[發明專利]一種低功耗心率監測儀及其監測方法

無效

• 申請號: 201410559968.8
• 申請日: 2014-10-18
• 公開（公告）號: CN104305985A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 李超豪;黃仲毅;童信瀚
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

????本發明涉低功耗心率監測儀領域，尤其涉及一種低功耗心率監測儀及其監測方法。

背景技術

心率監測是生活中和臨床上常用的，它在運動強度檢測、體質檢測、疾病診斷等方面有重要用途。心電波形則有更大的臨床價值。如果能夠把心率和心電的數據收集起來，做長期的分析，則有更大的臨床和科研價值。但是，由于心電信號是低信噪比的周期性微弱信號，在采集過程中容易受到儀器、人體等方面的影響，并混有很強的工頻干擾，所以需要有一定提取能力的信號提取電路。

現有的市售心率檢測儀，往往功能單一，缺乏心率之外的一些實用的附加功能；數據只能顯示而不能傳輸或記錄，適用范圍窄；若實現較多功能，則功耗又容易偏高。因而開發一種能克服上述缺點的心率監測儀是很有價值的。

發明內容

????本發明所要解決的技術問題在于提供一種便攜、日用的低功耗心率監測儀，更適用于人們平時日常健康測量監控所需。該低功耗心率監測儀結構簡單，可通過操控顯示器旁的三個按鈕進行監測功能的切換，向用戶提供心率實時次數、心率30秒平均次數、心電波形、ST波間隔、心率過低或過高提醒等多種

實用功能。

????本發明的技術方案如下：

????低功耗心率監測儀包括三運放五級低功耗心電提取電路、單片機?、顯示模塊、低功耗藍牙芯片模塊和移動端,連接人體的I導聯線套在三運放五級低功耗心電提取電路的銅針上，三運放五級低功耗心電提取電路的輸出級與單片機通過杜邦線相連,?單片機處理后的心電參數與波形，一方面展現在顯示模塊上，另一方面通過串口或藍牙模塊傳送心電參數與波形至移動端。

所述的單片機為MSP430F5529單片機，顯示模塊是Nokia5110顯示模塊，低功耗藍牙芯片模塊是CC2540/2541低功耗藍牙芯片模塊。

所述的三運放五級低功耗心電提取電路包括順次相連的電源轉換模塊、差分放大電路模塊、1Hz高通濾波模塊、100Hz低通濾波模塊、50Hz工頻陷波模塊和放大與電平抬升模塊。

所述的電源轉換模塊采用TPS60400充電泵電壓反向器，差分放大電路模塊中的運放采用的是INA126差分儀表放大器，100Hz低通濾波模塊采用的運算放大器是OPA227運算放大器，放大與電平抬升模塊采用的運算放大器是OPA333運算放大器。

所述的100Hz低通濾波模塊采用的是二階有源巴特沃斯濾波器，1Hz高通濾波模塊采用的是一階無源巴特沃斯濾波器，50Hz工頻險波模塊采用的是無源雙T型陷波濾波器。

所述的MSP430F5529超低功耗單片機的軟件處理包括計時與采樣、50Hz數字濾波、差分法R波檢測、即時心率和平均心率的計算、R波檢測閾值自學習、系統初始化設定與低功耗控制、按鍵檢測、ST波間隔檢測、液晶驅動、心率界面與心率輸出、波形界面顯示和報警界面顯示、設定界面的顯示、報警燈開關設定、背光開關設定、UART串口發送開關設定、UART串口數據編碼、UART串口數據發送至低功耗藍牙芯片模塊。

所述移動端APP/HeartRate能接收低功耗藍牙芯片模塊發送的數據、進行數據解碼、顯示即時心率、平均心率、ST間隔數據和心電波形。

所述低功耗藍牙芯片模塊與移動端APP進行數據傳輸是基于藍牙4.0協議。

所述心率監測儀的低功耗心率監測方法，其特征在于利用I導聯線提取I導聯心電信號，經過三運放五級低功耗心電提取電路進行前置信號處理，進行心電信號的放大、濾波與電平抬升，然后將電路輸出信號傳入單片機，單片機采用500次/s的采樣頻率，帶有按鍵檢測，并對輸入的心電信號進行50Hz數字濾波，單片機利用差分法R波檢測來進行心率計算，于顯示屏上進行波形與數據的顯示，最后通過低功耗藍牙芯片模塊，將心電參數與心電波形傳輸到移動端APP顯示。

所述心率監測儀的低功耗心率監測方法中按鍵檢測通過P1.2（主按鍵），P1.3和P1.4（兩個輔助按鍵）的中斷來完成。按鍵按下時相應IO口接地，產生下降沿中斷。之后立即將中斷標志復位，將按鍵按下信息保存到中間變量中，處理完按鍵后再把中間變量復位。

所述心率監測儀的低功耗心率監測方法中計時通過MSP430自帶的Timer_B計時器實現的，每1/500s，通過定時器中斷喚醒低功耗模式LPM0狀態下的MCU來工作。用一個計時變量從0到29999循環增計數，獲得1分鐘內的時間。

所述心率監測儀的低功耗心率監測方法中R波檢測是利用心電波形中R波上升沿比其他波形上升沿陡峭許多的特點，采用二階差分法來檢測心電波形中的R波。