基于织物电极的可穿戴式心电监护系统

随着移动医疗的飞速发展,可穿戴式心电监护已成为个人日常心电监护的一个重要发展方向.而长时间穿戴所存在的便携性和舒适性差、监测数据不准确等问题是制约可穿戴式心电监护设备发展的重要瓶颈.采用织物电极作为心电采集电极,设计了一种单导联低功耗、小型化的心电监护系统,改善了长时间穿戴所存在的问题.系统采用织物电极取代传统Ag-AgCl电极进行心电采集;模拟前端采用ADS1292芯片,调理心电信号,提高信噪比,并进行24位ADC转换;MCU采用MSP430F5659,进行数据的实时获取、存储和计算,并控制外设进行异常警报和与上位机的蓝牙通信.系统完成静坐、行走和跑步状态下的测试,并对比同步脉率,验证了检测数据准确性,证明可基本满足个人日常心电监测使用.     

基于ADS1293的穿戴式心电检测装置设计与实现

通过对穿戴式心电监护设备与低功耗技术的研究,设计了一款穿戴式心电检测装置。该装置将心电监护设备与背心服饰相结合,心电监护设备采用低功耗、高集成度的模拟前端芯片ADS1293与BLE蓝牙4.0低功耗无线模块进行心电信号的采集与传输,并结合低功耗MCU与电源管理模块可有效地降低系统功耗,然后通过Matlab GUI进行显示分析。通过实验测试验证,本装置体积小、功耗低、精度高,可在静息、行走和慢跑状态下长时间准确地采集心电信号,具有较高的可靠性、准确性和穿戴舒适性,可用于心脏疾病的远程监护与早期预警。     

刺绣工艺影响金属混纺纱线织物电极的结构与性能

随着穿戴技术的发展，可穿戴监测设备逐渐成为人类健康的守护者。然而，传统的监测设备使用的银/氯化银电极，采用凝胶导电成分，贴肤舒适性差，并不符合穿戴设备长时间监测人体体征或健康的应用需求。设计和开发多种刺绣结构的织物电极，并测试了基于不锈钢导电纱线用电脑刺绣柔性电极的性能。实验结果表明：作为电脑刺绣最常用的针型，“他他米”针型以其均匀的纱线接触点和空隙，大大降低了织物电极的电阻(0.65 MΩ～4.9 MΩ)和电极与人体皮肤之间的阻抗(2.455 MΩ),穿戴舒适性好，可满足长时间心电监测的需求。     

用于心电信号采集的织物电极技术研究进展

针对传统Ag/AgCl胶状电极在长期心电监护中出现的问题和近年来可穿戴式健康监测的发展需求,对可用于心电信号采集的新型传感器技术——织物电极技术进行了综述。介绍了干电极、织物电极的概念;从有源电极和无源电极两方面分别对织物电极技术研究进展进行了分析;从制作工艺、导体材质、依托载体、电化学性能等织物电极技术进行了讨论;分析了目前织物电极在市场应用中的制约因素,并对未来织物电极技术的发展方向进行了展望。     

基于IoT的可穿戴远程心电监测设备设计

为了实现人体心电信号的远程实时动态监测,设计了一款可穿戴心电监测系统。此设备由织物电极和控制盒组成,固定于紧身运动背心上,通过织物电极传感心电信号,蓝牙模块采样后,传输到手机APP端和主控制模块,主控制模块完成心率计算、阈值判断、心电压缩、数据存储和上报数据至物联网平台。该系统可以实现控制盒上报数据和蓝牙上传数据两种数据上传方式,具有功耗低、可靠性高、适用于日常生活等特点,具有较高的实用价值。     

基于容性耦合电极的可穿戴心电信号检测及其去噪算法研究

针对传统心电检测系统存在佩戴电极不方便和电极导电膏易脱水等问题,在研究分析电容耦合工作原理的基础上,设计了一种可穿戴容性耦合电极。针对这种可穿戴容性耦合电极,提出了一种改进小波阈值去噪算法,该算法结合心电信号与噪声小波系数分布特性,采用改进阈值函数对分解后小波系数量化处理并重构心电信号。利用MIT￣BIH数据库验证,该算法能有效消除心电信号中的噪声干扰,相比平滑滤波、数学形态滤波和经验模式分解信噪比提高了10.72％,均方误差减小了27.29％。心电检测实验表明可穿戴容性耦合心电信号检测系统能够准确检测出人体心电信号主要特征。     

