基于STM32的心电监测无线节点研究与设计文献综述
一、研究背景及应用
随着科技的发展,人们生活质量的提高,以及我国医学的提升。人们越来越重视身体健康,其中心脏病是人们关注的焦点。根据《2020年中国健康大数据》,平均每30秒,至少有一个人死于心脑血管疾病,中国因疾病而导致生产力丧失,最近10年造成5500亿美元的经济损失。根据国家卫生健康委卫生发展研究中心张毓辉等在本刊发文指出,2017年,我国心脑血管疾病治疗总费用达5406 亿元,居各类疾病费用首位,占疾病治疗总费用的17%,相当于0.66%的国内生产总值(GDP)。冠心病、原发性高血压、脑梗塞消耗了我国2/3的心脑血管疾病治疗费用。因此怎么减少心脑血管疾病成为大家研究的重点。心脏病有一个特点发作快,抢救时间短,而且心脏疾病早期没有明显的征兆,在常规的心电图中很难检测到心脏疾病。STM32的出现给研究人员提供了一个新的选择。
STM32系列是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式芯片。主流产品为STM32F0、STM32F1、STM32F3。本次我们使用的是STM32F1, 拥有一流的外设包括1mu;s的双12位ADC,4兆位/秒的UART,18兆位/秒的SPI,18MHz的I/O翻转速度。低功耗包括在72MHz时消耗36mA(所有外设处于工作状态),待机时下降到2mu;A,ARM32位Cortex-M3 CPU,最高工作频率72MHz,1.25DMIPS/MHz。单周期乘法和硬件除法。片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。上电复位(POR)、掉电复位(PDR)和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振。串行调试(SWD)和JTAG接口,12通道DMA控制器。支持的外设:定时器,ADC,DAC,SPI,IIC和UART3个12位的us级的A/D转换器(16通道):A/D测量范围:0-3.6V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器。
心电图是反映心脏跳动时产生的电信号,可以把电信号给记录下来,成为心脏病的诊断和预测的一种方法。病房中的心电监测仪虽然能实时监测心电电波,但是只能监测人们静态下的心脏情况,况且人们不可能一直住在医院,人们需要生活,需要工作。因此人们需要一款便携的,24小时监测的心电监测节点。
二、国内外研究概况
国外现状:
英国生理学家Einthove在1887年用毛细管静电计记录了心动电流图。为了得到更准确的心电图信息,从1895年开始他展开了对心脏动作电流的研究,并在德bull;阿森瓦尔氏的镜影电流计基础上,改进了其设计方法,提高了心电图的质量。其在 1903 年设计了弦线式电流计,该弦线式电流计采用了新的设计方法,利用极细的镀银石英丝代替动圈,并通过反射镜记录心动电流,解决了以前测量设备的惰性大,记录误差大以及需要繁琐的数学计算等缺点。同年,他又制定了标准测量单位,即心电图的影线在纵坐标上波动 1cm,代表 1mV 的电位差,在横坐标上移动 1cm 为 0.4 秒。这种方法简单直观,并采用 P、Q、R、S、T 等字母标出心电图上的各波,这种标记方法一致沿用至今。同时制定了三种标准异联系统。在 1912 年他深入研究了正常心电图的波动范围后,提出了著名的“爱因托芬三角”理论。总之他对心电图的创立及发展有着不可磨灭的贡献,被尊称为“心电图之父”,1924 年 Einthoven 教授获得了诺贝尔生理学和医学奖。
国内现状:
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