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心血管方面的慢性疾病已成为威胁人类健康的主要疾病,心脏病是造成人类死亡的三大疾病(心脏病、脑血管病和癌症)之一,由于心脏病的发病有很大的偶然性和突发性,开展可穿戴式动态连续监测非常必要,现有的Holter心电图机只能监测心脏的电学性能,无法对心脏的泵血能力进行动态监测,此外,由于人的生理参数在不同的运动状态下具有不同的参考值,为了克服现有系统的不足,本文提出了一种可以同时监测用户心电、心阻抗、呼吸、体温和运动状态的可穿戴式、低功耗、多功能集成的监测传感器系统,能准确地反映用户在不同运动状态下的心脏电学传导性能和机械泵血性能。 在利用传统Kubicek胸腔模型进行心阻抗测量时,由于血液电阻率ρ和基础阻抗Z0被当作定值处理,忽略了ρ本身是一个随血流变化的变量,从而造成计算值和真实值之间存在较大的偏差,本文根据血流动力学原理新建的Kubicek胸腔模型推导出的每搏量估算公式更加精确。针对呼吸干扰比心阻抗信号强,易对心阻抗的监测产生同频带干扰甚至淹没心阻抗信号的技术难点,本文提出了两种新的解决方案,并分别研制出了腰带式和胸贴式两种可穿戴式心电心阻抗集成监测传感器系统。在腰带式心电、心阻抗监测方案中,提出了新的电极分布方案,将检测电极和激励电极分别置于胸前和背后,与传统的电极位置分布相比,不仅显著降低了呼吸阻抗对心阻抗的干扰,而且把心阻抗监测电极数量减少了一半;在胸贴式监测方案中,提出了十字形电极分布方案,通过增加一路阻抗采集通道,从竖直方向提取心阻抗信号,而从水平方向提取呼吸阻抗信号,同时避免了导联线的束缚,大大提高了监测的舒适度。可穿戴式心电心阻抗集成监测传感器系统的加速度、角速度监测功能可以准确反映出心电和心阻抗监测时被监护者的运动强度和运动状态信息,便于医生做出准确的诊断。监测系统采用蓝牙低功耗技术,同时将无线通信模块作为系统的微控制器,将监测系统的功耗降低至10.25mA,也大大地减小了监测系统的体积和重量。 根据国家计量检定规程对可穿戴式心电心阻监测系统的关键性能进行了综合测试。测试结果表明监测系统的性能完全符合国家标准中的相关指标,确保了采集到的数据具有一定的临床诊断价值。