基于CNT/aPDMS柔性干电极的可穿戴电生理信号采集系统

研制了基于一种多壁碳纳米管(MWCNT)和粘性聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合物干电极的可穿戴生理信号采集系统。干电极主体采用聚酰亚胺(PI)—铜箔—聚酰亚胺三明治结构,表面具有MWCNT掺杂的粘性PDMS涂层,可直接粘附于表皮采集生理信号,并提供了良好的接触性能。采样系统包括发送端及接收端,使用ADS1299集成模拟前端进行采集及模数转换。信号传输使用蓝牙协议,整体尺寸为45 mm×20 mm×10 mm,使用锂电池供电,数据可直接使用MATLAB程序接收并进行分析。系统使用CNT/aPDMS电极采样的信号质量和传统湿电极获取的信号质量相当。     

基于可穿戴设备的实时运动监测方法研究

为了激励用户加强身体活动并实现对其运动状况的实时监护，提出一种基于可穿戴设备的运动监测系统。系统由健康胸带、移动应用程序和服务器三部分组成。健康胸带内嵌有心电传感器和加速度计，采集人体心电和活动信号，使用蓝牙将信号传输至移动设备。安装于移动设备的应用程序接收和分析心电和加速度信号，解析为运动参数并向用户实时展示。为了分析信号处理算法的性能、评价系统的可用性，进行了实地实验。受试者使用该系统按照给定方案运动，并填写可用性调查问卷。实验结果表明，可穿戴运动监测系统有效可行，能够给予受试者可靠的运动反馈，移动应用程序的功能设计有助于提高用户接受度。     

TSCNN:面向可穿戴心电信号监测与分析的卷积神经网络

目的 可穿戴设备能够长时间实时监测人体心脏状况,其在心电信号监测领域应用广泛。但目前仍没有公开的来自可穿戴设备的心电数据集,大部分心电信号分析算法都是针对医院设备所采集的心电数据。因此,本文使用IREALCARE 2.0柔性远程心电贴作为心电信号监测和采集设备制作了可穿戴设备的心电数据集。针对可穿戴心电数据干扰多、数据量大等特点,本文提出了一种针对可穿戴设备获得的心电信号进行自动分类的深层卷积神经网络,称之为时空卷积神经网络（time-spatial convolutional neural networks,TSCNN）。方法 将原始的长时间心电信号分割为单个的心搏并与滤波后不同频段的心搏数据组合成十通道的数据输入到TSCNN中。TSCNN对每个心搏使用时间卷积和空间滤波来提取丰富的特征。采用小卷积核级联卷积的方式提高分类性能,并降低网络的参数量和计算量。结果 在本文制作的心电数据集上进行了测试,并与其他4种心电分类算法：CNN（convolutional neural networks）、RNN（recurrent neural networks）、1-DCNN（1-dimensional convolution neural networks）和DCN（dense convolutional networks）进行了比较。实验结果显示,本文方法的分类准确率达到91.16%,优于其他4种方法。结论 本文方法面向可穿戴心电数据,获得了较好的分类性能,可以有效监控穿戴者是否出现了心电异常情况。     

绝缘层参数对非接触电极心电检测性能的影响研究

心电图广泛用于人体心脏电活动特性研究和心脏相关疾病的诊断。常规的接触式湿电极普遍 使用导电膏,容易造成受试者的负担感和不适感,且存在皮肤过敏的风险,也不利于心电信号的长期监测。针对这个问题,该文设计了一种通过皮肤与电极感应层之间的容性耦合来获取心电信号的非接触电极,并搭建了基于 ADS1299 的生理信号采集系统,可实现无需导电膏、无需与皮肤直接接触的心电测量。在此基础上,该文全面研究了介于非接触电极和皮肤之间的绝缘层材料及厚度对心电信号的影响。研究结果表明,非接触电极可获取高质量的心电信号,且绝缘层参数对心电信号质量具有显 著的影响：棉布材料作为绝缘层时,心电信号质量最好;绝缘层厚度越小,心电信号质量越好。该研究结果可为非接触电极在移动健康监护中的进一步广泛应用提供重要的实验基础和理论依据。     

