遠程無線心電監(jiān)護系統(tǒng)的硬件設(shè)計

摘要：為了能夠?qū)π难芗膊』颊邔崟r監(jiān)測心電信號，以便提供及時的救助，本文研究了一套遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)的硬件設(shè)計，通過保護與輸入緩沖電路、前置放大及右腿驅(qū)動電路、濾波電路、后置放大及電平抬升電路實現(xiàn)心電信號的放大、濾波。目前監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計已取得階段性的成果，能夠在強烈的噪聲中，采集到準(zhǔn)確的心電信號，盡可能地減小了失真。
關(guān)鍵詞：心電監(jiān)護；心電信號；硬件設(shè)計；無線傳輸；實時檢測

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平日益提高，工作節(jié)奏不斷加快，心血管疾病已逐漸成為威脅人類生命安全的最主要疾病，而且發(fā)病率明顯上升，并呈低齡化趨勢。通過心電信號來發(fā)現(xiàn)并及時診治心血管疾病是降低發(fā)病率和死亡率的一個有效途徑。
利用當(dāng)前迅猛發(fā)展并日趨成熟的電子技術(shù)、通信技術(shù)，設(shè)計開發(fā)一套操作簡單、攜帶方便、價格適宜的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用價值。患者可以隨時隨地對自己的心臟狀態(tài)進行監(jiān)護，減輕了奔波勞累和經(jīng)濟開支，節(jié)省了時間和社會醫(yī)療資源；患者在熟悉的環(huán)境中實時監(jiān)測，提高了心電信號的準(zhǔn)確性，從而為病情的發(fā)現(xiàn)和診治贏得絕對的時間；對于行動不便或自理能力較差的用戶實施遠程監(jiān)護，遇到病情突變時能夠迅速報警，為患者提供及時的救助。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
文中選擇以GPRS通信技術(shù)為平臺，設(shè)計了一套基于飛思卡爾DSC的遠程心電信號監(jiān)護系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括心電采集、數(shù)據(jù)傳輸和遠程監(jiān)護軟件3個部分。整體框架如圖1所示。

心電信號采集模塊負責(zé)對患者的心電信號進行長時間的實時采集，同時輔以心電信號調(diào)理電路，對采集到的微弱心電信號進行放大、濾波，然后由微控制器控制遠程通信模塊將心電信號數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)院中心監(jiān)測站的遠程服務(wù)器，醫(yī)護工作人員操作遠程服務(wù)器上的心電信號監(jiān)護軟件，對接收到的心電信號數(shù)據(jù)進行進一步的處理和分析，給出診斷意見，為患者的治療提供實時的遠程指導(dǎo)；對一些突發(fā)病情，可以贏得寶貴的搶救時間。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)
系統(tǒng)的硬件部分包括心電信號采集模塊和遠程通信模塊兩部分。心電信號采集模塊主要包括電極、心電導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)、前置放大電路及右腿驅(qū)動、高低通濾波電路、50 Hz陷波電路、后置放大及電平抬升電路等幾個部分。遠程通信模塊主要由MC9S12XS128單片機、GPRS模塊、SIM卡電路、電源電路組成。整個硬件組成如圖2所示。

2．1 心電信號檢測電路設(shè)計
1)保護與輸入緩沖電路
心電信號從人體傳輸?shù)诫姌O輸入端的過程中，經(jīng)過人體電阻等不穩(wěn)定元素的衰減會出現(xiàn)失真；因此我們在輸入端增加一個保護與輸入緩沖電路來抑制有效信息的衰減，電路如圖3所示。保護電路是由兩個二極管組成的雙向限幅電路，對人體靜電或外部其他高壓干擾進行限幅，防止因過度激勵造成運放逆轉(zhuǎn)而失效。輸入緩沖電路中的輸入緩沖器選擇了AD公司的一款模擬運算放大器芯片：OP295，它是一個電壓跟隨器，輸入阻抗高，輸出阻抗低，便于和后續(xù)電路匹配。