新型智能穿戴医疗设备研究--无人自助心脏急救衣.docxVIP

??

?

??

新型智能穿戴医疗设备研究——无人自助心脏急救衣

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

摘要将心脏急救设备进行可穿戴化设计，通过急救衣内心率探测器、脉冲发生器和电极板的联合运作实现对心脏停搏情况的自助施救，为后续医疗争取时间。针对提出的方案设计一套合理的监测与施救系统，制作一个合身的穿戴设备，进行实验模拟急救系统的运作。对心率系统数据进行数字滤波截短处理，运用威尔逊算法分析心率的时域波形信号。通过对数据的分析和电路实验确保了心电监测系统的可行性，优化了急救衣存在的穿戴问题。进行过程分析并提出展望。

关键词：心脏急救；心率监测；算法；穿戴

引言

本

从正文到附录，页脚用阿拉伯数字连续编排页码；页码位于页脚中间，采用“TimesNewRoman五号字体”。封面、摘要、目录部分不用编写页码。

课题主要涉及一种新型医疗急救设备，该设备针对尤其缺少人员陪护的患有突发心脏疾病的人群，能够实时监测患病人员心率的变化情况，通过降噪算法处理心率数据，一旦出现心率不齐或心率消失的情况，会发出报警信号提醒穿戴者，随后根据信号触发除颤系统进行自救。此项目旨在实现自助心脏急救，将电池、脉冲发射器和警报器与穿戴设备相结合，形成一套可穿戴式的急救系统，实现实时监测心率、紧急心率稳定、发出报警信号等功能，让患者能够自行维持正常生命体征，等待进一步治疗。从患者自救的角度出发，将极大缩短其等待治疗的时间，提高存活率。

一、国内外院前急救系统的现状

1.1国内院前急救系统现状

目前国内针对心脏急救设备的研究还比较少，大多都是医院内部监测和起搏器械的更新，急救系统也比较单一，即救护车到指定地点运送患者前往医院医治。

1.2国外院前急救系统现状

国际上的现代急救模式主要有消防救护模式和医疗急救模式，也称为英美模式和法德模式团，两类模式各有优势和特点。

二、除颤仪技术调查

众所周知，院外心脏骤停（OHCA）是威胁人类健康的主要杀手之一。中国每年发生心源性猝死54.4万例，70%发生在院外。[1-3]心肺复苏（CPR）成功率与CPR开始时间密切相关，Gu等研究表明：1-5分钟之内的复苏成功率最高，为35.3%；10分钟内复苏成功率为18.9%；10分钟之后的复苏成功率为4.4%；15分钟之后的复苏成功率仅为1.1%；因此称心脏骤停后的10分钟为白金10分钟[4]。

已有研究表明，在机场、火车站、娱乐场所推广公用除颤项目（PublicAccessDefibrillation，PAD）可以提高院外心脏骤停者的存活率[5]。而自动体外除颤仪（AED）和CPR的普及可以有效降低院外心源性猝死的死亡率[6]。

.2.1心脏除颤器的结构和原理

目前临床上使用的除颤器虽种类繁多，但其基本结构却大致相同，主要由除颤充/放电电路、心电信号放大/显示电路、控制电路、心电图记录器、电源以及除颤电极板等组成[6]。

2.2心脏除颤器的类型

（1）按是否与R波同步来分

可分为非同步型和同步型除颤器两种。

（2）按电极板放置的位置来分

包括体内除颤器和体外除颤器[7]。

2.3心脏除颤器的技术发展

（一）低能量智能双向波除颤器

所谓双向波，就是指除颤电流在接触人体的两个电极板或电极片之间进行双向流动，同时将除颤能量降到(130～150)J范围内；所谓智能，是指在除颤前，根据两个电极板或电极片之间的病人胸部阻抗，自动调整除颤电流的波形、放电时间和能量，使不同的病人均可达到有效的除颤效果[7]。

（二）植入式自动除颤器

植入式自动除颤器(Auto-ImplantedCardiacdefibril-lator,AICD)是埋植在病人体内，可探测室性纤颤并应用电击直接作用于心脏，使纤颤停止的一种心律失常治疗仪器。它克服了体外除颤的诸多缺点，能使心律失常患者得到及时抢救治疗，使用方便，并且无创伤[7]。

三、项目研究内容

对现有的电子元件和材料进行分析；设计系统电路；制定实验方案上机测试；拟定问题的解决方案。

3.1电子元件分析

急救衣系统所使用的电子元件和普通的除颤仪有所区别，医用除颤仪接通电源使用调频器改变电流大小来实现脉冲释放，而急救衣考虑到穿戴因素，不能增加很大负重的同时需考虑到安全性，因此将使用临时体外脉冲发射器、微型锂电池和晶体管来实现效果。系统中的心脏监测部分有心率计和蜂鸣报警器组成。

临时体外脉冲发射器是释放电流的终端，晶体管作为无触点开关，有放大电信号的作用，所以电池只需要提供较小的电流就可以实现为脉冲发射器供电。锂二氧化硫电池Li/SO2、锂二氧化硫电池Li/SOCl2两种型号的锂电池已经广泛应用在电子领域，达到供电所需的要求。

3.2材料分析

急救衣拟采用的面料是一种叫“hitoe”