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快节奏的生活往往使得当代人的生活压力增大,养成各种不良习惯从而引发心脑血管疾病。心脏病具有隐蔽性高、突发性强的特点,而且在发病前期,心率往往有明显异常的征兆,如不及时医治,就错过了最佳诊断时间。根据医学研究表明,体温的变化对心率有直接影响,体温高低与心率快慢呈线性关系。对于预防心血管疾病,可采取的有效措施就是体温和心率的双重监控,这些生理指标直接反应身体的健康状况,在临床医学上具有重要意义。
针对以上的情况,本文设计并实现了可实时监测心电与体温的采集系统。该系统包括了柔性电极模块、温度传感集成电路模块、心电采集模块,本设计完成主要工作如下:
(1)柔性电极模块:通过分析多种柔性衬底材料的性能及特性,深入研究了皮肤与电极接触阻抗的电学原理,详细阐述了刚、柔性电极在采集信号时的区别,并根据奈奎斯特采样原理对电极进行了尺寸的设计,最后基于微机电系统加工工艺在PEN衬底上实现了柔性电极的制作。
(2)温度传感集成电路模块:以CMOS集成电路原理进行设计,通过电路软件仿真,得出当温度范围在-30~125℃时,感温系数为5.9mV/℃,并完成了此模块的集成电路版图设计。此版图可以封装成一块芯片作为温度传感器使用,也可以移植应用到片上温度检测和其他需要温度感知的集成电路中。
(3)心电采集模块:通过BMD101心电处理芯片对信号进行滤波、放大和模数转换;配置蓝牙模块进行无线数据传输;经过系统整合,将采集电路集成在PCB板上进行系统验证,实现了心电信号的实时采集。
经测试,整体采集系统可以采集到高质量的心电信号,验证了心电采集系统的精准性与可行性。本设计是基于Tanner L-edit设计柔性电极;利用LTspice软件进行温度传感器电路仿真;基于Linux操作系统,利用Cadence virtuoso软件绘制温度传感集成电路版图;基于Altium Designer软件进行心电采集电路的原理图与PCB设计。将心电采集系统进行测试,验证了整体系统的准确性和实用性。
针对以上的情况,本文设计并实现了可实时监测心电与体温的采集系统。该系统包括了柔性电极模块、温度传感集成电路模块、心电采集模块,本设计完成主要工作如下:
(1)柔性电极模块:通过分析多种柔性衬底材料的性能及特性,深入研究了皮肤与电极接触阻抗的电学原理,详细阐述了刚、柔性电极在采集信号时的区别,并根据奈奎斯特采样原理对电极进行了尺寸的设计,最后基于微机电系统加工工艺在PEN衬底上实现了柔性电极的制作。
(2)温度传感集成电路模块:以CMOS集成电路原理进行设计,通过电路软件仿真,得出当温度范围在-30~125℃时,感温系数为5.9mV/℃,并完成了此模块的集成电路版图设计。此版图可以封装成一块芯片作为温度传感器使用,也可以移植应用到片上温度检测和其他需要温度感知的集成电路中。
(3)心电采集模块:通过BMD101心电处理芯片对信号进行滤波、放大和模数转换;配置蓝牙模块进行无线数据传输;经过系统整合,将采集电路集成在PCB板上进行系统验证,实现了心电信号的实时采集。
经测试,整体采集系统可以采集到高质量的心电信号,验证了心电采集系统的精准性与可行性。本设计是基于Tanner L-edit设计柔性电极;利用LTspice软件进行温度传感器电路仿真;基于Linux操作系统,利用Cadence virtuoso软件绘制温度传感集成电路版图;基于Altium Designer软件进行心电采集电路的原理图与PCB设计。将心电采集系统进行测试,验证了整体系统的准确性和实用性。