心电模块 心率模块原理

8月科学教育网小李来为大家讲解下。心电模块，心率模块原理这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧！

心电监测方案对比分析之四：BMD101（NeuroSky）

         前面两巨头的方案让我们领略了设计的丰富和精巧，接下来的BMD101就有点小众特色了。开发者NeuroSky（神念科技）的中文官网[8]，这应该是一家科技初创公司。初见之下你会惊讶，这个5mmx5mm大小且只有8个管脚的小东西能蕴含那么多功能吗？官方提供的资料稍显简单，不过仔细阅读分析还是能大致理解其功能：

1、模拟前端电路。如[4]中图1，实际输入端是双电极，心电信号进入后，照例先是HPF滤掉射频。接着是核心的低噪声运放LNA，号称可采集从uV到mV的生物信号，猜测仪表放大器的可能性较大。当然因为有后续数电等资源，也有可能借鉴了微弱信号检测的部分设计，其原理和应用参考[1] [2] [3]。注意后面的增益控制逻辑与LNA的交互反馈，那么该运放也是一个可编程增益放大器（PGA）。另外还有一个脱落检测（图中SensorOff）的电路。

2、数字信号处理。ADC后，就进入了数字域。按[4]中说明，主要是一个50（60）HZ陷波器滤除工频干扰，和一个截止频率为100HZ的低通滤波器。实际上还应该有前述的增益控制，内置含64B FIFO的串口通讯，脱落检测等处理功能。另外可能还有基线漂移调整、其它专有算法等的处理。

3、系统管理单元。按[4]中描述，该单元实际上是一个裁剪过的单片机或MCU。因为要满足基本的数字运算，要有运算和控制的核，有存放数据和结果的内存，还得有晶振电路与分频机制等等。另外，还有电源管理、串口通讯等方面的要求。以MSP430FG439的功能框图为例，如[7]中图2，红圈标注了该单元大致需要的功能。

4、其它。1）BMD101是一个模数混合芯片确定无疑。其在ESD保护、屏蔽、电源、接地、PCB布局布线等方面比较考究。参见[5]。2）应该是得益于16位ADC和内置专有算法，其官宣心电波形在细节上要略优于普通设备。如[6]中图3。3）对于开发者来说，BMD101是一个“傻瓜式”的模块，增益不可调、滤波器不用设计、内置算法不可见、就连串口速率都是固定死的（57600波特率），配上几个电容、电感、二极管就可以工作。

         最后一个有趣的问题是：BMD101为什么可以那么“傻瓜”？就模拟方面，关键在于心电波的幅度、频率等集中在一个很小的范围之内，许多参数可以预先估算。以增益为例，INA321中仪表运放放大5倍后普通运放再放大100倍总共500倍增益。几mV的心电信号放大后在1V左右，正好落在大多数运放的轨到轨之间，ADC采样也恰到好处。当然，这也需要反馈、增益可调等功能的辅助。AD8232中IA的100增益，BMD101中的128增益，都需要后续操作。

         BMD101牺牲了灵活性，但也带来了设计简单、抗干扰性强、适合便携式设计等优势。对于工程师来说，工具箱里是来者不拒，多多益善。

2021.05.19

参考资料：（书籍读秀格式）

[1] 陈佳圭编著. 微弱信号检测

[2] 高晋占编著. 微弱信号检测

[3] 曾庆勇编著. 微弱信号检测 第2版

[4] NeuroSky . BMD101 Product Brief

[5] NeuroSky . BMD101 Integration Reference Design/Schematic

[6] NeuroSky . BMD100 vs Biopac

[7] TI. MSP430FG439数据手册

[8] 网页链接

还有三天就是自己领导的生日了，想给领导买个礼物，不知道买啥？

看到华为有一个可以测血压的手表，华为Watch D手表，而且样子设计的确实很漂亮。然后自己看了下东哥平台的和某宝的对比，都差不多1000，而实体店的华为watch D需要2700还多。

