便攜式心率監(jiān)測儀文獻綜述

1、精選文檔 文獻綜述一、目的和意義便攜式醫(yī)療設備正不斷改進數(shù)以百萬計患者的醫(yī)療保健條件。將來，還將有眾多能顯著改善醫(yī)療效果的創(chuàng)新型醫(yī)療應用產(chǎn)品。多年來，心率檢測儀在心血管疾病的爭辯和診斷方面發(fā)揮出顯著的作用，它們所記錄的心臟活動時的生物電信號，已成為臨床診斷的重要依據(jù)。目前，檢測心率的儀器雖然很多，但是體積大，功耗大，不易于攜帶。有些醫(yī)院使用的各種心率監(jiān)測儀器抗干擾性差，開發(fā)成本高，價格昂貴，即便用于心率信號采集的傳感器也價格不菲。假如心率監(jiān)測的儀器能夠做到體積小，制作成本和銷售價格低、操作簡潔，能被一般家庭患者接受，這無疑為臨床診斷和個人保健使用供應了便利。因此，設計一種成本低廉，可隨身攜帶，

2、可長時間記錄，顯示和存儲心率值，可與微機通訊并具有較強抗干擾力量的心率檢測儀是格外必要的?；诖?，本文探究研發(fā)了一種體積小，操作簡潔，適合家庭和社區(qū)醫(yī)療保健使用的便攜式心率檢測儀。二、國內(nèi)外現(xiàn)狀心電監(jiān)護（ECG Telemonitor）的歷史，可以追溯到上世紀初。1903年，“心電圖之父”荷蘭教授Einthoven通過1500米的電纜線，記錄了世界上第一份完整人體心電圖，這在后來被廣泛認為是心電監(jiān)護的雛形。其后數(shù)十年間，伴隨冠心病等心血管疾病的大肆流行，心電采集和監(jiān)測技術得以迅猛進展。最早，醫(yī)務人員對ECG的監(jiān)測和需求，是從危重病人搶救開頭的。1933年Hooker首次進行試驗動物心臟復蘇，通

3、過親密觀看心臟跳動狀況，來總結和推斷病人的危重搶救效果。 1943年Claude Beek首次在手術室內(nèi)實施電除顫，開頭ECG的監(jiān)測和臨床應用。1952年Zoll首次推出心臟起搏術，通過對心臟功能未完全恢復的病人進行起搏、監(jiān)護，使病人得以康復。1956年體外除顫儀問世，提高了危重病人搶救的存活率。1960年Kauwenhoven報道胸外心臟按摩有效，心臟復蘇技術日漸成熟。1960年研發(fā)的持續(xù)床邊ECG監(jiān)測儀，能夠適時不斷地監(jiān)護病人的ECG狀況，使得心臟病人及危重病人得以親密和連續(xù)的被觀看，同時掛念醫(yī)務人員能對病人的心電狀況做出連續(xù)的分析和推斷。20世紀中晚期，動態(tài)心電圖（Holter）、床旁心

4、電監(jiān)護儀先后創(chuàng)造并在臨床得到應用。同期，使用遠程通信技術、全息影像技術、新電子技術和計算機多媒體技術、網(wǎng)絡技術的遠程醫(yī)療（TeleMedicine）日益興起和成熟，心電遠程監(jiān)護獲得了長期進展和廣泛應用。20世紀6080年月，基于電話傳輸?shù)男碾姳O(jiān)護技術（TTM）在國外得到應用和普及，并取得了良好的效果。TTM技術的原理是將實時采集的心電信息轉變?yōu)槁曇?，通過電話傳至醫(yī)院接收機，再將聲音諧調(diào)為心電信號，認真電圖機描記，醫(yī)生通過電話賜予患者診斷和治療國內(nèi)的醫(yī)認真電監(jiān)測儀雖然相比國外起步較晚，但經(jīng)過多年的爭辯進展也取得了相當可觀的成果。福州高校電氣工程學院的陳穎昭、高躍明等人設計了一種一種基于STM32

5、 的便攜式家認真電檢測儀。心電電極采集體表單導聯(lián)心電信號，經(jīng)預處理電路對心電信號進行放大、濾波和電平抬升后，送至STM32 中進行模/數(shù)轉換和數(shù)字處理，在液晶屏上實時顯示心電波形、心率和分析結果。試驗表明，該心電儀能有效提取心電信號的特征點，精確測得心率，分析出4 種常見心率失常癥狀，并可測得HRV 的時域參數(shù)。該心電檢測儀以意法半導體公司的STM32 作為把握核心， 系統(tǒng)硬件電路由預處理模塊和核心處理器模塊組成， 能精確提取人體體表的心電信號。在程序設計上接受了模塊化方法， 實現(xiàn)了良好的移植性， 可實現(xiàn)對心電信號動態(tài)顯示并進行數(shù)據(jù)分析。福建三明學院的饒連周設計了一種基于單片機的語音心率檢測儀

