基于CC2541的生豬光電式心率測量方法研究

摘要：【目的】研制一款基于光電容積脈搏波（Photoplethysmographic，PPG）原理的生豬心率測量耳標(biāo)，實(shí)現(xiàn)生豬心率的在線監(jiān)測。【方法】依據(jù)PPG原理，采用SoC芯片CC2541、光電式心率傳感器、MPU6050等研制一款基于CC2541藍(lán)牙4.0的生豬心率測量耳標(biāo)，分析生豬心率信號(hào)的運(yùn)動(dòng)干擾來源，同時(shí)采集人體模擬生豬運(yùn)動(dòng)下的心率信號(hào)，導(dǎo)入MATLAB軟件，以快速傅里葉變換（Fast Fourier transform，F(xiàn)FT）處理分析PPG信號(hào)、運(yùn)動(dòng)信號(hào)的頻域特征及低頻采樣對(duì)心率數(shù)據(jù)提取結(jié)果的影響，并將FFT移植到CC2541中直接提取心率數(shù)據(jù)。【結(jié)果】豬耳與傳感器間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是生豬心率信號(hào)干擾的主要因素。當(dāng)豬耳與心率傳感器間的夾持壓力在0.6～1.5 N時(shí)，傳感器能輸出完整的PPG信號(hào)波形，在生豬安靜狀態(tài)下能準(zhǔn)確獲取心率數(shù)據(jù)，在生豬運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通過FFT算法也可有效提取心率數(shù)據(jù)。在CC2541的RAM容量限制下，采樣數(shù)為128點(diǎn)，能滿足FFT算法提取心率數(shù)據(jù)。通過CC2541中FFT處理得到的心跳頻率為2.813 Hz，生豬心率=2.813 Hz×60 s=168.78次/min，生豬安靜狀態(tài)下人工測量的心率為160.00次/min，二者基本相符。【結(jié)論】基于CC2541藍(lán)牙4.0的生豬心率測量耳標(biāo)具有體積小、抗運(yùn)動(dòng)干擾強(qiáng)、功耗低的特點(diǎn)，適合對(duì)生豬進(jìn)行長期動(dòng)態(tài)的心率監(jiān)測，為開展生豬健康預(yù)警、動(dòng)物福利、行為建模等研究提供一種新手段。

關(guān)鍵詞： 生豬；PPG原理；心率監(jiān)測；運(yùn)動(dòng)干擾；CC2541

中圖分類號(hào)： S828.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2017）07-1297-07

