穿戴式醫療儀器可實現對人體非介入式、無創的醫療監測，具備可移動操作、使用簡便、長時間持續工作等特點。可以減少病人的生理和心理負擔，達到更好的檢測效果。因此，它的發展越來越受到關注。

目前，穿戴式醫療儀器在實現從人體上的監護儀器到用戶端上位機的無線傳輸手段包括藍牙、射頻、紅外等。從現有文獻看，以藍牙的使用最為廣泛。但藍牙的成本高，這對于儀器未來的普及是個很大的障礙。紅外的傳輸距離短、抗干擾差，現在已基本不使用。射頻具有價格低、傳輸距離長等特性，特別是高性價比射頻芯片的不斷出現，使得它的使用也越來越受青睞。本文設計了一種基于nRF905射頻芯片，來實現生理信號的無線傳輸。同時，相對于其它類似的設計，本設計還充分考慮了用戶生理信息的安全性，在數據無線傳輸前對數據進行了加密處理，以保護用戶的健康隱私。

系統結構的設計

本設計的總體結構由生理信號采集電路、數據加密、射頻發射、接收及用戶主機幾個模塊組成，如圖1所示。首先由采集電路獲取所要監測的生理數據；然后將獲取的數據進行加密處理后，再通過射頻發給用戶主機；主機將接收到的數據進行后續處理。前端和后端之間可以通過射頻進行相互的通訊。

圖1、總體設計框圖

采集電路

采集電路主要是由傳感器電路、放大濾波電路及A/D轉換等組成。

（1）傳感器電路：傳感器是將所要監測的生理信號轉化為電信號，監測不同的生理信號需要采用不同的傳感器。在本設計中，主要對心電和脈搏波進行監測，采用的傳感器是貼片電極和紅外光電傳感器，心電檢測采用的是三導聯方式。

（2）放大濾波電路：經傳感器轉換后得到的生電信號一般幅值較低，且帶有很大的噪聲干擾，必須進行放大濾波處理。放大電路的放大倍數需綜合考慮傳感器 獲取的生理信號的幅值大小以及A/D轉換器的動態范圍。本設計中，心電和脈搏波的放大倍數都采用1000倍。濾波處理包括帶通濾波和50波。設計中，帶通 濾波采用的是二階有源帶通濾波電路，心電和脈搏波對應的帶寬分別為0．1Hz一1和0．1 Hz～30Hz。50Hz工頻干擾是生理信的噪聲來源，50Hz干擾消除的效果直接決定了最獲取信號的好壞。本設計采用的是非對稱阻容網絡陷波器，其優點 在于可根據干擾源頻率和干擾強度進行陷波頻率和Q值的調節。

（3）A/D轉換：設計中采用的是10位的A換器，其動態范圍為-2．7V一2．7V，心電的采樣為200Hz，而脈搏波的采樣頻率為60Hz。由于上述電路的設計目前已經相當成熟，本文對這些電路的具體設計就不再作詳細說明。

數據加密、解密

本設計采用nRF905射頻芯片實現數據的無射和接收，任何相同的芯片，只要內部寄存器配置一致，它們之間就能實現數據的通訊。由于用戶的生理信號涉及到用戶的隱私問題怛J，因而為了保證用戶數據在無線傳輸時的安全性，必須對數據進行加密處理，而這一步驟在類似的研究中常常被忽略掉（3。J。在本設計中，采用了AES∞o（Advanced EncrypStandard）軟件加密算法來完成這一過程。）常用的硬件加密，一方面提高儀器的輕便性，另一方面又可以降低儀器的成本。AES算法是分組加密的方法，分為加密和解密兩個部分。它將一定長度的明文分組進行相應次的輪變換，每一次的密鑰都是由一定長度的初始密鑰變換而來，最后得到加密好的密文分組，長度和明文分組相同。解密時將密文分組進行相同次數的逆變換，逆變換就是輪變換的逆過程，從而得到原始的明文分組。