6、，該語音心率檢測儀是通過紅外光電傳感器采集手指動脈波信號, 經(jīng)過放大和整形處理, 經(jīng)可調(diào)分頻器后送入單片機進行計算, 快速地轉換為一分鐘心率, 并將結果予以LCD 顯示, 同時有語音播報心率以及警報功能。該語音心率檢測儀選用選用性價比較高的ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C2051 單片機來把握電路。該設計充分利用AT89C2051 單片機資源，整機具有高精度、低成本、低功耗、使用便利、易于大批量生產(chǎn)的特點,是一種便攜式語音心率實時監(jiān)測儀，特殊適合于日常檢測之用。長春理工高校的趙春華、龐春穎、寧春玉設計了一種基于CPLD 的心率檢測儀。由心電電極采集到的心電信號經(jīng)過預處理和模/數(shù)轉換,送給CPLD

7、進行數(shù)據(jù)存儲及處理,實現(xiàn)實時檢測與顯示心率參數(shù)、自動報警等功能。系統(tǒng)在MAX+PLUSII環(huán)境下接受自頂向下的設計方法,應用VHDL語言編程實現(xiàn)。該設計實現(xiàn)了一個基于CPLD的心率檢測儀系統(tǒng),能格外便利地測算出實時心率, 為人們的心血管健康供應了參考信息。該系統(tǒng)在EPM7128SLC84-15目標芯片可以優(yōu)化及擴展測量其他的生理參數(shù),有較好的應用價值。南華高校核科學技術學院顏擁軍、賴偉、楊彬設計了一種基于人體脈搏信號特征的數(shù)字化人體模型心率檢測儀. 該儀器接受反射式紅外傳感器獵取脈搏信號, 以uPSD3234單片機為主控芯片,對紅外信號進行A /D轉換, 采樣數(shù)據(jù)經(jīng)低通濾波, 數(shù)字微分后, 選

8、擇適于脈搏微分波形的模板進行匹配濾波處理, 實現(xiàn)了對脈搏波的檢測, 并使用了一種中值算法來提取有效的脈搏時間間隔, 從而獲得精確的心率值。他們所設計的反射式紅外心率檢測儀主要接受了匹配濾波等數(shù)字信號處理方法得到心率數(shù)據(jù), 將微電子技術與生物醫(yī)學工程技術緊密地結合在一起。目前, 該設計已成功應用于健身產(chǎn)品跑步機中, 具有肯定的創(chuàng)新性和實際應用價值, 并且有良好的市場推廣價值。重慶高校自動化學院的李曉鳳碩士設計了一種基于“電子皮膚”的便攜式心電監(jiān)護系統(tǒng)。這是一種非接觸式心電、呼吸信號采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器電路和讀取電路兩部分。首先，依據(jù)心電偶極子等效模型，設計了新型電極，將作用電極、相關電極和

9、地電極整合在一起，消退電極導線。然后，提出了一種新的心電非接觸測量方法，設計一種特殊的 LC 振蕩式傳感器電路，利用變?nèi)荻O管、電感線圈分別作為心電、呼吸信號的傳感器件，該傳感器電路具有儀表放大電路的特點，對共模信號有抑制作用，對差模信號有放大的作用。然后利用“電子皮膚”技術將新型電極、傳感器電路整合在一起，形成一種類似皮膚的薄膜片，受大氣壓力而黏貼在人皮膚上，不需傳統(tǒng)的固定。最終，使用 HFSS 軟件設計了高Q 值耦合線圈。將檢測到的電生理信號通過諧振耦合線圈無線傳輸至讀取電路。讀取電路把接收到的調(diào)制信號通過相位檢測的方式解調(diào)出來，并通過后續(xù)濾波等方法實現(xiàn)心電和呼吸波信號的分別。便攜式接收裝

10、置通過 GPRS 模塊將信號遠程傳輸?shù)叫畔⑻幚砥脚_，通過相關的算法，實現(xiàn)對心電、呼吸信號的長期、實時監(jiān)測。杭州電子科技高校電子信息學院的張亞君、余永紀、洪明設計的便攜式心電監(jiān)測儀是一種能實時處理、處理速度快的心電檢測儀,它以基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的單片機為核心,以大容量SD卡作為存儲媒介,并實現(xiàn)人機交互、波形回放、心律失常分析及病情報警功能。系統(tǒng)實行實時的QRS波檢測算法,并嵌入文件系統(tǒng)將心電數(shù)據(jù)以文本的形式存儲,提高了數(shù)據(jù)的可讀性和移植性。合肥工業(yè)高校自動化學院的溫全碩士設計了一種具有USB接口的便攜式心電監(jiān)護儀，文中對基于高性能嵌入式微處理器的便攜式動態(tài)心電監(jiān)護儀及其對心電的分

