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可穿戴心电信号采集与分析系统的设计与实现_孟妍

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可穿戴心电监测器的研发与应用

可穿戴心电监测器的研发与应用

可穿戴心电监测器的研发与应用一、引言近年来，随着健康科技的不断发展，可穿戴心电监测器作为一种新型的生命健康监测器具备着更加广阔的应用前景，已经成为了健康智能穿戴设备的重要组成部分。

本文旨在探讨可穿戴心电监测器研发与应用的现状及未来发展趋势。

二、可穿戴心电监测器的研发1、技术介绍可穿戴心电监测器是一种便携式的心电监测设备，可以采集心电信号，并通过移动设备或其他外部设备传输数据。

可穿戴心电监测器主要由心电信号采集器、移动存储设备、数据传输设备等组成。

2、研发现状目前国内外已经有很多公司开始研发可穿戴心电监测器，如苹果的Apple Watch、三星的Gear、华为的TalkBand等。

这些产品都可以实现长时间、不间断的监测心电信号，并通过智能手机或其他外设传输数据。

同时，这些产品还集成了多种智能健康管理功能，如计步、心率监测等。

3、未来发展趋势未来可穿戴心电监测器的发展趋势是持续追求更高的精度和可靠性、更加轻薄便携、更加智能化、更加舒适、更加个性化等方向。

随着智能设备的广泛使用和移动医疗的火爆发展，未来可穿戴心电监测器将成为医疗、健康管理领域的重要设备之一。

三、可穿戴心电监测器的应用1、应用领域可穿戴心电监测器在医疗、体育、健康管理、家庭保健等领域都具备着广泛的应用前景。

在医疗领域，可穿戴心电监测器可以用来监测心脏病、心律不齐、心悸等疾病的病情进展情况。

同时，可穿戴心电监测器的数据还可以用于医疗机构的疾病诊断、治疗等。

在体育领域，可穿戴心电监测器可以用来监测运动员的运动状态、心肺功能及恢复情况等数据，帮助运动员更好地进行调度和管理。

在健康管理领域，可穿戴心电监测器可以用来监测身体健康状况、预防疾病、呵护身体健康。

在家庭保健领域，可穿戴心电监测器可以用来呵护家庭成员的身体健康，及时了解身体状况，避免意外发生。

2、现有应用案例目前，很多国内外企业已经在可穿戴心电监测器的应用领域取得了一定的成就。

比如，苹果公司的Apple Watch系列产品集成了心率监测、心电图监测、心率异常提醒等功能，被广泛应用于健康管理、心血管疾病筛查等领域；国内的小米手环、华为手环等也都具备了心率检测等基本功能。

可穿戴电极采集心电图的原理与研究进展

可穿戴电极采集心电图的原理与研究进展

在人体四肢或胸部采集。通常ECG的采集是利用医用监 护仪实现的，但该方法无法缓解当前社会的医疗压力且 难以实现疾病的早期发现。因此，长期动态监测心电图 对预防心血管疾病的发作具有重要作用。随着现代医疗 设备技术的发展，可长期采集ECG的可穿戴设备应运而 生，如第 1 代可24 h采集ECG的Holter监测系统，可长期 动态监测人体心电图，获得的动态监测心电图可用于疾 病诊断、筛查、预防、风险评估和康复等。发展至今， 长期采集ECG的可穿戴设备已经能很好解决早期存在的 体积庞大、高频干扰以及工频干扰等问题，但其发展和 应用仍受到电极材料的限制。其中，带有导电凝胶的湿 电极存在在长期使用时易引起皮肤刺激而使皮肤过敏、 使用前需对皮肤进行预处理以及因凝胶的干涸而降低 ECG的质量等缺点，导致其不适用于长期采集ECG的可 穿戴设备；为克服湿电极存在的问题而后期开发的坚硬 材料、泡沫以及织物等干电极在长期动态监测时易受运 动伪迹干扰，使此类干电极也无法得到良好的推广。基 于上述问题，ECG长期采集关键技术及运动伪迹的研究
ECG是心脏收缩活动的电表现，可以借助表面电极
作者简介：叶华标，男，1993年生，硕士在读，主要从事智能 纺织品技术的研究。 通信作者：杨红英，E-mail: webyhy@；陈东义，E-mail: dychen@。 作者单位：叶华标、周金利、杨红英，中原工学院纺织学院； 宋晓炜，中原工学院电子信息学院；陈东义，电子科技大学自 动化工程学院。 基金项目：国家自然科学基金项目（61572110）；国家重点研发 计划项目（2016YFB1001401）。
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纺织导报 China Textile Leader · 2019 No.5
Special Feature 本期特稿
十分重要。本文从ECG采集原理与可穿戴系统、干电极 材料及其运动伪迹抑制等 3 个方面，阐述了ECG采集原 理和关键技术的研究进展。