0 引言

【研究意義】心率是衡量動(dòng)物機(jī)體健康狀態(tài)及對(duì)周圍環(huán)境反應(yīng)的一個(gè)重要指標(biāo)，連續(xù)心率監(jiān)測對(duì)生豬的生理健康判斷具有指引作用，尤其對(duì)種豬繁育監(jiān)管具有較高的應(yīng)用價(jià)值。人類心率測量技術(shù)發(fā)展已趨于成熟，但與人類不同，豬的行為具有非可控性，其心率測量存在諸多干擾。因此，在生豬處于正常飼喂?fàn)顟B(tài)下，如何減少干擾或在受干擾信號(hào)中準(zhǔn)確提取心率數(shù)據(jù)，是衡量生豬心率監(jiān)測設(shè)備的重要參數(shù)。【前人研究進(jìn)展】目前，生產(chǎn)中仍采用聽診器人工監(jiān)聽的方法測量生豬心率，該方法操作繁瑣，且每次檢測時(shí)間短、準(zhǔn)確性難以保證。Marchant-Forde等（2004）驗(yàn)證了心臟監(jiān)測器測量成年母豬心率變異性的效果，發(fā)現(xiàn)即使是一小部分誤差也會(huì)影響心率變異性分析的結(jié)果，其異常數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差為45%，需通過分類算法進(jìn)行分類與糾正，才能對(duì)心率變異性進(jìn)行分析。Noriega等（2013）通過研究豬急性冠狀動(dòng)脈閉塞的心電圖，發(fā)現(xiàn)在沒有額外心內(nèi)膜缺血的情況下，其心電圖可顯示急性冠狀動(dòng)脈阻塞引起的變化，為深入研究其病理機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。我國動(dòng)物生理體征監(jiān)測研究尚處于初期應(yīng)用階段，張銀生（2007）研究了音樂對(duì)生豬心率變異性的影響，陳立鋒等（2009）采用標(biāo)準(zhǔn)微電極細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)觀測H2S對(duì)兔右心房心肌細(xì)胞動(dòng)作電位頻率的影響，侯引緒等（2012）探析了3種熱應(yīng)激程度對(duì)泌乳牛呼吸頻率、心率、體溫的影響，楊嬋等（2014）研究了短期高溫對(duì)斷乳仔豬心率變異性的影響，張宏等（2016）基于心電傳感器BMD101及無線射頻模塊CC2430研制出一款適合豬軀體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的穿戴式豬用心電監(jiān)測系統(tǒng)。上述研究主要是采用實(shí)驗(yàn)室心率監(jiān)測儀器，但心電圖機(jī)只能對(duì)生豬進(jìn)行短時(shí)間檢測，且生豬正常活動(dòng)受儀器限制，監(jiān)測產(chǎn)生的應(yīng)激短期內(nèi)不能消退，而無法獲取正常飼喂情況下的心率數(shù)據(jù)，致使試驗(yàn)結(jié)果的普遍性有待考證。【本研究切入點(diǎn)】當(dāng)前，人用穿戴式心率監(jiān)測設(shè)備發(fā)展迅速，尤其以光電容積脈搏波（Photoplethysmographic，PPG）原理應(yīng)用最廣（朱娟等，2013；吳振宇等，2015）。PPG信號(hào)干擾源多，多采用姿態(tài)傳感器直接采集運(yùn)動(dòng)信號(hào)及受干擾心率信號(hào)進(jìn)行融合提取心率信號(hào)（曹春海和曹振鎖，2016；賈菲菲，2016），但很少從傳感器與被測物間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)角度去消除干擾。生豬與人體的組織相似度較高（許琴等，2011），將PPG應(yīng)用到生豬心率監(jiān)測，發(fā)揮其功耗低、體積小、非接觸性測量等優(yōu)勢，對(duì)解決穿戴式生豬心率監(jiān)測推廣的瓶頸問題具有重要意義。【擬解決的關(guān)鍵問題】依據(jù)PPG原理，采用SoC芯片CC2541、光電式心率傳感器、MPU6050等研制一款基于CC2541藍(lán)牙4.0的生豬心率測量耳標(biāo)，并以快速傅里葉變換（Fast fourier transform，F(xiàn)FT）算法提取心率數(shù)據(jù)，解決運(yùn)動(dòng)干擾下心率提取難的問題，為生豬生理疾病在線監(jiān)測提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1. 1 心率測量耳標(biāo)組成

CC2541為德州儀器（TI）推出的藍(lán)牙4.0低功耗片上系統(tǒng)（SoC），集成RF收發(fā)器、增強(qiáng)型8051 MCU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存存儲(chǔ)器（256 kB）、8 kB RAM等，支持2 Mbps數(shù)據(jù)速率，較同類Zigbee的CC2530功耗低。藍(lán)牙4.0在智能手機(jī)已成為標(biāo)配，因此CC2541在消費(fèi)類醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)健身等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛（李仁杰，2016；李有文等，2016）。CC2541價(jià)格低，占用硬件資源少，其BLE協(xié)議棧RAM約占6.5 kB，用戶可用RAM為1.5 kB。依據(jù)生豬耳部皮膚較薄、毛細(xì)血管豐富的特點(diǎn)，采用PPG原理設(shè)計(jì)智能耳標(biāo)，其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。同時(shí)使用強(qiáng)磁鐵制作中心固定柱，采用對(duì)吸方式，在打孔后可自動(dòng)吸附固定，實(shí)物如圖2所示。

