遠程無(wú)線(xiàn)心電監護系統的硬件設計

摘要：為了能夠對心血管疾病患者實(shí)時(shí)監測心電信號，以便提供及時(shí)的救助，本文研究了一套遠程心電監護系統的硬件設計，通過(guò)保護與輸入緩沖電路、前置放大及右腿驅動(dòng)電路、濾波電路、后置放大及電平抬升電路實(shí)現心電信號的放大、濾波。目前監護系統的設計已取得階段性的成果，能夠在強烈的噪聲中，采集到準確的心電信號，盡可能地減小了失真。
關(guān)鍵詞：心電監護；心電信號；硬件設計；無(wú)線(xiàn)傳輸；實(shí)時(shí)檢測

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平日益提高，工作節奏不斷加快，心血管疾病已逐漸成為威脅人類(lèi)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(guò)心電信號來(lái)發(fā)現并及時(shí)診治心血管疾病是降低發(fā)病率和死亡率的一個(gè)有效途徑。
利用當前迅猛發(fā)展并日趨成熟的電子技術(shù)、通信技術(shù)，設計開(kāi)發(fā)一套操作簡(jiǎn)單、攜帶方便、價(jià)格適宜的遠程心電監護系統具有很好的應用價(jià)值?；颊呖梢噪S時(shí)隨地對自己的心臟狀態(tài)進(jìn)行監護，減輕了奔波勞累和經(jīng)濟開(kāi)支，節省了時(shí)間和社會(huì )醫療資源；患者在熟悉的環(huán)境中實(shí)時(shí)監測，提高了心電信號的準確性，從而為病情的發(fā)現和診治贏(yíng)得絕對的時(shí)間；對于行動(dòng)不便或自理能力較差的用戶(hù)實(shí)施遠程監護，遇到病情突變時(shí)能夠迅速報警，為患者提供及時(shí)的救助。

1 系統整體結構
文中選擇以GPRS通信技術(shù)為平臺，設計了一套基于飛思卡爾DSC的遠程心電信號監護系統。該系統主要包括心電采集、數據傳輸和遠程監護軟件3個(gè)部分。整體框架如圖1所示。

心電信號采集模塊負責對患者的心電信號進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)輔以心電信號調理電路，對采集到的微弱心電信號進(jìn)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據發(fā)送到醫院中心監測站的遠程服務(wù)器，醫護工作人員操作遠程服務(wù)器上的心電信號監護軟件，對接收到的心電信號數據進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析，給出診斷意見(jiàn)，為患者的治療提供實(shí)時(shí)的遠程指導；對一些突發(fā)病情，可以贏(yíng)得寶貴的搶救時(shí)間。

2 系統硬件設計與實(shí)現
系統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、心電導聯(lián)系統、前置放大電路及右腿驅動(dòng)、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(gè)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(gè)硬件組成如圖2所示。

2．1 心電信號檢測電路設計
1)保護與輸入緩沖電路
心電信號從人體傳輸到電極輸入端的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)人體電阻等不穩定元素的衰減會(huì )出現失真；因此我們在輸入端增加一個(gè)保護與輸入緩沖電路來(lái)抑制有效信息的衰減，電路如圖3所示。保護電路是由兩個(gè)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(jìn)行限幅，防止因過(guò)度激勵造成運放逆轉而失效。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(gè)電壓跟隨器，輸入阻抗高，輸出阻抗低，便于和后續電路匹配。