可穿戴式无线低功耗心电记录仪的设计与实现

可穿戴式无线低功耗心电记录仪的设计与实现

可穿戴式无线低功耗心电记录仪的设计与实现李淑园;吴水才;宾光宇;宾光宏;蔡宝龙【摘要】This paper introduced the design and implementation of a new wireless low-power electrode-pad ECG (Electrocardiogram) recorder, which mainly consisted of the electrode-pad connection module, ECG front end, main unit, Bluetooth, wireless charging module, lithium battery, stable voltage module and power management module. The low-power ECG capture chip ADS1191and single-chip microcomputer MSP430F2112 constituted the signal capture circuit. The ECG signal was sent through the Bluetooth module to the mobile terminal for displaying and further analysis. The recorder was powered by lithium battery and can be charged through a new wireless charging technology. The wireless Low-power ECG recorder had no external interface and was equipped with the waterproof function. Additionally, this portable and low-power recorder could record one-lead ECG signals for several hours, which should be applied to daily real-time monitoring of ECG signals.%本文阐述了一种新型电极贴式无线低功耗动态心电记录仪的设计与实现过程。

一种可穿戴式多参数心脏活动监测设备的设计

一种可穿戴式多参数心脏活动监测设备的设计

专 论FEATURES引言随着社会经济的发展，国民生活方式发生了深刻的变化。

尤其是人口老龄化及城镇化进程的加速，中国心血管病危险因素流行趋势明显，导致了心血管病的发病人数持续增加[1]。

心脏系统疾病的防治和诊断成为医学界面临的重要课题之一。

心电、心音和心冲击信号是人体重要生理信号，携带大量生理健康信息，可用于冠心病、心律失常等心血管疾病的诊断和预防。

在心电方面，国内一系列穿戴式心电贴设备获得了国家食品药品监督管理总局认证，例如东方泰华研发的“心仪”、迈瑞的Mr.Wear等。

美国Zio公司的irhythm心电贴、美敦力公司的SEEQ MCT远程心电监测系统也获得了食品药品监督管理局的认证。

此外基于导电织物的胸带等也得到大家的关注[2]。

传统心音设备基于心音探头[3]或者基于驻极体麦克风传感器进行信号采集[4]，这种传感器体积比较大，比较难实现穿戴式应用。

Zhang等[5]提出了一种基于数字麦克风的穿戴式心音采集设备，有效的降低了心音设备的体积和功耗。

传统的心冲击信号基于压电薄膜传感器[6]和电阻应变式称重传感器[7]。

这些设备体积比较大，无法穿戴式使用。

Castiglioni等[8]和He等[9]团队利用加速度传感器设计穿戴式心冲击信号采集装置，有效地解决了心冲击装置的小型化问题。

一种可穿戴式多参数心脏活动监测设备的设计张翼，宾光宇，吴水才北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京 100124[摘 要] 心电、心音和心冲击图分别从不同方面反映心脏的活动情况，本文设计了一种可同步采集这3种生理参数的可穿戴的设备。

该设备以nRF52832蓝牙低功耗SoC为主控芯片，利用数字麦克风（MP34DB02）采集心音信号，利用ADS1191心电模拟前端采集心电信号，利用加速模块采集心冲击图。

