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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着中国人口老年化的发展，心血管疾病日益受人们的关注。尽管目前传统心血管疾病危险因素及指标已广为人知并被广泛应用于心血管疾病风险分层，但这些指标仍不全面，对部分人群可能低估风险而遗漏早期干预，或高估风险而过度医疗。因此，能够尽早发现心血管问题并及时适度地治疗，是心血管疾病能够得到有效控制的重要因素。

心血管疾病的发现可通过对bcg信号的检测来实现。对bcg信号实施监测的设备可大致分为两类：接触式和非接触式。传统的用于bcg信号检测的仪器如心电监测仪便是一种接触式设备，这种设备采用贴片电极与人体直接接触来获得ecg信号。这会给病人带来一定的心理压力，从而影响检测结果。另外这种设备价格高昂，体积大，需要在医护人员的帮助下进行检测，加大人工成本。同时，对烧伤感染类的病人进行检测时，这种设备也不是很方便。另外一种检测方法是利用压电薄膜做成可穿戴式检测系统，比如手表、胸带、手指传感器等，但这种方法舒适度差，或需要经常给电池充电，带来了很大不便。

基于上述缺点，提出了一种方法来进行改进，即利用pvdf压电薄膜进行非接触式的bcg信号检测。这种检测方法是基于每次心跳时，血液在心室和大动脉中发生的主要循环事件引起的质量分布变化导致的体内重心的运动。与心电图检测仪等其他方法相比，该方法不需要将电极或夹子固定在身体上，因此非常适合长期家庭监护。家庭监护可以实时对患者的情况进行检测，从而降低死亡率环境，仍然可以检测到他们病情的发展状况。此外，不显眼的bcg信号检测系统还可以作为医院普通病房的额外安全措施，而且它不会降低患者的舒适度，也不会增加医院工作人员的负担。目前，pvdf压电薄膜技术比较成熟，价格低廉，可以进行大范围的推广，对心血管、医院花费的时间以及治疗的总体成本。同时，患者不必从离开他们熟悉的类疾病的预防及bcg信号的检测起到了积极的作用。

2. 研究的基本内容

为了实现对心率的计算，本文设计了基于pvdf压电薄膜的非接触式人体生理信号（bcg信号）的采集与处理系统。

首先，本文设计了基于pvdf压电薄膜的传感器，利用传感器测出原始的bcg信号；然后，设计了bcg信号的硬件电路。硬件电路主要包括四运放的 tlc2254电路、stm及其外围电路。tlc2254电路实现对原始信号的放大与调理，stm32内置的12位adc实现模数转换，tftlcd显示模块显示测得的数据，蓝牙及wifi模块实现数据的无线传输。硬件电路的总体设计如图1所示。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

第一阶段主要完成对国内外研究现状的调研，对bcg信号的产生原理、信号特点以及应用场合、pvdf的特性进行调查，对基于pvdf压电薄膜的心率提取计算技术进行调研。确定技术方案后，查阅相关资料，熟悉相关专业知识。

第二阶段主要完成基于pvdf压电薄膜的心率计的硬件设计。首先完成系统的整体硬件设计方案，然后完成电源管理模块、滤波放大电路、模数转换电路的设计；接着完成对系统的主芯片stm32的最小系统设计以及一些外围模块的设计：tftlcd显示电路、蓝牙模块、wifi模块和pcb的整体设计。

4. 参考文献

[1]上官娇玲，凌智瑜．心血管疾病风险指标新进展[j]．心血管病学进展，2019，40(2)：199-203．

[2]岳宇，王健琪，路国华，等．非接触检测的心冲击信号与心电信号相关性的研究[j]．医疗卫生装备，2006，27(7)：21-22．

[3]changzhe jiao，bo-yu su，princess lyons，et al．multiple instance dictionary learning for beat-to-beat heart rate monitoring from