基于Android的低功耗移動心電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　1.引言

　　隨著當(dāng)前信息技術(shù)和醫(yī)療水平的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，越來越多的人們對個(gè)人及家庭的健康護(hù)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(xiàn)病癥、解決問題。目前傳統(tǒng)的Holter系統(tǒng)體積大，使用不便的缺點(diǎn)也給人們的日常使用帶來了很大不便。因此，利用最新的無線傳感網(wǎng)與微處理器技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)可長期在線且具有無線移動監(jiān)控能力的移動心電信息采集監(jiān)控系統(tǒng)具有很高的實(shí)用價(jià)值和市場潛力。

　　本文通過研究人體心電信號的各項(xiàng)主要特征和實(shí)際監(jiān)測應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套無線傳感心電信息監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過嵌入內(nèi)衣穿戴的智能電極對心電信號進(jìn)行采集處理，并通過目前已成為移動設(shè)備標(biāo)配的藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將心電數(shù)據(jù)發(fā)送至Android智能監(jiān)控終端進(jìn)行接收數(shù)據(jù)的存儲、管理和分析。

　　2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，包括嵌入內(nèi)衣的心電圖導(dǎo)聯(lián)、智能電極信號處理電路模塊、以及配置有藍(lán)牙的智能Android終端應(yīng)用，其中智能電極信號處理模塊包括模擬信號調(diào)理電路、微處理器電路和無線藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)模塊以及可在模塊上擴(kuò)展體溫傳感器和血氧探頭等，進(jìn)而擴(kuò)展生命健康監(jiān)測參數(shù)。

　　圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)首先將嵌入內(nèi)衣的導(dǎo)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(diào)理電路進(jìn)行濾波放大。

　　信號經(jīng)調(diào)理之后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送給主控微處理器分析預(yù)處理。之后經(jīng)無線藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)通過無線信道送給配置有藍(lán)牙的智能Android終端應(yīng)用進(jìn)行診斷分析以及監(jiān)控顯示。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，終端應(yīng)用發(fā)出警報(bào)并可將結(jié)果通過移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)程醫(yī)療中心。

　　由于智能電極中模擬信號調(diào)理電路不是本文對系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要重點(diǎn)闡述的部分，所以本文主要對數(shù)據(jù)分析預(yù)處理、無線藍(lán)牙通信和Android終端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)做介紹。

　　3.智能電極控制軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用TI公司MSP430G2553超低功耗微處理器構(gòu)建中心處理單元。MSP430單片機(jī)在低功耗方面表現(xiàn)出色，支持快速休眠，大量節(jié)省系統(tǒng)能耗，并且在惡劣條件下工作性能穩(wěn)定。所采用的G2553型號單片機(jī)加載有自主設(shè)計(jì)的危急特征提取算法，能夠滿足設(shè)計(jì)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

　　主要過程為在信號調(diào)理電路預(yù)處理心電模擬信號之后，超低功耗微處理器通過內(nèi)置的10位AD轉(zhuǎn)換模塊(采樣精度為3mV)對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換，采樣周期為5ms，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)取高8位后通過與異步串口(UART)交由藍(lán)牙模塊通過無線藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。