析可以对心血管疾病等疾病做到早发现，早治疗的作用。

寻常的心电监护设备的测量是需要用户在静卧的情况，在有限的时间范围内，且需在特定的医疗场所才能完成。但心脏病患者病发时具有短暂性、间歇性、突发性以及对生命危害性大的特点，往往决定患者生命的只有极短的宝贵时间，因此必须通过长期的实时监护，来获取患者的心电的变化情况，才能为患者的病情分析带来帮助。但是常规的监护仪器只能暂时的了解用户的心脏状态信息，且在有限的时间内发现心率失常情况的概率很低，价格昂贵、可移动性差，完全没有办法满足用户长期监测并分析心

电数据的需要。因此，一种便携式的心电设备的设计与开发应需而生。

本文提出一种基于的Ａｎｄｒｏｉｄ可穿戴设备心电监护软件，之所以选择使用Ａｎｄｒｏｉｄ平台是因为相比较其他的智能终端系统（主要包括ＩＯＳ，ＷｉｎｄｏｗｓＰｈｏｎｅ），Ａｎｄｒｏｉｄ操作系统具有较高的移植性，并且拥有众多商家的支持以及广泛忠实的用户。本软件通过可穿戴设备测量用户的心电信号情况，再由蓝牙将生理数据传输到智能手机上，实现在智能手机上的心电图形显示，并且对用户心电的ＱＲＳ波形进行提取分析，以求准确的反应用户的生理健康状况。

２系统总体结构设计

如图１所示，本文设计的移动心电监护系统主要有三个重要组成部分：信号采集的可穿戴设备，移动监护的智能手机以及远程数据存储分析的服务中心。结构中组成部分的具体描述如下：

（１）可穿戴设备

系统中的可穿戴设备是将导联和紧身衣相结合的产物，这样就可以通过紧贴用户的皮肤表面采集到所需的心电信号，以此作为心电分析的基础。

基金项目:国家自然科学基金（60902097）；宁波市自然基金（2013A610044）；“信息与通信工程”浙江省重中之重学科开放基金资助（xkxl1422）;可穿戴多生理参数监护设备研发（HK2014000139）,宁波国家高新区海外人才创业项目

基于Ａｎｄｒｏｉｄ平台的移动心电监护系统设计与实现

朱欢１谢志军１叶宏武２

（１．宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波３１５２１１；

２．浙江纺织服装职业技术学院浙江宁波３１５２１１）

摘要：随着物联网的技术的不断发展，

人们的生活逐渐趋向智能化。了解了当前智能手机发展的趋势，利用了Andro i d 手机作为数据处理的中心,设计实现了一款采用可穿戴设备采集的心电监护软件。此软件可以稳定接收心电信号的采集并传送心电数据，实现心电信号的传输、存储、绘制以及波形的分析功能，通过硬件和软件两种方式去除采集过程中存在的干扰，对特征值明显的QR S 波进行提取分析，并通过I n te n t 网络将数据发送至远程数据中心。本系统改善了心电监护设备的功能性和实时性，有利于医护人员对患者进行远程心电监护。

关键词：Andro i d；心电监护；QR S

15

（２

）智能手机智能手机的作用相当于一个网关，它有两个功能：一是通过蓝牙发送请求数据的命令并接手传输回来的数据，然后进行图形显示以及数据的处理分析；二是可以通过ＷｉＦｉ或者Ｉｎｔｅｎｔ服务将收集到的生理数据传送到服务器中。

（３）服务器

服务器端的作用是对用户的基本信息以及生理数据信息进行存储和分析管理。后台的专业医护人员可以通过调阅用户的电子病历、以及传输过来的心电数据，对用户的生理健康情况给予更加专业、详细的分析、诊断。

图1心电监护系统总体框架图

３心电监护硬件设计

３．１硬件的总体结构

本文介绍了心电采集模块的部分硬件设计，该模块的主要功能包括独立的电源电路、处理器外围电路、心电采集芯片以及外围电路。处理器通过ＳＰＩ总线与心电采集芯片进行通信。并通过ＩＯ口控制采集芯片的启动和停止，然后通过蓝牙通信实现与智能手机间的数据传输。硬件总体结构如图２所示。

图2硬件总体结构图

３．２心电采集电路

心电信号采集电路中最重要的部分就是放大电路。由于人体体表的心电信号是属于强噪声混杂下０．０５～１００Ｈｚ超低频的０．０５～５ｍＶ的微弱的信号，并且在采集过程中还存在着像热噪声、极化电压以及仪器产生的噪声等等的众多干扰［２］

对后续的心电信

号特征信号的提取、

分析有重要的影响。另外，其中的大部分干扰是工模干扰，因此，要求前端的放大电路具备一定高的共模抑制比，而且为了收敛信号的“基线漂移”问题，还需控制其中的温度漂移。

３．３电路电源设计

心电采集模块的各部分的所需的电源电压分别为模拟电源３．３Ｖ和数字电源３．３Ｖ，而手机的电源电压一般为３．７Ｖ～４．２Ｖ，这样就需要设计电压的转换电路，而且需要将数字电源和模拟电源通过电容电感等元器件隔离开来，来避免数字电路对模拟电路的干扰［３］。同时为了降低硬件系统的能耗，

智能手机要求需要对模块的电源给予控制，这样就可以当不使用心电采集模块时，进行电源的关闭，以节省电源的电能。电路电源的设计如图３，所示。

图3电路电源设计图

４心电监护软件的设计与实现

４．１心电信号的传输

智能手机拥有强大的数据传输能力，这是毋庸置疑的。用户可以通过蓝牙通信功能将自己测量的心电信号数据发送到智能手机上面，然后智能手机再通过各种无线的方式，将各类数据信息传输到服务器中，很有效地扩大了心电采集方式的应用范围。局域网的心电数据传输

传统的心电测量都是通过有线的方式连接服务器。服务器的体积以及特点限制了其不可能具有很强的移动性，这同时也就限制了用户使用要在特定的地点。而把智能手机作为数据的中转站就完美的

解决了这个问题。

在软件中，引入Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ包，取得本地的适配器。开启蓝牙功能，搜索可穿戴设备上的蓝牙信号，一直监听信号端的连接请求，并且调用ｃｏｎｎｅｃｔ（）进行连接。连接成功以后，通过ＢｌｕｅＳｏｃｋｅｔ的ｇｅｔＯｕｔｐｕｔＳｔｒｅａｍ向心电传感器发送控制命令开始采集心电数据。局域网的内部数据传输示意图如图４所示。

16