低電力の高データトランスミッションマルチリードECG取得センサーシステム

この研究では、3つのリード、I、II、およびV1から心電図を同時に取得できる、低電力マルチリードウェアラブル心電図（ECG）シグナルセンサーシステム設計を提示します。センサーシステムには、5つの電極パッチを備えたECGテスト衣類と取得デバイスの2つの部品が含まれています。患者のモビリティを制限し、ECG信号を取得するために医療スタッフの支援を必要とする従来の12鉛有線ECG検出機器と比較して、提案されたベスト型ECG取得システムは、患者自身がいつでもどこでも非常に快適で使いやすいです。高齢者のために。提案された研究には、マイクロコントロールユニット（MCU）作業モードを最適化し、無線周波数（RF）パラメーターを調整し、送信されたデータを圧縮することにより、システムの消費電力を削減する3つの方法が組み込まれています。さらに、Huffmanロスレスコーディングを使用して、送信されたデータを圧縮して、取得システムのサンプリングレートを増加させます。システム全体を長期間継続的に動作させ、豊富なECG情報を取得します。これは臨床診断に役立ちます。最後に、設計されたウェアラブルECGデバイスで一連のテストが実行されました。結果は、マルチリードウェアラブルECGデバイスがBluetoothテクノロジーを介してECGデータを収集、処理、および送信できることを実証しています。デバイスによって収集されたECG波形はクリアで完全であり、携帯電話でリアルタイムで表示できます。提案されたウェアラブルセンサーシステムのサンプリングレートは、リードあたり250 Hzで、これはロスレス圧縮スキームに依存します。このデバイスは、2.31の圧縮比を達成します。デバイスに低電力設計を実装することにより、結果として得られるデバイスの全体的な動作電流は、2.1 Vの供給電圧の下で37.6％から9.87 MAに減少します。臨床診断の医療スタッフは、オフワード患者の監視と看護に適したウェアラブルデバイスです。

This study presents a low-power multi-lead wearable electrocardiogram (ECG) signal sensor system design that can simultaneously acquire the electrocardiograms from three leads, I, II, and V1. The sensor system includes two parts, an ECG test clothing with five electrode patches and an acquisition device. Compared with the traditional 12-lead wired ECG detection instrument, which limits patient mobility and needs medical staff assistance to acquire the ECG signal, the proposed vest-type ECG acquisition system is very comfortable and easy to use by patients themselves anytime and anywhere, especially for the elderly. The proposed study incorporates three methods to reduce the power consumption of the system by optimizing the micro control unit (MCU) working mode, adjusting the radio frequency (RF) parameters, and compressing the transmitted data. In addition, Huffman lossless coding is used to compress the transmitted data in order to increase the sampling rate of the acquisition system. It makes the whole system operate continuously for a long period of time and acquire abundant ECG information, which is helpful for clinical diagnosis. Finally, a series of tests were performed on the designed wearable ECG device. The results have demonstrated that the multi-lead wearable ECG device can collect, process, and transmit ECG data through Bluetooth technology. The ECG waveforms collected by the device are clear, complete, and can be displayed in real-time on a mobile phone. The sampling rate of the proposed wearable sensor system is 250 Hz per lead, which is dependent on the lossless compression scheme. The device achieves a compression ratio of 2.31. By implementing a low power design on the device, the resulting overall operational current of the device is reduced by 37.6% to 9.87 mA under a supply voltage of 2.1 V. The proposed vest-type multi-lead ECG acquisition device can be easily employed by medical staff for clinical diagnosis and is a suitable wearable device in monitoring and nursing the off-ward patients.