基于ARM的家用ECG检测设备的研究与设计.docx

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1、家用小型心电监测系统摘要本文设计实现了一种心电信号检测系统。硬件上该系统基于医用心电监测仪简化而来，利用心电电极片以及三输入屏蔽导线，通过标准导线收集人体心电信号，随后利用多级放大滤波电路模块对心电信号进行处理。软件上对采集到的数据进行数字滤波，并实现了上位机的实时存储和显示功能。给出了详细的电路设计方案，完成了相关的数据测试，实现了心电信号的有效输出和显示。测试结果表明该仪器能准确反应心电波形，运动干扰识别率达到了百分之八十以上，能够较为有效的排除运动干扰，获取心电数据。本文研制的心电信号检测系统具有响应讯速、使用简单、性能牢靠、成本低廉等特点。可为用户在家庭心电监护等微弱信号采集方面提供帮

2、助。关键词：微弱信号；心电信号；标准导联；滤波放大；SmallhouseholdECGmonitoringsystemAbstractThispaperintroducesthedesignofECGsignaldetectionsystem,whichusesECGelectrodepieceandthreeinputshieldedleadtocollecthumanECGsignalbystandardlead,andthenprocessestheECGsignalbymulti-stageamplificationandfilteringcircuitmodule;givesthes

3、pecificcircuitdesignscheme,completestherelevantdatatest,andrealizestheeffectiveoutputanddisplayofECGSignaLInsoftware,thecollecteddataisfilteredbydigitalfilter,andtheuppercomputersreal-timestorageanddisplayfunctionsarerealizedbyLabVIEWsoftware.ThedevelopedECGsignaldetectionsystemhasthecharacteristics

4、offastresponse,reliableperformance,convenientuseandlowcost.ltcanprovidehelpforthemajorityofordinaryusersandfamiliesinECGmonitoringandotherweaksignalacquisition.Atpresent,thedomesticelectrocardiographonthemarketisbasedonthesimplificationofmedicalelectrocardiograph.Inordertoreducethevolume,thecomplexf

5、unctionsandcomplexoperationsaresimplified.Aimingatthissituation,thispaperdesignsasmallhomeECGinstrumentwiththenecessaryfunctionsandsimpleoperation.ThetestresultsshowthattheinstrumentcanaccuratelyreflecttheECGwaveform,andtherecognitionrateofmotioninterferenceismorethan80%.ltcaneffectivelyeliminatethe

6、motioninterferenceandobtainECGdata.Keywordsiweaksignal;ECGsignal;standardlead;filteramplification目录1前言.1.1 家用心电检测系统的目的、意义及应达到的技术要求12家用心电监测系统62.1 设计原理62.2 方案选择72.2.1 分析问题72.2.2 设计过程83总结143.1 本设计工作总结143.2 本设计的不足14参考文献15谢辞15附录171刖百家用心电检测系统是供患者家居使用实时检测记录心电信号的设备，具有体积小巧，待机时间长，监控数据准确等特点。这个设计的目标是想让患者在不动的情况下

7、进行心电检测，帮助使用者做一些帮助性的诊断，而且还可以随时的检查血氧浓度，在当代医学由防治向预防过程中，越来越多的人开始尝试去使用家用式心电仪，所以这个系统的研制起到了对于医疗行业与病人有着非常关键的作用。在临床医学中，医生通过检查心电图诊断心血管疾病的，可以为心血管疾病的预防与治疗提供客观指标，在各个医疗场所的应用十分普及。反映心脏生物电的产生、传导和恢复这一过程的变化就是ECG,是一种很重要的心电信号技术。1.1家用心电检测系统的目的、意义及应达到的技术要求1.L1研究意义心电检测系统的肩负着预防和治疗心血管疾病的千钧重负。在预防方面，家用心电检测系统能使家庭中潜在的心血管疾病风险无所遁形

8、，另一方面，在治疗上，医院的大型心电检测系统体积较为庞大，虽然数据准确，但是其优点无法掩盖住其缺点，过于庞大的体积限制了其走向使用者的家中，无法让其的守护延伸到使用者的家中，而家用心电监测系统却不一样，者可以使用者在家中享受全方位的保护，为使用者撑起一把结实的保护伞，掌握使用者的实时心率。在查阅各类文献资料后，我们发现其实防治心血管疾病最为重要的帮助手段还是平时的锻炼和预防。可以为老年患者与术后的病人最需要的稳定期内，长期进行心电图检测并及时发现心电图为医生诊治提供可靠依据，极其有利于为其制定更有效的康复计划；在室外急救过程中，及时了解被救者患者的体征有助于制定有效的抢救方案，最大限度地挽救伤

9、员的生命，医学界专业人士可以通过研究心电信号的特点和规律，早期预测和诊断疾病。医学实践表明，对于突发性心律失常的患者，如果能尽早发现心律失常及时采取抢救措施，70肮80%的患者能避免死亡。所以，准确的心电图的提取与分析为医生提供了有效的辅助诊断方式和方法。心脏病是常见的多发性慢性病，病情隐蔽，发展缓慢，发病风险高，特点是长期以来一直对人体健康构成威胁，特别是对老年患者危害极大，及时发现和治疗预防对于减少心血管疾病的危害、对患者的治疗和康复具有重要意义。心电图是心脏病的发现改善的重要手段，而传统的心脏检查是在医院进行的，所以有以下两个问题：1、由于心电图检查费用高，有些病人不可能随时做心电图检查