该装置大小为110 mm×34 mm×10 mm，重量为32 g，在人体合适的部位贴上两个心电电极片，把设备安装在心电电极扣上即可实现数据采集。

阐述心电信号采集和设计的思路及步骤。

阐述心电信号采集和设计的思路及步骤。

心电信号采集和设计的思路及步骤随着科技的不断发展，心电信号的采集和设计已经成为医疗领域的重要技术之一。

心电信号的采集和设计涉及到多个学科领域，需要综合运用工程学、医学、生物学等知识。

在进行心电信号的采集和设计时，需要根据一定的思路和步骤进行，才能够确保设计的准确性和可靠性。

一、心电信号采集的思路及步骤1. 确定采集的对象和目的心电信号的采集对象可以是人体或动物，而其目的主要是用于疾病诊断、健康监测等方面。

在确定采集的对象和目的后，可以根据实际需求选择合适的采集设备和方法。

2. 选择合适的心电信号采集设备心电信号的采集设备通常包括心电图仪、心电记录仪等，而其选择需要考虑到采集的对象、采集的环境等因素。

还需要考虑设备的性能、精度、稳定性等方面。

3. 设计心电信号采集系统在选择好采集设备后，需要设计心电信号的采集系统。

这其中需要考虑到采集通道的数量、采集频率、滤波器的设计等方面。

还需要考虑到信号放大、模数转换等环节的设计。

4. 进行心电信号的采集在心电信号的采集过程中，需要考虑到采集的时间、采集的位置、采集的姿势等因素，以保证采集的准确性和有效性。

5. 数据处理和分析采集到心电信号后，需要对数据进行处理和分析，以求得有意义的结果。

这其中需要考虑到滤波、特征提取、模式识别等方面。

还需要考虑到数据的存储、传输等问题。

二、心电信号设计的思路及步骤1. 确定设计的目的和需求在进行心电信号的设计时，需要明确设计的目的和需求，例如设计一种用于心电信号采集的电路、设计一种用于心电信号处理的算法等。

2. 进行相关知识的学习和调研在确定设计的目的和需求后，需要进行相关知识的学习和调研。

这其中包括心电信号的特性、传感器的原理、信号处理的方法等方面。

3. 进行方案设计在进行心电信号的设计时，需要根据相关知识进行方案设计。

这包括硬件设计、算法设计等方面。

在进行方案设计时需要考虑到设计的准确性、稳定性等因素。

4. 进行模拟仿真和实验验证在设计完成后，需要进行模拟仿真和实验验证。

心电检测与分析系统设计

心电检测与分析系统设计

目录1.概述 (3)1.1实验目的 (3)1.2实验内容 (3)1.3实验要求 (3)1.4实验仪器及设备 (4)1.5实验步骤 (4)1.6实验时间计划 (4)1.7实验注意事项 (5)2.心电采集系统设计 (6)2.1技术指标 (6)2.2设计路线 (6)2.3设计步骤 (6)2.3.1电源转换电路 (6)2.3.2输入保护电路 (7)2.3.3前置放大级 (8)2.3.4时间常数电路 (10)2.3.5二级放大及增益调节 (10)2.3.6滤波电路 (11)2.3.7 50Hz限波电路 (11)2.3.8右腿驱动电路 (13)2.3.9元器件清单 (13)2.3.10硬件系统电路原理图 (14)2.4电路安装 (14)2.5分级测试及调试 (14)2.5.1前置放大级 (14)2.5.2增益调节级 (15)2.5.3滤波电路 (16)2.5.4 50Hz限波电路 (17)2.6硬件系统整体性能测试 (19)2.6.1差模增益 (19)2.6.2共模抑制比 (19)2.6.3输入阻抗 (20)2.6.4噪声 (20)2.6.5频响 (21)2.6.6 50Hz限波 (22)2.6.7硬件系统整体性能总结及分析 (23)2.6.8加人体信号测试 (24)3.软件系统设计 (24)3.1技术指标 (24)3.2设计思路 (25)3.3设计步骤 (25)3.3.1流程图设计 (25)3.3.2编程步骤 (27)3.3.3部分功能模块说明 (28)3.3.4前面板设计 (31)3.4软件调试 (32)4.软、硬件系统统调 (32)4.1标准信号源测试 (32)4.2加人体信号测试 (32)5.总结讨论 (34)引言心电研究一直是医学领域的一个重要课题。

心电图是心血管等疾病临床检查诊断的重要方法。

]1[心肌是由无数个心肌细胞组成，由窦房结发出的兴奋，按一定的途径和时程，依次向心房和心室扩布，引起整个心脏的循环兴奋。

可穿戴式心电监护系统设计及实现

可穿戴式心电监护系统设计及实现

可穿戴式心电监护系统设计及实现薛诗静;高帅锋;周平【摘要】可穿戴医疗设备的舒适性、耐用性越来越受到人们的重视.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可穿戴心电采集系统.系统主要包含两个部分:心电采集模拟前端和单片机系统.心电采集模拟前端主要将织物式心电电极采集到的微弱心电信号进行进一步的放大和滤波,以得到病人高信噪比的稳定心电波形.单片机系统中采用TI公司的MSP430F149型号芯片作为微处理器.由微处理器控制将心电模拟信号转化为数字信号,并写入Flash内.最后可以和电脑串口进行通信,上传Flash内部的心电数据.Flash芯片采用华邦W25Q256芯片,内存为256 Mbits,以150 Hz采样频率可以连续存储病人24h的心电信号.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2015(030)001【总页数】4页(P6-9)【关键词】织物电极;可穿戴设备;Flash;心电监测【作者】薛诗静;高帅锋;周平【作者单位】东南大学生物科学与医学工程学院,江苏南京210096;东南大学生物科学与医学工程学院,江苏南京210096;东南大学生物科学与医学工程学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】R197.39心血管疾病是现代工业社会中对人类生命威胁最大的疾病。