1. 2 心率檢測原理

生豬PPG信號(hào)檢測原理（圖3）：當(dāng)一定波長的光束照射到生豬耳部皮膚表面時(shí)，光束將通過反射方式傳送到光敏元件，由于豬耳部皮膚和血液對(duì)光波均有吸收衰減作用，皮膚組織結(jié)構(gòu)成分相對(duì)固定，其對(duì)光吸收也相對(duì)恒定，而皮膚內(nèi)的血液呈搏動(dòng)性變化；血液搏動(dòng)過程中，血管體積、血量等隨之變化（陳斌，2014），光敏元件接收到的光強(qiáng)度則隨之呈脈動(dòng)性變化，然后將該變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)以便提取心率數(shù)據(jù)。

1. 3 運(yùn)動(dòng)干擾對(duì)PPG信號(hào)的影響分析

PPG信號(hào)易受諸多因素干擾，如環(huán)境光、暗電流、基線漂移、電磁等（李敏，2016）。從PPG原理分析可知：（1）LED光源的穩(wěn)定性影響光敏傳感器接收光強(qiáng)度；（2）運(yùn)動(dòng)會(huì)造成LED與豬耳位置變化、光敏元件與豬耳位置變化，引起光入射角度、反射角度、入射光強(qiáng)、反射光強(qiáng)等變化而對(duì)PPG信號(hào)造成干擾；（3）運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生加速度，引起光敏傳感器與豬耳間的壓力變化、機(jī)體自身組織容積變化（肌肉收縮）、對(duì)血管產(chǎn)生壓力，影響血管容積呈脈動(dòng)性變化，光吸收脈動(dòng)性變化受阻。可見，PPG信號(hào)的干擾主要來自傳感器與豬耳的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及傳感器與豬耳間的壓力，控制好這兩個(gè)量，即可大幅減小對(duì)PPG信號(hào)的干擾。此外，本研究采用電池供電，由線性穩(wěn)壓芯片SP6205-3.3 V供電，紋波較小，以保障LED光源相對(duì)穩(wěn)定。

1. 4 FFT信號(hào)處理分析

FFT是一種頻域信號(hào)分析方法，根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)而獲得，其過程表示為：

X1（k）和X2（k）分別是關(guān)于待轉(zhuǎn)換原函數(shù)序列的奇數(shù)號(hào)和偶數(shù)號(hào)序列N/2點(diǎn)變換，二者均是周期為N/2的函數(shù)。公式（1）、公式（2）被稱為蝶形運(yùn)算（榮瑜和朱恩，2007）。FFT實(shí)質(zhì)是通過許多小的且更易進(jìn)行的變換去實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的變換，以降低運(yùn)算要求，提高運(yùn)算速度，因此非常適合移植到CC2541中。其運(yùn)算流程如圖4所示。

生豬PPG信號(hào)通過FFT轉(zhuǎn)換成頻域波形，由多個(gè)不同頻率的正弦波組成，包含組成PPG信號(hào)的各頻率成分及其占有份量（吳正明，2007），心率頻率與干擾很容易進(jìn)行區(qū)分，因此具有更優(yōu)良的抗干擾性能。相對(duì)于Mallat算法（張斌和孫靜，2007）和小波算法（單佳雨和李靜，2016）等其他頻譜處理方法，F(xiàn)FT算法的效果雖然不是最佳，但能減小傳感器與豬耳間相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)PPG信號(hào)的干擾，維持在有效PPG信號(hào)輸出的壓力范圍內(nèi)，且適合低價(jià)8位單片機(jī)的特點(diǎn)，降低智能心率監(jiān)測耳標(biāo)的成本。

2 結(jié)果與分析

2. 1 PPG原理用于生豬心率測量的可行性

采用本研究設(shè)計(jì)的智能耳標(biāo)分別對(duì)江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所養(yǎng)豬場的飼養(yǎng)員及生豬進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，靜態(tài)下PPG信號(hào)波形如圖5所示，經(jīng)FFT換算，得出飼養(yǎng)員和生豬的心率分別為85.70和160.00次/min。同時(shí)采用聽診器進(jìn)行人工測試，飼養(yǎng)員的心率為85.00次/min，生豬的心率為162.00次/min，與智能耳標(biāo)的測量結(jié)果基本一致。說明PPG原理不僅適于人體心率測量，也適合用于生豬心率測量。