10、。2、患者在医院容易产生心理压力，导致心电图异常，导致误诊。因此，研究和开发家庭心电检测系统具有价格低廉、操作简单等优点，对家庭患者具有重要意义。家庭心电检测系统可以使患者在家中完成传统的心电检测，可实现波形参数检测和心率测量，自动诊断功能可分析当前患者的身体状况，提出诊断意见。家庭心电图检测系统主要适用于术后在家康复和先天性心脏病患者、老年人和健康人的家庭健康检查。L1.2防治意义根据世界卫生组织（WHo）2019年统计报告，全世界每年约有1650万人死于心血管疾病，平均每天有超过4.5万人因为心血管疾病而丧命。中国心血管病报告2019指出，我国心血管疾病病患现存约3.05亿人，每年约有40

11、0万人死于心血管疾病，由于有着庞大人口基数和心血管病逐年增高的态势，如今对心血管疾病的提前防控和医治在我国显得及其重要，并且中老年人来说，有效的防止心血管疾病的出现对于减轻我国医疗保健体系的负担来说是非常重要的，但是如今随着我国越来越严重的老龄化形势，越来越多在家中独自生活的老年患者，这导致了一种非常可怕的情形，那就是当老年患者出现心血管疾病的预兆时，没有人能够帮助他们，导致他们难以得到及时有效的救治。如今，即使随着科技的快速发展，人们的生活水平得到了快速提高，但是人们对于心血管疾病的普遍认知任然是生病以后才去做各项检查，对于医疗保健的常识没有一个正确的认知，于是即使在日常生活中存在各种各样的

12、危险，人们也对此一无所知。而这就是家用心电检测系统的意义一一使生活中心电图排查常态化，并致力于令潜在风险无处遁形。1.L3市场意义从90年代至今，心电检测仪庞大的身躯日渐缩小，其原因正是因为科技的发展使得单片机技术日新月异，并且技术的发展使得心电监测仪逐步走入家家户户之中，其价格的压缩使得普通人也逐渐能够承担，于是乎，时代的变化让心电检测仪不仅能在医院使用，也能千家万户使用，可以让在家中也能实现提前预知身体状况。如今随着时代的一步步发展，而且随着ARM单片机功能越来越强大和多样化，今天心电监测仪即将迎来全新的变化。具有完善网络功能和智能诊断服务的心电检测系统才是市场的宠儿。早在90年代，国际上

13、心电监测系统早已发展成熟，由于发达国家对市场的长期垄断，使得我国国产心电监测系统的发展较晚缓慢，但随着人均gdp的提高，人民的生活逐渐走向小康，走向富裕，越来越多的市场需求使得国产医疗仪器在21世纪第二个10年的发展势头无比迅猛。国内医疗仪器市场在2012年比上一年增长22.3%,规模高达410.1亿元。而在这些数据当中，占比达到最大的部分是小型的家用医疗仪器部分，市场规模仅仅在2013年便超过176亿元，在2012年的规模上足足再增加上25%,而20072012年这几年的年均复合增长率高达27%。在2014-2018年期间，维持着急速增加的中国医疗器械市场规模更是一飞冲天。根据2019年最新

14、中国医疗器械蓝皮书的报告，2017年中国医疗器械市场规模达4450亿元，增速为20.3%。到2018年这规模进一步突破5000亿元，预计2019年我国医疗器械市场规模将近6500亿元。市场规模一金一向比增长率图1.1中国医疗器械市场规模情况而让国内医疗仪器市场跨越式发展的原因主要是由这儿个因素构成的，一是人口问题的内在推动，全球老龄化问题迫在眉睫，根据世界健康医疗基金组织推测，全球平均老龄化率已达到百分之10以上，据其推测，全球将于2050年上升到每5人中有1人，而在中国，老龄化率到时将高达百分之30以上。我国即将面临着前所未有的挑战。根据数据显示，我国的老龄化人口截止至2019年底为2.5亿

15、，占总人口百分之17.8。人口老龄化固然是挑战，但同时也是一个产业的机遇，因为是我国最主要的养老方案是目前依旧是让老年人宅在家养老，而作为老年人，使用家用心电检测仪成为了他们最稳妥安全的方案。二是经济发展的外在带动。经查阅资料可得出，2019年中国gdp接近100万亿元，增长率稳中有进，同上年比增加了百分之6.1。同年我国城镇居民人均可支配收入实际增长9.8%,农村居民人均纯收入实际增长11.3%,均高于全年7.8%的GDP增速。而由于逐渐增加的居民收入，这表现出一种现象，那就是居民购买力日渐增加，逐渐增强。一些普通的家用医疗仪器再也不是承受不起的支出了。而在最后，随着时代的加速发展，人们所承

16、受的工作压力比起过去大大增加。即使快速的城市化过程大大增加了人类的生存质量，但这种情况并不能让所有人满意，因为这样也带给我们人类一些都市生活病。根据我们查阅到的世卫组织（WHO）的详细报告，我们可以得知目前国际世界中有大部分的人都处在一类亚健康的情况，对于仅仅是否得病这个问题都市人们不再关心，越来越关心自己的健康状态，而在家用医疗器械的帮助下，他们足不出户便可获知自己身体各项指标是否正常，免去医院排队的垃圾时间，这种及时与方便的特性使都市人们乐于投入资金用来购买家庭医疗器械。1.1.4设计目的读心电图是目前常用的心血管病诊断中最普遍的方法，读心电图能最为非常清晰的反馈心电的信号，从而对使用者的身体情况和各种心电数据有一个较为全面的看法。在查阅了各式各样的文献。和研究资料后可以得出一个结论，那就是当人发生非常明显的心电信号异常时有一定可能是处于心脏病猝死的早