目前，我国心脑血管疾病患者已经超过2.7亿人，每年死于心脑血管疾病近300万人。

且心血管疾病发病时具有很大的突然性，失去了宝贵的早期诊断救治时间，导致严重的后果，因此最好的方法是防患于未然。

日常的心脏监护是保证病人生命安全的重要手段，通过日常监护预先发现异常征兆，可为及时救治赢得时间[1]。

通过心电信号对人体心脏情况进行日常监控，是心脏监护的有效途径。

传统心电监护采用的AgCl 电极长期使用易引起皮肤过敏等不适反应，不适合在日常生活中使用。

近些年来，众多学者与研究机构对可穿戴式心电采集技术进行了研究，以便能够在日常活动的状态下实时采集到穿戴者的心电数据。

个人健康系统心电数据采集设计

个人健康系统心电数据采集设计

个人健康系统心电数据采集设计一、引言随着人们对健康的关注度不断提高，个人健康系统越来越受到人们的关注和需求。

心脏病是世界上最常见的疾病之一，而早期的心脏病往往不容易被人们察觉。

因此，开发一种可靠的个人健康系统，能够监测用户的心脏健康状况，对于预防心脏病的发生具有重要意义。

二、系统概述1.实时监测用户的心电数据；2.分析和识别用户的心脏健康状况；3.提供个性化的健康建议和预警。

三、系统结构1.佩戴式心电传感器：用户佩戴在胸部或手腕处，通过电极与皮肤接触，采集心电图信号；2.无线数据传输模块：将佩戴式心电传感器采集到的心电图数据通过无线方式传输给手机或其他便携设备；3.手机应用程序：接收心电图数据，进行数据处理和分析，生成报告，并提供个性化的健康建议和预警；4.数据存储和云服务：将用户的心电图数据存储在云端，方便用户随时查看和分析。

四、心电图数据采集与处理1.心电图数据采集：佩戴式心电传感器通过电极与用户皮肤接触，采集长时间（如24小时）的心电图信号，以获得更准确的心脏健康状况信息；2.数据滤波和去噪：采集到的心电图数据需要进行滤波和去噪处理，以消除干扰和噪声，并提高数据的可靠性；3.R波识别：R波是心电图中最明显的波峰，通过识别R波来计算心脏的心率；4.心律失常检测：通过对心电图数据的形状和间隔进行分析，检测是否存在异常的心律失常；5.心脏异常检测：通过对心电图数据的波形和特征进行分析，识别可能存在的心脏异常，如心肌缺血、心律不齐等。

五、数据分析与健康建议1.心脏健康评估：根据心电图数据的分析结果，对用户的心脏健康状况进行评估，以判断是否存在潜在的心脏病风险；2.健康建议：根据用户的心脏健康状况和需要，生成个性化的健康建议，包括生活方式调整、药物治疗建议等；3.预警功能：系统可以设置不同的预警阈值，当用户的心电图数据超过预警阈值时，在手机或其他便携设备上提醒用户，并建议尽快就医。

六、数据存储和隐私保护1.数据存储：个人健康系统采用云存储方式，将用户的心电图数据存储在云端，以便用户随时查看和分析；2.数据隐私保护：用户的心电图数据是敏感数据，系统需要采取相应的数据加密和隐私保护措施，确保用户的数据安全和隐私不受侵犯。

可穿戴式心率信号采集预处理电路设计

可穿戴式心率信号采集预处理电路设计

可穿戴式心率信号采集预处理电路设计心率信号采集预处理电路：脉搏信号采集预处理电路主要是将脉搏波转换成电信号，并进行初步高频滤波预处理。

其关键部分就是光电式脉搏传感器。

光电式脉搏传感器按光的接收方式可分为透射式和反射式两种。

反射式不仅可以精确测得血管内容积变化，而且在实际应用中反射式只需将传感器接触身体任何部位，当照射部位的血流量随心脏跳动而改变时，红外线接收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信号，从而采集到心脏搏动信号。