2. 2 有效PPG信號(hào)輸出的壓力范圍測試結(jié)果

因研究試驗(yàn)條件有限，采用微型電子稱作為測力器使用。測量傳感器輸出完整PPG信號(hào)波形時(shí)，通過調(diào)節(jié)壓力，測量豬耳與心率傳感器間的壓力范圍，如圖6所示。當(dāng)豬耳與心率傳感器間的壓力范圍在0.6～1.5 N時(shí)，心率傳感器能輸出完整的PPG信號(hào)波形；當(dāng)其壓力小于0.6 N時(shí)，心率波形失真，但仍現(xiàn)出心率的周期性；當(dāng)壓力大于1.5 N時(shí)，已無法呈現(xiàn)PPG信號(hào)波形。究其原因：壓力過大可造成血液、血管容積無法呈現(xiàn)脈動(dòng)性變化，導(dǎo)致心率測量數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真而無法采集到PPG信號(hào)；壓力過小則導(dǎo)致光敏傳感器采集信號(hào)過強(qiáng)，信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大時(shí)的最大放大能力受供電電壓制約，心率波形因放大限制而失真。此外，豬耳與心率傳感器間的壓力過小，在二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)加速度的干擾下，會(huì)抵消一部分壓力，甚至令心率傳感器與豬耳脫離接觸，導(dǎo)致光敏傳感器無法感知PPG信號(hào)。

2. 3 減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)PPG信號(hào)的影響分析結(jié)果

在有效PPG信號(hào)輸出的壓力范圍內(nèi)，采取固定豬耳與生理傳感器，使之盡量減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)。先對(duì)耳標(biāo)鉗打孔，選擇合適強(qiáng)磁鐵進(jìn)行對(duì)吸，再將耳標(biāo)固定在豬耳上（圖2）。生豬行為具有非可控性，難以引入人為干擾信號(hào)至PPG信號(hào)中進(jìn)行對(duì)比分析，故采用人體模仿生豬對(duì)其影響進(jìn)行測試分析。即采用CC2541讀取MPU6050六軸姿態(tài)數(shù)據(jù)（三軸加速度、三軸角速度），由藍(lán)牙4.0發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)采用串口調(diào)試助手接收數(shù)據(jù)。PPG信號(hào)由泰克牌數(shù)字存儲(chǔ)示波器TDS2012C進(jìn)行采集。智能耳標(biāo)靜態(tài)固定階段需注意：（1）傳感器與手指間壓力令示波器呈完整波形，且波形幅值適中；（2）傳感器與手指包裹在一起，防止傳感器與手指面發(fā)生側(cè)向位移。鑒于心率信號(hào)干擾主要來源于傳感器與皮膚間的壓力和位置的變化，故采用相對(duì)于傳感器平面的垂直和平行兩個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)（圖7），引入人為運(yùn)動(dòng)干擾，便于心率采集的干擾分析。

將采集獲得的動(dòng)態(tài)PPG信號(hào)數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB中進(jìn)行FFT處理（張登奇等，2011），包括采樣頻率100 Hz下的心跳信號(hào)時(shí)域波形及2048點(diǎn)FFT處理、128點(diǎn)（等距抽取）FFT處理的頻域波形。由圖8中的PPG信號(hào)時(shí)域波形可看出，雖然存在部分干擾，其信號(hào)仍呈周期性變化；通過對(duì)PPG信號(hào)的2048點(diǎn)和128點(diǎn)分別進(jìn)行FFT處理，兩個(gè)頻域波形圖顯示心跳頻率分別為1.465和1.432 Hz，心率分別為87.90和85.95次/min，與測試者實(shí)際心率相符。可見，在減小心率傳感器與手指間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，運(yùn)動(dòng)對(duì)PPG信號(hào)的干擾較小，能較好提取心率。當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)為128點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)采樣頻率為16.7 Hz，可在減少運(yùn)算量的同時(shí)從PPG信號(hào)中提取心率。

MPU6050六軸數(shù)據(jù)（X、Y、Z軸加速度，X、Y、Z軸角速度）1028點(diǎn)FFT處理的頻域波形如圖9所示。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，MPU6050六軸數(shù)據(jù)振動(dòng)頻率均集中在2.626 Hz，即X、Y、Z任一方向效果相同。為便于數(shù)據(jù)處理與分析，選取手指振動(dòng)方向的MPU6050加速數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

