微型便攜式心電監護儀的實(shí)現

　　摘要：首先詳細說(shuō)明了一種便攜式心電儀設計和實(shí)現方案，著(zhù)重論述了心電信號處理策略和數據傳輸協(xié)議，設計了一種便攜儀器上的心電濾波算法和電路，有效滿(mǎn)足了體積、功耗和處理效果上的綜合要求。在數據傳輸上，簡(jiǎn)述了一套基于藍牙無(wú)線(xiàn)通訊的應用層數據傳輸協(xié)議，來(lái)保證數據傳輸實(shí)時(shí)性和可靠性的平衡。最后介紹了實(shí)際實(shí)現的儀器運行情況，說(shuō)明儀器達到了設計的要求。

　　引言

　　便攜式心電監護儀將心電監護從病床、醫院擴展到社區、家庭，是實(shí)施心電遠程監護的重要設備，由于心電信號是一種典型的人體生理信號，信號微弱、不穩定、易受外界環(huán)境干擾，而且便攜式心電監護儀是在監護對象日?；顒?dòng)中采集信號，如何在環(huán)境復雜、移動(dòng)頻繁的情況下，克服人體移動(dòng)和外界環(huán)境對信號的干擾，更是便攜式心電監護儀在實(shí)現上的一個(gè)難題。

　　在詳細研究各類(lèi)解決方案的基礎上，作者設計一種便攜式心電監護儀，在心電信號處理方面，軟硬件結合，電路濾波和數字濾波相配合;在信號傳輸方面，采用藍牙方式實(shí)現采集的心電信號到數據分析端(智能手機等)的傳輸;為方便使用，本系統采用了標準I導聯(lián)法進(jìn)行信號采集。

　　系統設計與實(shí)現

　　本文提出的便攜式心電監護儀，邏輯結構如圖1所示，主要包括心電調理模塊、中心控制模塊和藍牙通訊模塊，系統采用標準I導聯(lián)方式獲取監測對象心電信號。心電調理模塊主要完成信號的增益、帶通濾波和A/D轉換;中心控制模塊負責信號的數字濾波及處理、通訊數據組織和其他模塊管理;藍牙模塊則負責把處理后的心電信號發(fā)送到數據分析端(智能手機等)，由手機完成心電數據的特征提取、分析和診斷?！　?/p>

　　心電調理模塊設計

　　心電調理模塊主要分為信號采集電路和右腿驅動(dòng)電路兩部分。

　　(1)信號采集電路

　　由高通濾波器和低通濾波器組成，主要濾除0.05Hz-100Hz以外頻段的噪聲。其高通濾波器采用簡(jiǎn)單的CR無(wú)源高通電路，它能有效隔斷直流通路，消除基線(xiàn)漂移;低通濾波器為一個(gè)有源二階低通電路，它能對0.05Hz以下頻率進(jìn)行有效衰減，同時(shí)能夠提供高輸入，低輸出阻抗。左右臂采集到的信號分別通過(guò)帶通濾波，差分接入一個(gè)高精度A/D轉換，由于采用差分輸入，心電信號經(jīng)過(guò)的電路又對稱(chēng)，抵消了共模干擾，提高了共模抑制能力。

　　(2)右腿驅動(dòng)電路

　　右腿驅動(dòng)電路(圖3)的工作原理是將由人體體表獲得的共模電壓通過(guò)負反饋放大的方式輸回人體，從而達到抵消共模干擾的作用。它從根本上抑制人體共模電壓的干擾，同時(shí)取消了人體接地，消除了心電電極和電力線(xiàn)之間電容耦合產(chǎn)生的位移電流流經(jīng)人體的危害?！?/p>