分析：本设计采用了反射式红外传感器。

光电式脉搏传感器采用红外对管KP-2012F3C 和KP-2012P3C，反射式排列。

KP-2012F3C 具有良好的表皮照明度，电流一般设在20mA，亮度由软件通过PWM 电流来进行控制，这样能够使红外LED 工作在饱和区域，发出稳定光强的光。

脉搏信号采集预处理电路KP-2012P3C 晶体管采用交流耦合结构来增强对微弱信号放大。

经晶体管检测出来的信号采样时分两路。

一路是直流信号线路。

它是晶体管输出经射随输入单片机的A/D 转换通道口0，可用来检测晶体管是否处于有效工作状态；另一路是交流信号线路。

它是先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入单片机的A/D 转换通道1.该滤波电路为两级带通滤波电路，由于脉搏波的频谱蕴含丰富病理信息，特别是在5~40Hz 这个区间的频谱携带了大量与冠心病病变有关的信息，故考虑到今后功能的扩展，预处理电路的上下限频率设计为48Hz 和0.86Hz。

tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。

仅供参阅！。

一种可穿戴式多参数心脏活动监测设备的设计

一种可穿戴式多参数心脏活动监测设备的设计

一种可穿戴式多参数心脏活动监测设备的设计张翼;宾光宇;吴水才【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2018(033)003【摘要】心电、心音和心冲击图分别从不同方面反映心脏的活动情况,本文设计了一种可同步采集这3种生理参数的可穿戴的设备.该设备以nRF52832蓝牙低功耗SoC为主控芯片,利用数字麦克风(MP34DB02)采集心音信号,利用ADS1191心电模拟前端采集心电信号,利用加速模块采集心冲击图.该装置大小为110 mm×34 mm×10 mm,重量为32 g,在人体合适的部位贴上两个心电电极片,把设备安装在心电电极扣上即可实现数据采集.设备采用蓝牙低功耗进行数据传输,功耗较低,配备75 mA的可充锂电池,可以记录20 h的数据.该设备体积小、使用方便,适用于家庭日常使用.【总页数】4页(P18-21)【作者】张翼;宾光宇;吴水才【作者单位】北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京 100124;北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京 100124;北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京 100124【正文语种】中文【中图分类】R318.6【相关文献】1.一种无线可穿戴式动态体温监测系统的设计与实现 [J], 栾强厚;黄鑫;何敏娜;林桂港;武剑辉2.一种基于压力传感器的穿戴式呼吸监测系统设计 [J], 肖小玉;黄善洛;陈淑靖;宋元林;金庆辉;赵建龙3.一种基于心理疗法的脑卒中患者可穿戴式上肢康复设备设计 [J], 冼鹏全;卢铖;周晓杨;李家荀;黄颖;王剑4.可穿戴式血压监测设备的设计与实现 [J], 路开放5.穿戴式、多参数协同监测系统设计 [J], 张政波;俞梦孙;赵显亮;吴太虎;郑捷文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

心电信号采集与分析软件系统的设计与实现的开题报告

心电信号采集与分析软件系统的设计与实现的开题报告

心电信号采集与分析软件系统的设计与实现的开题报告1.课题背景心电信号采集与分析软件系统是一种用于获取和处理心电信号的计算机程序。

随着医疗技术的不断发展，心电图已经成为了临床诊断和心血管疾病监测的重要手段。

而心电信号采集与分析软件系统可以帮助医护人员轻松地获取和处理心电图，提高了医疗工作的效率和准确度。

2.研究目的本课题的主要目的是设计和实现一种高效、稳定、易用的心电信号采集与分析软件系统。

具体包括以下研究内容：1）研究心电信号的采集方法和技术，为软件系统的设计提供技术支持；2）设计一个用户友好的软件界面，使医护人员操作简单方便；3）分析、处理心电信号，并提供相关分析报告，帮助临床医生更准确地诊断心血管疾病。

3.研究内容本课题的研究内容主要包括以下方面：1）心电信号采集硬件的选择和配置；2）设计一个用户友好的软件界面，包括数据输入输出、数据分析和报告生成等功能；3）分析和处理心电信号，包括基线漂移、慢波去除、滤波、幅值、节律分析等；4）编写相关算法，实现心电信号的自动分析和诊断；5）测试和评估软件系统的性能和准确度。

4.研究方法本课题的研究方法主要包括以下几个方面：1）文献研究法：研究心电信号采集与分析的相关文献，了解相关技术和市场情况，为软件系统的设计提供理论依据和市场调查资料。

2）实验法：使用相关软硬件进行实验，记录心电信号，并对心电信号进行处理和分析，以验证软件系统的性能和准确度。

3）软件开发法：借助C++、Matlab等编程语言，实现心电信号分析算法和软件系统的设计和开发。

4）案例分析法：分析一些典型的心血管疾病病例，对心电图进行分析和诊断，验证软件系统在临床应用中的准确度和实用性。

5.计划进度本课题的研究计划总时长为半年，具体进度计划如下：第1个月：文献研究和准备实验设备；第2-3个月：心电信号采集、处理和分析算法的设计和编程；第4-5个月：心电信号分析和软件系统开发；第6个月：测试和评估软件系统。