令手指擺動(dòng)幅度約為10 cm，不同振動(dòng)頻率及振動(dòng)方向下，多次測試PPG信號(hào)及MPU6050振動(dòng)信號(hào)，并經(jīng)FFT處理，結(jié)果（表1）顯示，手指不同方向和頻率的振動(dòng)均引起姿態(tài)傳感器振動(dòng)頻率及心率的改變，但很難直觀分析其關(guān)系，因此需采用統(tǒng)計(jì)軟件分析其相關(guān)性。

運(yùn)用SPSS 17.0對(duì)垂直、平行振動(dòng)方向下PPG頻率與MPU6050振動(dòng)頻率進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，垂直和平行方向下的運(yùn)動(dòng)干擾與心率提取結(jié)果不存在顯著相關(guān)性（P>0.05）。綜上所述，在有效PPG信號(hào)輸出的壓力范圍內(nèi)，通過FFT處理提取的心率基本不受運(yùn)動(dòng)干擾。在實(shí)際運(yùn)用中，減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)并運(yùn)用FFT算法對(duì)PPG信號(hào)進(jìn)行心率提取，其抗運(yùn)動(dòng)干擾性強(qiáng)。

2. 4 智能耳標(biāo)的臨床應(yīng)用效果

在CC2541中設(shè)PPG信號(hào)采樣頻率為10 Hz，即100 ms采集一次心率傳感器的電壓值，采樣128點(diǎn)，時(shí)長12.8 s。采集數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙4.0傳至上位機(jī)，并導(dǎo)入MATLAB中進(jìn)行FFT處理，獲得PPG信號(hào)時(shí)域波形和頻域波形（圖10）。通過CC2541中FFT處理得到的心跳頻率為2.813 Hz，生豬心率=2.813 Hz×60 s=168.78次/min，而處于安靜狀態(tài)下人工測量的生豬心率為160.00次/min，二者結(jié)果基本相符。

3 討論

目前，穿戴式動(dòng)物心率測量儀器鮮見在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及養(yǎng)殖過程中使用。實(shí)驗(yàn)室多采用心電圖機(jī)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行心率測量，監(jiān)測其在不同刺激條件下的心率變化情況。在心電圖機(jī)的使用過程中，要求在動(dòng)物表皮上涂抹導(dǎo)電液，兩個(gè)電極片貼附在動(dòng)物表皮上，以獲取良好的心電信號(hào)，因此該方式只適合短時(shí)心率的測量。此外，電極貼附時(shí)間過長會(huì)引發(fā)導(dǎo)電液蒸發(fā)、導(dǎo)電性能降低；且動(dòng)物運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)電極片的貼附能力要求較高，極易影響電極片間的導(dǎo)電性能，進(jìn)而影響心率信號(hào)采集。本研究采用的PPG信號(hào)檢測原理，屬于非接觸信號(hào)采集，相對(duì)電極的貼附要求更低；采用FFT算法及降低耳標(biāo)與豬耳間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可在運(yùn)動(dòng)過程中有效提取心率數(shù)據(jù)；而采用普及率、通用性好的藍(lán)牙4.0作為無線通信載體，可有效與安卓、蘋果等智能手機(jī)連接（Wcislik et al.，2015），在今后應(yīng)用中可省去購置專有設(shè)備的費(fèi)用，只需安裝APP即可。基于CC2541藍(lán)牙4.0的生豬心率測量耳標(biāo)屬于穿戴式設(shè)備，具有體積小、抗運(yùn)動(dòng)干擾強(qiáng)、功耗低的特點(diǎn)，適合對(duì)生豬進(jìn)行長期動(dòng)態(tài)的心率監(jiān)測。