大家说就是一个表带外加测量高血压的，这个智商税咱是交还是不交？

按照我目前高血压的高智商，你说我会交吗？

内置NFC模块，可以变身门禁卡，交通卡；支持语音助手，随时听你的口令，血压测量，心电采集，睡眠监测，闹钟设定，天气预报不在话下。

HUAWEI WATCH D 华为腕部心电血压记录仪 华为手表 智能手表

将数字孪生应用在医疗健康系统中，可将患者的健康档案、就医史、用药史、智能可穿戴设备检测数据等信息上传至云端为患者建立“医疗数字孪生体”，并在生物芯片、增强分析、边缘计算、人工智能等技术的支撑下模拟人体运作，实现对医疗个体健康状况的实时监控、预测分析和精准医疗诊断。

北京智汇云舟科技有限公司成立于2012年，专注于创新性的“视频孪生（实时实景数字孪生）”技术研发与应用。公司依托自研三维地理信息引擎（3DGIS），融合建筑信息模型（BIM）、视频监控（Video）、人工智能（AI）及物联网（IOT）等多种技术，并在此基础上推出了“云舟披萨”低代码PaaS开发平台、实景孪生虚实融合一体机、行业解决方案等多个系列的产品。

数字孪生应用框架

凭借领先的技术基础，智汇云舟持续助力各行业数字化转型，以及推动产业协作的数字化升级。公司先后参与了许多重点项目建设，应用领域涉及智慧城市、智慧园区、数字乡村、轨道交通、军工、雪亮工程（平安城市）、司法监管、应急指挥、机场、工厂、学校、医院、场馆等全行业场景。

数字孪生应用智慧健康是指通过利用移动监测、移动诊室、无线远程会诊和医疗信息云存储等智能技术手段，以此提高诊疗效率，提升城市诊疗覆盖面与效率，促进城市医疗资源的合理化分配。将数字孪生技术应用在智慧健康中，构建其应用框架如下图所示。

▲数字孪生智慧健康应用框架

该应用框架主要包含基础支撑层、数据互动层、模型构建层和功能层 。

基础支撑层 ：基础支撑层主要是与患者相关的软硬件资源和医院信息系统。如：医疗设备包括 CT 机、磁共振成像和理疗设备等，以及与硬件配套的专业软件（如健康信息系统）。医疗信息包括一些可穿戴设备（血压计、心率监测仪）以及一些其他智能系统采集到的信息。可穿戴设备在医学领域的相关产品包括血糖监测仪、心电监测仪、胎心监护仪、心电仪、血压计等。

数据互动层 ：数据将医疗资源的数据进行收集、分类、整合为平台提供支持。在数据采集方面，通过RFID标签、二维码、传感器等技术识别物体及其位置。医疗资源、信息等数据通过 4G/5G 网络上传到云平台。采集的数据主要包括诊断数据、监测数据和历史病例数据等。进入数据池的多源异构数据进行整合后，将数据进行虚拟化、服务化处理，从而实现数据的输入输出 。模型构建层 ：基于数据互动层处理的数据，建立物理对象的虚拟模型，比如患者和医疗资源的医疗资源模型，医疗能力模型和人体健康模型。这些孪生模型和物理实体进行实时数据交互，从而实现物理设备、虚拟模型、云健康系统的全要素、全服务、全流程的数据集成和聚合。

数字孪生应用框架

功能层 ：数字孪生智慧健康可通过手机、 PC 终端、医疗系统和专用设备进行应用。如：微信推出“服务号”功能，患者可以通过医院的微信服务号进行诊疗卡办理、预约挂号、全流程缴费等，大大减轻了医院的接诊压力，提高了管理效率。基于微信平台，提供在线问诊功能，方便患者开药检查。医疗机构通过获取患者信息，向患者发送健康建议，并进行资源分配模拟。为患者提供实时监控、危机预警、医疗指导等服务。第三方软件使第三方医疗服务机构、政府获取计费信息，保证医疗服务费用支付安全、快速支付等相关功能 。

除了上述功能，数字孪生应用智慧健康平台还需要标准和系统规范模块，保证医疗信息实现跨应用、跨系统、跨平台的共享。这是为了保证医疗保健数据收集、数据共享和交换以及应用程序服务管理的标准化 。

