用于连续血压监测的穿戴式心电与脉搏信号采集装置设计

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血压是一项能够反映人体心脏和血管功能状况的重要血流参数,血压值的准确性和实时性对于心脏和血管相关疾病的诊断与防治、慢病管理具有十分重要的意义。目前临床上采用的无创血压监测设备大多是袖带式的,长期佩戴会造成患者的不适感和疼痛感,并对患者的日常活动产生影响。同时,此类设备测量的连续血压值实质上也是离散的,测量过程中可能会丢失掉某些重要的血压变化。针对上述问题,为配合课题组已研制的连续血压无创监测分析仪的临床使用,本文遵循产品化设计思路,在经过充分的市场调研、需求分析和理论研究的基础上,设计和实现了一款用于连续血压监测的穿戴式心电与脉搏信号采集装置,无袖带的测量方式让患者摆脱了束缚感和不适感,可在不影响患者日常活动的情况下进行无创血压的长时连续监测,医生可通过装置的内置TF卡将监测数据导入至连续血压无创监测分析仪中进行临床分析,为诊断提供有力依据。本文在充分了解研究背景、国内外研究现状的基础上,从理论研究、产品设计、样机测试等环节对用于连续血压监测的穿戴式心电与脉搏信号采集装置进行了设计与实现。本文的主要研究工作及成果包括以下几个方面:(1)在较为深入地了解心电信号和脉搏信号的测量原理及动态生理信号抗运动干扰技术的基础上,确定了心电电极、导联体系、脉搏传感器的选型,并对电极粘贴的体表位置、脉搏传感器以及加速度传感器的放置位置进行了研究。(2)根据市场调研及产品需求分析,设计了基于MSP430F5529微控制器的系统硬件电路,实现了光源驱动、信号调理、加速度采集、TF卡存储等功能,并进行了电磁兼容性设计;依托IAR Embedded Workbench for MSP430开发软件实现了基于MSP430F5529微控制器的信号采集、电量检测、TF卡存储等嵌入式软件功能;利用MATLAB软件实现了针对硬件采集到的动态生理信号的预处理、抗运动干扰处理以及干扰段识别与标记。(3)根据产品性能需求和功能需求,对样机进行了针对系统电压、AD性能、存储性能、电气安全、辐射发射的性能测试以及针对心电、脉搏、加速度信号采集与存储的功能测试,初步验证了样机功能。
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