智能耳標(biāo)在生豬處于運(yùn)動(dòng)和安靜狀態(tài)下均能較好地提取其心率數(shù)據(jù)，但心率僅是PPG信號(hào)的一個(gè)特征值，在研究生豬的生理反應(yīng)、行為、母豬分娩時(shí)，還略顯不足。生豬的生活規(guī)律性較強(qiáng)，主要在白天活動(dòng)，夜間少有活動(dòng)和采食。雖然不同生長階段生豬的臥息時(shí)間存在一定差異，但各階段的臥息時(shí)間占比均是最高，仔豬為60%～70%，種豬約70%，育肥豬為70%～ 85%，母豬為80%～85%（陳桂鵬等，2017）。在生豬處于安靜狀態(tài)下，心率傳感器采用高頻次采樣獲取一小段時(shí)間內(nèi)的完整PPG信號(hào)，通過藍(lán)牙4.0將其傳輸至服務(wù)器、上位機(jī)、智能手機(jī)中分析，該過程只需修改CC2541中的軟件程序即可完成完整PPG信號(hào)采集與傳輸。

為便于長期佩戴、監(jiān)測生豬PPG信號(hào)，考慮豬耳會(huì)隨著生豬生長而增厚，傳感器與豬耳間壓力隨之變化，進(jìn)而影響正常的PPG信號(hào)。經(jīng)測量觀察，發(fā)現(xiàn)每頭生豬的豬耳在出欄前增厚約2.1 mm。在生豬生長過程中，豬耳增厚使傳感器的壓力增加，導(dǎo)致PPG信號(hào)越來越弱，難以提取心率數(shù)據(jù)。為此，本研究設(shè)計(jì)了專用的耳標(biāo)支架（圖11），其核心部件為等效漏氣孔（B）、氣墊（C）、彈性件（D）。生豬佩戴智能耳標(biāo)后，豬耳處于豬耳夾持區(qū)（F），豬耳生長的同時(shí)氣墊通過不斷漏氣使其厚度減小，彈性件彈簧壓力基本不受影響，進(jìn)而達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的壓力平衡。即在豬耳增厚過程中，令傳感器與豬耳間的壓力總保持在有效PPG信號(hào)輸出的壓力范圍內(nèi)。

本研究設(shè)計(jì)的智能耳標(biāo)能解決運(yùn)動(dòng)對(duì)PPG信號(hào)采集的干擾問題，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下可對(duì)生豬心率進(jìn)行長期動(dòng)態(tài)監(jiān)測。但在實(shí)際生產(chǎn)中，生豬養(yǎng)殖環(huán)境相對(duì)惡劣，對(duì)電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性帶來極大考驗(yàn)。如心率傳感器與豬耳間存在污水時(shí)，勢必引起PPG信號(hào)電壓變化。本研究通過FFT算法對(duì)PPG信號(hào)進(jìn)行頻域處理以提取心率數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)在于頻域處理PPG信號(hào)主要受信號(hào)頻率變化的影響，對(duì)信號(hào)電壓變化不敏感，因此只要污水不至于使光敏元件接收不到最弱PPG信號(hào)，基本都能獲取較準(zhǔn)確的心率數(shù)據(jù)。基于CC2541藍(lán)牙4.0的生豬心率測量耳標(biāo)是一種穿戴式監(jiān)測設(shè)備，能在生豬自然活動(dòng)的環(huán)境下自動(dòng)監(jiān)測心率，對(duì)開展生豬健康預(yù)警、動(dòng)物福利、行為建模等研究具有重要意義。

4 結(jié)論

基于CC2541藍(lán)牙4.0的生豬心率測量耳標(biāo)能輸出完整的PPG信號(hào)波形，在生豬安靜狀態(tài)下能獲取精準(zhǔn)的心率數(shù)據(jù)；造成PPG信號(hào)干擾的主要因素是智能耳標(biāo)與豬耳的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)耳標(biāo)夾持壓力在0.6～1.5 N范圍內(nèi)，通過FFT算法可在生豬運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下有效提取心率數(shù)據(jù)。即基于CC2541藍(lán)牙4.0的生豬心率測量耳標(biāo)具有體積小、抗運(yùn)動(dòng)干擾強(qiáng)、功耗低的特點(diǎn)，適合對(duì)生豬進(jìn)行長期動(dòng)態(tài)的心率監(jiān)測。

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（責(zé)任編輯 蘭宗寶）