胎兒監(jiān)護是目前保障圍產(chǎn)期孕婦和胎兒安全、實現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育的重要手段,已在國內(nèi)外臨床得到普遍運用。胎兒心電是心臟活動的源發(fā)性信號,胎兒出現(xiàn)異常時,胎兒心電圖形態(tài)的變化比心音、心動等發(fā)生的更早、更迅速,在臨床胎心監(jiān)護中具有重要的應用價值。隨著新一代技術的不斷發(fā)展,3G、4G和wifi等技術的不斷普及,移動醫(yī)療和遠程醫(yī)療等的飛速發(fā)展,人們對監(jiān)護終端的便攜和移動性提出了更高的要求。本文設計開發(fā)了“胎兒心電信號采集端”與“iOS系統(tǒng)智能設備APP”一體的智能信息化孕婦產(chǎn)前監(jiān)護系統(tǒng),基于嵌入式采集端與iOS智能設備端等多終端實現(xiàn)了對胎兒心電信號的長時間持續(xù)高精度采集和隨時隨地遠距離監(jiān)測,實現(xiàn)了胎兒心電信號的可靠提取。本論文主要工作如下:(1)胎心電基本理論和國內(nèi)外進展分析等。通過了解胎心電的基本理論,分析胎心電的具體特征,以及國內(nèi)外相關進展,從而確立了本文系統(tǒng)方案以及為后續(xù)工作提供理論基礎。(2)胎心電采集端硬件設計。以胎心電的特征分析為依據(jù),分析了設計相應需求,對硬件模塊進行了選型。在確定Mini2440為主開發(fā)平臺,以及ADS1298為前端模擬芯片后,針對兩者特性設計實現(xiàn)了LCD外圍電路的還原、電源電路設計、ADS1298外圍電路的設計以及前端的預處理電路的設計。(3)胎心電采集端軟件設計。采用Linux3.19.2內(nèi)核,搭建了胎心電嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境。通過分析該內(nèi)核的SPI驅動架構,設計了滿足需求的ADS1298驅動。然后利用該驅動提供的接口,設計了相對應的Qt界面應用程序,可實現(xiàn)個人資料的顯示、數(shù)據(jù)的波形顯示、歷史記錄的回放、數(shù)據(jù)的上傳與本地存儲等功能。(4)胎心電iOS端軟件設計開發(fā)。通過分析用戶需求,設計了iOS客戶端的整體架構,iOS客戶端主要是輔助作用起到監(jiān)察與評估作用。其功能與采集端類似,實現(xiàn)胎心電數(shù)據(jù)的顯示存儲以及個人資料的編輯等功能。(5)胎心電提取算法的確定與實現(xiàn)。由于導聯(lián)采集的數(shù)據(jù)為混合數(shù)據(jù)并不能得到純凈胎心電數(shù)據(jù),通過分析胎心電與母體心電的特征區(qū)別確定算法,并集成到嵌入式軟件中,最后利用MATLAB驗證算法的可行性。通過上述工作設計的胎心電采集分析儀器系統(tǒng)滿足目前移動醫(yī)療設備理念,具備采集數(shù)據(jù)實時精確、操作簡單易懂、數(shù)據(jù)多方共享等特點,完全符合目前胎兒監(jiān)護系統(tǒng)的要求。
【學位單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH789
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 胎心監(jiān)護的發(fā)展與現(xiàn)狀
    1.3 本文的章節(jié)安排
第二章 相關研究理論知識
    2.1 胎心電研究介紹
        2.1.1 心電圖的來源與意義
        2.1.2 胎心電的特征分析
    2.2 胎心電分離相關處理技術
        2.2.1 盲信號分離技術
        2.2.2 獨立分量分析（ICA）
        2.2.3 Fast ICA算法
第三章 胎心電采集系統(tǒng)硬件設計
    3.1 硬件系統(tǒng)方案設計
    3.2 MCU硬件平臺
        3.2.1 S3C2440A處理器與Mini2440開發(fā)板介紹
        3.2.2 LCD外圍電路還原
    3.3 前端模擬采集模塊
        3.3.1 前端采集芯片的選型
        3.3.2 ADS1298介紹
            3.3.2.1 ADS1298特性
            3.3.2.2 部分功能實現(xiàn)與原理分析
        3.3.3 采集模塊電源電路設計
        3.3.4 ADS1298外圍電路設計
        3.3.5 高低通濾波電路和鉗位電路
第四章 嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建與源碼移植
    4.1 交叉編譯環(huán)境搭建
        4.1.1 主機與虛擬機之間數(shù)據(jù)交換
        4.1.2 交叉編譯工具鏈的安裝
        4.1.3 Bootloader的介紹
    4.2 Linux內(nèi)核裁剪與移植
        4.2.1 指定交叉編譯變量
        4.2.2 創(chuàng)建目標平臺
        4.2.3 配置相應內(nèi)核
    4.3 文件系統(tǒng)的制作
        4.3.1 目錄樹制作
        4.3.2 制作文件系統(tǒng)映象文件并燒錄
        4.3.3 創(chuàng)建網(wǎng)絡文件系統(tǒng)NFS并掛載
第五章 胎心電采集系統(tǒng)嵌入式軟件與QT界面設計
    5.1 基于SPI總線的ADS1298模塊驅動程序編寫
        5.1.1 Linux下SPI設備驅動架構分析與實現(xiàn)
        5.1.2 ADS1298協(xié)議驅動的設計與實現(xiàn)
    5.2 Qt人機交互界面程序的設計
        5.2.1 Qt知識介紹
        5.2.2 Qt開發(fā)環(huán)境搭建與移植
        5.2.3 胎心電主界面程序的設計
    5.3 嵌入式系統(tǒng)功能測試
        5.3.1 Fast ICA算法功能模擬測試
        5.3.2 ADS1298驅動測試
        5.3.3 QT應用程序功能測試
第六章 胎心電iOS端用戶界面與邏輯設計
    6.1 iOS的相關介紹
    6.2 課題相關設計模式
        6.2.1 MVC模式
        6.2.2 單例模式
    6.3 iOS客戶端數(shù)據(jù)源設計
        6.3.1 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)請求
        6.3.2 本地數(shù)據(jù)存儲
    6.4 iOS客戶端界面模塊設計
        6.4.1 注冊登錄模塊
        6.4.2 胎心數(shù)據(jù)顯示模塊
        6.4.3 個人中心模塊
第七章 總結與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


本文編號：2871777