可穿戴式医疗心电信号监测终端的设计

可穿戴式医疗心电信号监测终端的设计

可穿戴式医疗心电信号监测终端的设计
孙斌;何宏
【期刊名称】《中国新通信》
【年(卷),期】2016(018)006
【摘要】引言对心血管疾病的早期诊断和检测一直是医学界的研究的热点问题。

1957年Holter动态心电图的发明,给心脏病疾病患者带来了福音。

在传统的心电监测设备中,通常使用线缆来传输数据,线缆连接到专用的处理设备进行处理,患者需佩戴全套设备才可以接受监测治疗。

这些设备,在一定程度上提高了患者突发心脏病的检出率。

但是其体积与复杂度,限制了其在心脏病早期诊断的应用。

【总页数】2页(P115-116)
【作者】孙斌;何宏
【作者单位】上海师范大学信息与机电工程学院;上海师范大学信息与机电工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于物联网的可穿戴式动态心电实时监测终端设计与实现 [J], 汤明;姚剑;陈泽宽;黄海;耿晨歌
2.穿戴式儿童情感识别系统中心电信号放大器的设计 [J], 周洁;魏丹丹;赵力;邹采荣
3.基于穿戴式心电信号监测系统设计 [J], 俞文彬;谢志军
4.穿戴式心电信号质量的三分类评估方法 [J], 王帅;赵钟瑶;张翔宇;赵莉娜;李建清;
刘澄玉
5.穿戴式心电信号伪差识别算法的研究及应用 [J], 上官卫华;李烨;吴敏
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答辩PPT1(成清清)