强制性养老机构安全规范2022年实行，智康护智慧养老推进

国家标准委发布《养老机构服务安全基本规范》强制性国家标准主要分为基本要求和安全风险评估两个主要方面实行。

基本要求：

《养老机构服务安全基本规范》的基本要求是养老机构应符合消防、卫生、环境、食品安全、建筑要求等强制性的保障要求。针对养老院内部的工作人员也要求经过培训合格上岗，工作人员的交接班制度需要记录，以便有关部门检查。对于养老院老年人的信息也要做到保密，不得泄露个人隐私。禁止在养老院内部兜售保健品、保健食品，要求老年人强制消费等。在老年人活动的区域也要求禁烟，主要也是消防安全的要求。

安全风险评估：

安全风险包括：噎食、误食药品、压疮、坠床、烫伤、跌倒、走失、等。既需要在工作人员的辅助下进行进食，防止身体情况较差的老年人噎食，还需要定期检查防止老年人误食过期或变质食品。生活方面需要注意防压疮，定期检查老年人皮肤是否干燥、颜色有无变化，定期做好清洁工作。日常起居中要注意防止老年人烫伤、跌倒、坠床、走失等。

这一份《养老机构服务安全基本规范》将于2022年1月1日起正式实施，其中给出了可许多标准化规范，其中的安全“红线”要求养老机构严格遵照执行。

照目前的各项指导措施的力度来看，智慧养老的推进是势在必行的。并且在需要更多人力的情况下，利用智慧养老的物联网技术可以大大减少这些成本，即使在工作人员无暇顾及的情况下也可以保障老年人的安全。

对于坠床、压疮这一情况可以使用智康护的生命体征监测床垫。

生命体征床垫监测系统采用心电监测技术，通过高感度传感器对人体的生命体征实时检测，经数字电路处理，利用远程无线（或有线）把数据传输到护理管理部的客户端图形化显示体征信息，实现对监护对象的远程智能看护和主动预警。采用高感度压敏传感器检测,有2条或2条以上传感带。实现完全无拘束生命体征监测、实时监护。可以广泛适用于0.9米--1.2米宽的床。可以置于厚度大于20cm以上的床垫下面正常监测。可取WIFI/有线/BLE 等多种传输方式，数据更新速度≤3s/次。

系统功能

本产品是在非拘束的情况下测定人体的体征信息，适用于人体呼吸、心率等生命体征的辅助监测，及人体在床/离床状态的显示和报警等。

产品优势

病症预警

老人在床长时间没翻身容易生疮，智能床垫能监测老人是否按时翻身，如果没有会提示护理人员来为老人翻身，能有效预防病症情况发生。

生命体征监测

监测心率、呼吸频率，探知连续体动、其他异常状态。翻身记录、翻身提醒、睡眠质量分析。

行动追踪监测

实时掌握老人在床/离床状态并可依据老人和看护情况设定看护标准参数。风险及早预警，减少意外风险的发生，提升机构护理的安全性。

主动报警

24小时实时检测人体 生命体征(如呼吸、心跳)等信息，实时监护管理、生命体征异常主动报警功能。

老年人的跌倒检测也可以运用智康护的XD-FMS50型 跌倒检测雷达-AI分析传感器。基于AI人工智能算法的跌倒监测雷达传感终端是新导智能旗下智慧医养品牌智康护，基于 60GHz 频段的人员跌倒检测毫米波雷达技术而研发的。该雷达采用 FMCW 体制，综合运用 MIMO、波束成形、群跟踪以及深度学习等创新技术，从而实现室内人员跟踪和跌倒识别。

XD-FMS50型跌倒检测雷达终端可应用于洗手间、卧室等私密场所，无隐私泄露问题。跌倒检测雷达可以获取人员位置、速度、姿态等目标信息，实现非接触式检测。

另外针对用户隐私的情况，

智康护的云平台有自己的独立系统，对于信息安全十分有保障。

智康护平台依托云计算、大数据等高新技术为支撑，建立功能强大、操作便捷的人性化养老平台。 平台采用模块化思想进行业务架构，用户可通过挑选单个模块根据自身业务需求进行任意搭配组合，同时支持定制化开发。

本文心电模块，心率模块原理到此分享完毕，希望对大家有所帮助。