基于电容耦合的多导联心电监测系统研究

传统的非接触式心电监测系统在硬质印刷电路板构建的电容电极基础上,使用单导联方式进行心电监测,且仅根据心率变化进行心脏异常诊断,无法满足当前临床诊断标准.基于电容耦合原理,设计了一款多导联心电监测系统,将3个由导电织布构成的柔性电容电极集成于椅座背部,用于获取标准肢体导联Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和加压单极肢体导联 aVR、aVL、aVF等6导联心电信号.借由导电织布式柔性电容电极与人体表面较好的接触效应,可以有效减小运动伪影的产生.通过与硬质PCB电极输出的心电波形相比,使用本系统的患者在移动情况下输出的心电波形保持相对平稳状态,无明显运动伪影.系统实验证实了此新型多导联心电监测仪的有效性,不仅可以满足个人日常心电监测使用,而且适于长期动态心电监测.     

基于主动干电极传感器的无线可穿戴脑电采集系统

为了减少脑电信号(EEG)采集系统的复杂性、实验前长时间繁琐的准备过程,以及改善采集系统的抗干扰性、可穿戴性和舒适性,设计了一种带有8通道主动干电极传感器的无线可穿戴脑电采集系统,具有24位ADC,109 dB信噪比,±500 mV/10 Hz的交流输入范围.实验结果表明:该系统和商业系统记录的脑电图波形之间的相关系数为0.89,增加了可穿戴无线采集系统的可靠性,改善穿戴的舒适性.采用该系统可实现脑电的静态记录和基于稳态视觉诱发(SSVEP)的脑-机接口(BCI)应用.     

基于 STM32 处理器的手机监控心电的设计

传统的心电采集系统操作平台基于有线装置,与现有的个人通信终端(如移动电话、便捷式电脑)不兼容,且存在不灵活、价格昂贵、操作复杂、连续运行不稳定等缺点。针对上述问题,本作品拟设计以可穿戴式心电采集系统为设计主题,通过 STM32 对心电数据进行采集与处理,实现远程监控心电信号,并允许多户同时链接。同时,通过联合使用互联网,可实现在医院等场所进行长期稳定的心电数据监控,为医疗监护提供有利的帮助。     

一种基于智能终端的人体心电信号监护系统设计

设计了一种基于智能终端的人体心电信号监测的系统,通过该系统可以实时连续地检测到被监护者的心电信号。该系统主要包括前端心电信号采集模块和后端心电信号无线发送模块。其中前端采集模块对心电信号进行了预处理;后端心电信号发送模块采用蓝牙无线通信方式,从而实现心电数据短距离无线传输且方便与PDA或Android智能手机等手持终端通信,保证了对被监护者的连续实时监测。     

基于信号质量评估的可穿戴动态血压监护

针对医疗保健领域人体生理监护需要,提出基于信号质量评估的可穿戴动态连续血压监护。首先通过集成在服装上的心电和脉搏传感器拾取人体生理信号,并采用低功耗微处理器,实现信号的同步采集、特征提取;然后基于脉搏波速法(PWV)获得血压的连续测量值;最后,从人体生命体征信号的质量评估入手,导出了反映信号质量高低的信号质量指数(Signal Quality Index,SQI),用卡尔曼滤波方法有效地识别信号趋势的变化和噪音干扰,通过信号质量控制来改善信号估计的质量。     

可佩戴式远程心电采集终端的设计与实现

心电数据是诊断人体心脏状态的重要指标,在互联网大数据时代,远程医疗已成为一种趋势。为解决传统心电采集移动性和远程传输问题,而研制出一款可佩戴式远程心电采集终端。它由心电采集模块ADS1198、中央处理模块STM32、显示OLED液晶模块、USB模块、4G模块构成。能实时采集人体心电信号,并进行滤波处理,再通过OLED液晶模块大致显示心电波形。该设备具有通过USB模块传输数据至电脑实行近程心电数据管理或4G模块传输数据至医院监听端实现远程心电接收的功能。其体积为,重量仅为50g,工作电流仅为12.8mA。设备体积小巧,功耗低,便于佩戴,能采集医院分析病理的标准12导联心电数据,适用于在家庭中使用。