11、析處理進行了深化爭辯：依據(jù)心電信號特征，設計性能優(yōu)良的心電數(shù)據(jù)采集模塊；選用高性能、低功耗的微處理器C8051F320設計中心處理模塊，對采集的心電信號進行分析處理，同時使用液晶顯示心電波形；通過對心電波形特征和常認真電分析處理算法的對比分析和爭辯，設計適用于本嵌入式系統(tǒng)的實時心電分析處理算法；接受現(xiàn)今流行的USB接口技術，實現(xiàn)對心電數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。三、總結心電監(jiān)護儀目前作為醫(yī)院中常規(guī)醫(yī)療設備，由于適應范圍廣泛、操作簡便、易于觀測記錄，在臨床應用中越來越受到重視，需求量不斷增長。隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術和相關學科的不斷進展，醫(yī)心電用監(jiān)護儀已經(jīng)成為醫(yī)用電子儀器中不行缺少的一大類儀器，在醫(yī)院中起著越來越

12、多的重要的作用?？茖W技術的進展，也推動和促進了現(xiàn)代醫(yī)學監(jiān)護技術的進展，為現(xiàn)代醫(yī)學監(jiān)護儀的進展供應了寬敞空間。隨著人們生活水平的提高、生活節(jié)奏的加快，心血管疾病的發(fā)病率快速上升，已成為威逼人類身體健康的主要因素之一。而心電圖則是治療此類疾病的主要依據(jù)，具有診斷牢靠，方法簡便，對病人無損害的優(yōu)點，在現(xiàn)代醫(yī)學中，變得越來越重要。常規(guī)心電圖是病人在靜臥狀況下由心電圖儀記錄的心電活動，只能獵取少量有關懷臟狀態(tài)的信息，所以在有限時間內(nèi)即使發(fā)生心率失常，被發(fā)覺的概率也是很低的。因此有必要通過相應的監(jiān)護裝置對患者進行長時間的實時監(jiān)護，記錄患者的心電數(shù)據(jù)。又由于心臟病的發(fā)生具有突發(fā)性的特點，患者不行能長時間地靜

13、臥在醫(yī)院，但又需實時得到醫(yī)護人員的監(jiān)護，所以研發(fā)相應的便攜式心率檢測儀就顯得更加重要。參考文獻：【1】：基于STM32 的便攜式家認真電檢測儀的設計陳穎昭，高躍明，甘振華，李仁貴，李秀翔，杜民；電子技術應用2013年第39卷第9期【2】：基于單片機的語音心率檢測儀的設計饒連周；三明學院學報；2005年12月第22卷第4期【3】：基于CPLD 的心率檢測儀的設計趙春華 龐春穎 寧春玉；數(shù)字技術與應用2012年10期【4】：數(shù)字化人體心率檢測儀的設計顏擁軍, 賴偉, 楊彬；南華高校學報2010年9月第24卷第3期【5】：基于“電子皮膚”的便攜式心電 監(jiān)護系統(tǒng)關鍵技術李曉鳳 慶高校碩士學位論文 01

14、4年4月【6】：一種便攜式心電監(jiān)測儀的設計 張亞君,余永紀,洪明；電子器件2010年2月33卷第1期【7】：具有USB接口的便攜式心電監(jiān)護儀設計溫全 肥工業(yè)高校碩士學位論文2009年4月16日【8】：對心率檢測儀功能設計的思考鄭敏 江蘇計量測試論文集2009年1月【9】：基于單片機設計的心率檢測儀鄭開明 電腦學問與技術；2012年2月6日第8期第6期【10】：一種基于ARM 的便攜式心率監(jiān)測儀的設計鄭誠，余珊南，祝永華，徐進；微型機與應用2014 年第33卷第5期【11】：便攜式心電信號分析檢測儀劉媛；河北工業(yè)高校碩士學位論文 2010年2月【12】：便攜式心電監(jiān)護儀的硬件設計程楠；武漢理工高

15、校碩士學位論文 2009年4月【13】：低功耗心率檢測儀設計楊越，汪豐；電子產(chǎn)品世界2014年12期【14】：Analysis of ECG signal for Detection of Cardiac Arrhythmias;Department of Electronics and Communication Engineering NationalInstitute Of Technology, Rourkela Orissa 769 008, INDIA 2011【15】：A New Heart Arrhythmias Detection Algorithm Farid Rezazadeh, Department of Computer Engineering, Faculty of Engineering, Seyed Amin Hosseini Seno, Computer Network Resea