基于电子皮肤的便携式心电监护系统关键技术——传感器电路的研究

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1、基于“电子皮肤”的便携式心电监护系统关键技术——传感器电路的研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：李晓凤指导教师：张思杰副教授专业：信号与信息处理学位门类：工学重庆大学通信工程学院二O一四年四月TheResearchandRealizationofKeyTechnologyofNewPortableECGMonitorBasedon‘ElectronicSkin’——TheResearchofSensorCircuitforECGSignalAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinParti

2、alFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiXiaofengSupervisedbyAss.Prof.ZhangSijieSpecialty：SignalandInformationProcessingCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着人们生活水平的提高，心血管类疾病已成为威胁人类健康和生命

3、的主要疾病之一。心电图是诊断心血管疾病的主要手段。心血管疾病在发作时具有突发性、偶然性以及高度危险性。因此，开发一种能长期、准确、实时采集心电信号的便携式心电监护仪，实现记录患者长时间、不同运动状态下的动态心电信息，对于心血管疾病预警与早期治疗，降低发病率和死亡率等具有重要作用。目前，心电信号的提取依然是研制多功能便携式心电监护仪的关键技术。家庭心电监护需要长期、连续、实时、远程监测，但市场上现有的心电监护产品很难同时完美地做到上述要求。本研究针对心电监护的实际需求，提出了一种新的心电、呼吸信号提取方法，电极不与人体皮肤直接接触，并取消

4、电极与装置之间的连接导线，使病人行动自由，皮肤不会感到不适，从而实现心电信号的长期实时监测。本文设计了一种非接触式心电、呼吸信号采集系统，该系统包括传感器电路和读取电路两部分。首先，根据心电偶极子等效模型，设计了新型电极，将作用电极、相关电极和地电极整合在一起，消除电极导线。然后，提出了一种新的心电非接触测量方法，设计一种特殊的LC振荡式传感器电路，利用变容二极管、电感线圈分别作为心电信号、呼吸信号的传感器件，该传感器电路具有仪表放大电路的特点，对共模信号有抑制作用，对差模信号有放大的作用。然后利用“电子皮肤”技术将新型电极、传感器电路

5、整合在一起，形成一种类似皮肤的薄膜片，受大气压力而黏贴在人皮肤上，不需传统的固定。最后，使用HFSS软件设计了高Q值耦合线圈。将检测到的电生理信号通过谐振耦合线圈无线传输至读取电路。读取电路把接收到的调制信号通过相位检测的方式解调出来，并通过后续滤波等方法实现心电和呼吸波信号的分离。便携式接收装置通过GPRS模块将信号远程传输到信息处理平台，通过相关的算法，实现对心电、呼吸信号的长期、实时监测。关键词：心电信号，信号提取，电子皮肤，非接触式测量，耦合线圈I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAspeople'slivingsta

6、ndardsimproves,cardiovasculardisease(CVD)hasbecomeoneofthemajordiseasesthatseriouslythreatenspeople’shealthandlife.Thecardiovasculardiseasesareoftensudden,unforeseenandhighlyrisky.Electrocardiogram(ECG)isamainmethodforcardiovasculardiseasesdiagnosis.Therefore,thedevelopm

7、entofalong-term,accurateandreal-timeportableECGmonitoraimingtosamplelong-timeECGsignalanddetectthemovementsofpatientspreciselyandexactly,playsanimportantroleinpreventingandcuringCVDatearlystageandthusdecreasingcardiacmortalityandmorbidityrates.Atpresent,theextractionofEC

8、GsignalisstillkeytechnologyfortheresearchoftheportableECGmonitor.Long-term,continual,real-timeandremote