《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于可穿戴傳感器的實(shí)時(shí)心電檢測(cè)方法研究
信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全
孟 瑤
(遼東學(xué)院 信息工程學(xué)院,遼寧 丹東118000)
摘要: 為了實(shí)時(shí)監(jiān)控人體的心電信號(hào),以胸帶作為穿戴載體,設(shè)計(jì)一個(gè)可穿戴心電檢測(cè)系統(tǒng)。內(nèi)嵌于胸帶的心電傳感器采集佩戴者心電信號(hào),通過(guò)藍(lán)牙傳輸至移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)及心率的實(shí)時(shí)顯示。所實(shí)現(xiàn)的心電檢測(cè)算法基于自適應(yīng)閾值,檢測(cè)心電信號(hào)的R波并計(jì)算實(shí)時(shí)心率。設(shè)計(jì)和實(shí)施了實(shí)地實(shí)驗(yàn)以檢測(cè)系統(tǒng)和算法性能。結(jié)果表明,心率檢測(cè)算法的R波檢測(cè)錯(cuò)誤率為-1.99%,較好地適應(yīng)了可穿戴心電傳感器采集的信號(hào)。
中圖分類號(hào): TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: ADOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.012
引用格式: 孟瑤. 基于可穿戴傳感器的實(shí)時(shí)心電檢測(cè)方法研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2021,40(4):75-79.
Study of real-time electrocardiogram detection based on wearable sensors
Meng Yao
(School of Information Engineering,Eastern Liaoning University,Dandong 118000,China)75
Abstract: In order to monitor the electrocardiogram(ECG) of human body in real time, a wearable ECG detection system is designed using a chest strap as the wearable carrier. The ECG sensors embedded in the chest strap collects the weare′s ECG signal and transmits it to the mobile application via Bluetooth. The application displays real-time ECG signal and heart rate. The implemented ECG detection algorithm detects the R wave of ECG signal based on adaptive threshold, and calculates real-time heart rate. A field experiment is designed and conducted to evaluate the performance of the system and algorithm. The results show that the error rate of R wave detection is -1.99%, which is suitable for the signal collected by the wearable ECG sensors.
Key words : wearable computing;smart sensor;electrocardiogram detection

0 引言

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和人們對(duì)高質(zhì)、高效保健的更多需求,可穿戴傳感器技術(shù)在健康監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用備受關(guān)注[1]??纱┐鹘】迪到y(tǒng)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備的局限性,提供有關(guān)個(gè)人的長(zhǎng)期健康狀況反饋,乃至健康威脅警報(bào)[2],因此有望變革醫(yī)療保健,實(shí)現(xiàn)對(duì)健康隱患的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決、疾病的有效預(yù)防以及慢性病的更好理解和自我管理[3]。

該類系統(tǒng)通常使用集成在可穿戴設(shè)備中的微型傳感器來(lái)測(cè)量諸如心電圖(ECG)、血壓、活動(dòng)、溫度等生物信號(hào),并據(jù)此反饋與佩戴者及其所處環(huán)境相關(guān)的生理和情境信息[4],其強(qiáng)調(diào)低生理負(fù)荷甚至無(wú)負(fù)荷的信息采集,對(duì)機(jī)體的日?;顒?dòng)基本沒(méi)有干擾,可應(yīng)用于臨床監(jiān)護(hù)、家庭保健、體育訓(xùn)練等領(lǐng)域[5]。例如,劉遠(yuǎn)柯[6]針對(duì)老年人的日常監(jiān)護(hù),設(shè)計(jì)了一套人體生理信息及姿態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了心電、心率、體溫和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并提供心電異常和意外跌倒的識(shí)別與報(bào)警;洪巖等[7]設(shè)計(jì)了應(yīng)用于智能服裝的人體生理指標(biāo)與服裝微氣候監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其通過(guò)體溫和心率反映人體的生理狀況,通過(guò)濕度和溫度了解身體舒適度;李正明等[8]設(shè)計(jì)了一種生理健康監(jiān)控系統(tǒng),采用溫度、脈搏等傳感器進(jìn)行前端感知,利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)與智能手機(jī)終端的通信,智能手機(jī)接收、處理和存儲(chǔ)生理參數(shù),并通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)向監(jiān)護(hù)人和醫(yī)療組織提供數(shù)據(jù)監(jiān)控;李金明[9]設(shè)計(jì)了一種多參數(shù)心臟遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),采集單元負(fù)責(zé)信號(hào)采集和藍(lán)牙通信,Android客戶端實(shí)現(xiàn)心電、心音和脈搏信號(hào)的波形顯示、存儲(chǔ)、刪除及上傳,云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)三種生理信號(hào)的云端存儲(chǔ);占峰松[10]設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一款可穿戴心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)和處理心電信號(hào),對(duì)其進(jìn)行特征提取和參數(shù)計(jì)算,并基于預(yù)置或自定義規(guī)則實(shí)時(shí)檢測(cè)心電異常;李潤(rùn)川等[11]設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一款健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其借助可穿戴心電檢測(cè)儀采集心電信號(hào),傳輸至云平臺(tái)供醫(yī)生查看和診斷,并將結(jié)果派發(fā)給手機(jī)端顯示;高鵬彪[12]設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種可穿戴健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可檢測(cè)人體血壓、體溫、心率、體脂率等生物信號(hào),并通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)移動(dòng)端通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。




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孟  瑤

(遼東學(xué)院 信息工程學(xué)院,遼寧 丹東118000)


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