答辩PPT1(成清清)
对，并检测极值对间的零交叉点，即R峰位置； （4）利用信号奇异点与对应零交叉点间的稳定时移
(2j-1)/2进行修正； （5）采用自适应方法重新确定阈值，重复(3)。
检测结果
结果表明，在23上检测R波的干扰较小，本文提出的 自适应小波阈值算法能较精确地检测R波，相对于差分 阈值算法，它较好的保留了QRS特征波形的完整信息。
自适应阈值检测峰值点
(a) 取相14当秒于心一电个高数通据滤分波成器7，段消，计 算去每除除 成段求信 分的得号中最的的大7低个差频最分（大值P波差的、分绝T值波对）中值。 的最对信大号值起和到最非小线性值放，大然和后整对剩 余的流的5个作数用，取提平升均信，号再高频乘成以3/4 作为分能初量始检测阈值X；
1
1.4%
1
1.2%
0
0
3
2.9%
0
0
1
1.1%
1.1%
系统性能的分析（二）
将波形预处理算法和QRS波群提取算法应用到实际系统，
并以实时采集的心电信号验证系统的性能。实验样本是采集
实验室人一分钟的心率 。
实验者编号
实际心率
检测的心率
误检个数
误检率
1
74
72
2
2.7%
2
69
66
3
4.3%
3
70
71
1
研究背景及意义
背景
病人
心血管疾病发病率升 高
心血管疾病种类多， 做定期检查无法准确 诊断
意义
医院
心电监护仪价格昂贵
医疗条件的限制，无 法让普通的患者进行 长期留院观察
1、便携式心电采集系统能长时间连续、动态的记录心电信号 并自动分析心脏的活动状态。 2、减轻目前的医疗压力。 3、确保病人病情的稳定。
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图 １ 穿 戴 式 心 电 采 集 系 统 设 计
图 ３ 嵌 入 式 平 台 硬 件 结 构 框 图
基于专为要 求 高 性 能、低 成 本、低 功 耗 的 嵌 入 式 应 用 设 计 的 ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３内核，ＡＤＳ１２９８ 是 美 国 著 名 半 导 体 厂 商 ＴＩ 公司新近推出的一款专用１２导联心电信号采集芯片，它 具 有 ８个采集通道，信号放大倍数可 编 程，它 不 仅 提 供 了 基 本 的 放 大和 ＡＤ 转换功能，还为 ＲＬＤ 提 供 右 腿 驱 动，为 胸 前 ６ 导 联 提供威尔逊中心电压、实时监 测 电 极 脱 落 功 能、可 编 程 的 ＡＤ 采样基准电压等。
目前，国内生产便携式心电监护设备的厂家有很多，但 是 大多数是以 ＯＥＭ（Ｏｒｉｇｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ）方 式 进 行组装的。这些设备 采 集 的 心 电 数 据 存 储 完 整 性 不 够 ，而 且 纸 质 记 录 的 心 电 信 息 极 其 有 限 ，医 生 从 中 难 以 得 到 患 者 全 面 的心电信息，得不到 数 字 化 的 数 据 也 不 利 于 科 学 研 究 。 大 多 数的 便 携 式 心 电 监 护 设 备 没 有 设 计 成 一 整 套 的 监 护 系 统 ，并
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一般的患者难以承受。 可穿戴心电采集需要满足可穿戴计算的一些基本要求：
非限制性（可移动）、非独占性和可观性［４］。因此，实现心 电 信 号采集的可穿戴性旨在能够让用户以舒适的方式进行信号采 集，而且不影响用户的各种日常运动状态；同时还能实现心 电 信号的连续监测，时 长 可 达 到 ２４ 小 时 至 １ 周 左 右；并 且 可 以 实现无线传输，随时 随 地 传 输 数 据，更 方 便 用 户 活 动。 另 外， 更 重 要 的 是 要 能 够 采 集 到 高 质 量 的 心 电 信 号 ，达 到 临 床 医 疗 的 要 求 ，并 且 能 够 做 出 实 时 的 诊 断 。
ＡＭＯＮ 的创新性主 要 体 现 在 对 多 传 感 器 的 腕 式 集 成 化
ＬｉｆｅＳｈｉｒｔ在心电测量 中 使 用 的 是 传 统 的 Ａｇ／ＡｇＣｌ电 极，Ａｇ／ ＡｇＣｌ电极属于一次性使 用 的 产 品，不 可 重 复 使 用，并 且 电 极 内 置 电 解 液 对 皮 肤 有 刺 激 作 用 ，长 时 间 使 用 会 造 成 皮 肤 过 敏 等症状，用户的佩戴时间有很大限制，一般在２４小时以 内，即 使 更 换 新 的 电 极，用 户 的 皮 肤 也 很 难 忍 受 更 长 时 间 的 过 敏 性 刺激，因此 ＬｉｆｅＳｈｉｒｔ并不适合患者长期穿戴使用。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ （ＥＣＧ）ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｐａｔｉｅｎｔ ｗｉｔｈ ｌｉｍｉｔｅｄ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｕｎｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅ ｗｅａｒｉｎｇ
ｉｓ ｓｔｉｌｌ ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｗｅａｒａｂｌｅ ＥＣＧ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｗｅａｒａｂｌｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓａｍｐｌｅｓ ＥＣＧ ｓｉｇｎａｌｓ ｂｙ ｏｗｎ ｄｅｓｉｇｎｅｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｙ １２／ｓｉｎｇｌｅ ｌｅａｄ ＥＣＧ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅ－
ｃｏｍｂｉｎｅ ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｔｏｇｅｔｈｅｒ．Ｔｈｉｓ ｗａｓ ｄｏｎｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ＥＣＧ ｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｄａｔａ ｏｆ ｗｅａｒｉｎｇ ｔｈｅ ＥＣＧ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ ｆａｂｒｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＥＣＧ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｉｓ ｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ＥＣＧ ｓｉｇｎａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｌｉｎｉｃａｌ ＥＣＧ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＥＣＧ ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，Ｗｅａｒａｂｌｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，３Ｇｎｅｔｗｏｒｋ，Ｆａｂｒｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，Ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
