基于A(yíng)ndroid的低功耗移動(dòng)心電監控系統的設計方案

　　1.引言

　　隨著(zhù)當前信息技術(shù)和醫療水平的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的人們對個(gè)人及家庭的健康護理提出了更高的要求，希望能夠隨時(shí)了解自己的身體健康狀況，并盡早發(fā)現病癥、解決問(wèn)題。目前傳統的Holter系統體積大，使用不便的缺點(diǎn)也給人們的日常使用帶來(lái)了很大不便。因此，利用最新的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)與微處理器技術(shù)，設計實(shí)現一個(gè)可長(cháng)期在線(xiàn)且具有無(wú)線(xiàn)移動(dòng)監控能力的移動(dòng)心電信息采集監控系統具有很高的實(shí)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。

　　本文通過(guò)研究人體心電信號的各項主要特征和實(shí)際監測應用需求，設計開(kāi)發(fā)了一套無(wú)線(xiàn)傳感心電信息監測系統，該系統通過(guò)嵌入內衣穿戴的智能電極對心電信號進(jìn)行采集處理，并通過(guò)目前已成為移動(dòng)設備標配的藍牙無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )將心電數據發(fā)送至Android智能監控終端進(jìn)行接收數據的存儲、管理和分析。

　　2.系統設計的總體結構

　　系統總體結構框圖如圖1所示，包括嵌入內衣的心電圖導聯(lián)、智能電極信號處理電路模塊、以及配置有藍牙的智能Android終端應用，其中智能電極信號處理模塊包括模擬信號調理電路、微處理器電路和無(wú)線(xiàn)藍牙網(wǎng)絡(luò )模塊以及可在模塊上擴展體溫傳感器和血氧探頭等，進(jìn)而擴展生命健康監測參數。

　　圖1 系統總體結構

　　本系統首先將嵌入內衣的導聯(lián)電極采集的心電信號送往智能電極中信號處理電路模塊中，由模擬信號調理電路進(jìn)行濾波放大。

　　信號經(jīng)調理之后經(jīng)A/D轉換送給主控微處理器分析預處理。之后經(jīng)無(wú)線(xiàn)藍牙網(wǎng)絡(luò )通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道送給配置有藍牙的智能Android終端應用進(jìn)行診斷分析以及監控顯示。當發(fā)現異常時(shí)，終端應用發(fā)出警報并可將結果通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至遠程醫療中心。

　　由于智能電極中模擬信號調理電路不是本文對系統設計所要重點(diǎn)闡述的部分，所以本文主要對數據分析預處理、無(wú)線(xiàn)藍牙通信和Android終端應用程序設計做介紹。

　　3.智能電極控制軟件設計

　　本系統采用TI公司MSP430G2553超低功耗微處理器構建中心處理單元。MSP430單片機在低功耗方面表現出色，支持快速休眠，大量節省系統能耗，并且在惡劣條件下工作性能穩定。所采用的G2553型號單片機加載有自主設計的危急特征提取算法，能夠滿(mǎn)足設計的需求。

　　如圖2所示為智能電極控制軟件流程圖。

　　圖2 智能控制軟件流程圖

　　主要過(guò)程為在信號調理電路預處理心電模擬信號之后，超低功耗微處理器通過(guò)內置的10位AD轉換模塊(采樣精度為3mV)對模擬數據進(jìn)行采集和轉換，采樣周期為5ms，并將轉換后的數據取高8位后通過(guò)與異步串口(UART)交由藍牙模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)藍牙網(wǎng)絡(luò )發(fā)出。