２ 基于物 联 网 的 可 穿 戴 式 心 电 采 集 与 分 析 系 统 设 计方案
根 据 现 今 可 穿 戴 心 电 采 集 的 种 种 不 足 ，本 文 设 计 制 作 了 基于物联网的一套穿戴式心电采集与分析系统，如图１ 所 示， 它使用我们自主开发的１２／单导 联 采 集 设 备 以 穿 戴 式 背 心 的 方式进行数据 采 集，用 ３Ｇ 网 络 等 方 式 将 数 据 传 输 到 监 控 终 端，在监控终端使用诊断软件进行病情诊断，解决了心电信 号 的采集、传输、诊断的 问 题。 其 中 穿 戴 式 心 电 采 集、无 线 数 据 传 输 是 最 主 要 的 环 节，接 下 来 将 详 细 说 明 心 电 采 集 电 路 的 设 计、３Ｇ 无线传输的实 现、可 穿 戴 心 电 采 集 的 实 现 中 的 主 要 问 题和解决方案。
１ 引 言
士来说，该设备过于 笨 重，且 它 的 费 用 也 比 较 昂 贵，因 此 对 于 大多数 用 户 来 说，它 的 设 计 和 设 备 本 身 并 不 是 物 有 所 值 。
随着科技的不断发 展，现 如 今 可 以 由 患 者 在 家 庭 环 境 中 使用的穿戴式心电监测系 统 （Ｗｅａｒａｂｌｅ ＥＣＧ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓ－ ｔｅｍｓ）已经成为国内 外 研 究 人 员 关 注 的 热 点。 穿 戴 式 心 电 监 测 设 备 可 以 方 便 地 穿 在 用 户 身 上 ，而 不 影 响 其 正 常 的 生 活 ，能 够 对 用 户 的 心 脏 进 行 长 时 间 的 连 续 监 测 ，有 效 地 在 用 户 的 疾 病危险期中提供重要的心电信号依据，为医务人员快速、准 确 地诊断心脏病症带 来 诸 多 便 利 之 处ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 近 几 年，国 内 外 在 穿 戴 式 心 电 监 测 方 法 及 应 用 仪 器 的 研 究 方 面 取 得 了 很 大 进 展 ，其 中国外具有代表性的研 究 成 果 有 ：ＡＭＯＮ［１］腕 式 健 康 与 预 警 网络监护仪 器、ＭｙＨｅａｒｔ心 血 管 疾 病 监 测 智 能 穿 戴 系 统［２］， 以 及 ＬｉｆｅＳｈｉｒｔ生 命 衫［３］等 。
第 ４２ 卷 第 １０ 期 ２０１５ 年 １０ 月
计算机科学 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ ２０１５
可穿戴心电信号采集与分析系统的设计与实现
孟 妍 郑 刚 戴 敏 赵 瑞 （天 津 理 工 大 学 天 津 市 智 能 计 算 与 软 件 新 技 术 重 点 实 验 室 天 津 ３００３８４）
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｅａｒａｂｌｅ ＥＣＧ Ｓｉｇｎａｌ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ
ＭＥＮＧ Ｙａｎ ＺＨＥＮＧ Ｇａｎｇ ＤＡＩ Ｍｉｎ ＺＨＡＯ Ｒｕｉ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｎｏｖｅｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ） （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
（天 津 理 工 大 学 计 算 机 视 觉 与 系 统 教 育 部 重 点 实 验 室 天 津 ３００３８４）
摘 要 针对传统心电采集设备的移动限制性以及佩戴的不舒适性，根据可穿戴计算特点，设计并实现了穿戴式 心 电 采集与分析系统。系统采用自主研发的１２／单导联心电采集模块进行心电信号采集，数据可存于采集设 备 或 经 ３Ｇ 网 络传输到服务器端，同时所开发的软件可对心电图进行辅助病情分析，实现对佩戴人的心电监护。还研究并制作 了 插 入式电极和织物电极，并通过二者的结合提高了采集心电信号的质量。实际佩戴和使用结果表明，使用插入式织 物 电 极 的 可 穿 戴 式 心 电 采 集 设 备 具 有 良 好 的 舒 适 性 ，心 电 信 号 波 形 的 质 量 能 够 达 到 临 床 监 控 的 要 求 。 关键词 心电信号采集，可穿戴计算，３Ｇ 网络，织物电极，插入式电极 中 图 法 分 类 号 ＴＰ３９１ 文 献 标 识 码 Ａ ＤＯＩ １０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３７Ｘ．２０１５．１０．００９
设计和对生理参数 的 实 时 处 理 上。 但 是，由 于 对 于 老 弱 病 人 且目前的心电监护设备费用较为昂贵，动辄几千乃至上万 元，
到 稿 日 期 ：２０１４－０９－１１ 返 修 日 期 ：２０１５－０１－０９ 本 文 受 天 津 市 科 委 科 技 支 撑 重 点 项 目 （１０ＺＣＫＦＳＦ００８００）资 助 。 孟 妍（１９８９－），女，硕士生，主要研究领域为生物信号处理，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍ＿ｄｒｅａｍ１９８９＠１２６．ｃｏｍ；郑 刚（１９７０－），男，博士，教授，ＣＣＦ 会员，主 要 研究领域为生物信号、智能信息处理；戴 敏（１９７２－），博士，教授，ＣＣＦ 会员，主要研究领域为智能信息处理；赵 瑞（１９８７－），男，硕 士 生，ＣＣＦ 会 员 ，主 要 研 究 领 域 为 嵌 入 式 系 统 。
图３是嵌入式平台 硬 件 结 构 图，原 始 信 号 先 经 过 硬 件 低 通滤波滤除 １３７Ｈｚ以 上 的 高 频 噪 声 ，再 经 过 ＡＤＳ１２９８ 芯 片 对信号进行放大以及各通道差分计算，可得到１２导联的 心 电 数据，在对信 号 进 行 Ａ／Ｄ 转 换 后 通 过 ＳＰＩ总 线 传 输 到 单 片 机；单片机可以 把 得 到 的 数 据 通 过 串 口 或 通 过 ３Ｇ 网 络 传 给 上位机，也可以将数据存入 ＳＤ 卡中。