基于A(yíng)RM9處理器的家用遠程醫療監護終端結構功能及應用

遠程醫療是網(wǎng)絡(luò )科技與醫療技術(shù)相結合的產(chǎn)物，隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及進(jìn)入老齡化社會(huì )的需要，發(fā)展遠程醫療已成為一種必然趨勢。遠程醫療從使用對象上可分為:面向醫院的遠程醫療系統和面向家庭的遠程醫療系統。面向家庭的遠程醫療系統的功能包括:遠程“看醫生”、遠程監護、遠程醫學(xué)信息查詢(xún)/咨詢(xún)等。

　　國外的遠程家庭醫療更加注重遠程“看醫生”，個(gè)人/ 患者在家中就可與醫生進(jìn)行實(shí)時(shí)語(yǔ)音、圖像信息交流,可實(shí)現在線(xiàn)檢測人體生理信號并給出診斷。這種系統是以視頻會(huì )議系統為核心，但目前還難以在我國普及，原因一是該系統的價(jià)格太貴，一般家庭承受不起；原因二是受到通信信道帶寬的限制，國外一般使用綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)(ISDN)，而我國現在普及到家庭的是普通電話(huà)系統(POTS)，盡管通過(guò)這也可實(shí)現雙向視頻傳輸，但在圖像分辨率、每秒傳輸圖像楨數等方面，難以達到遠程醫療的要求。作為遠程醫療的重要內容之一的遠程監護，其傳輸的只是人體生理信號，其所需的通信速度通過(guò)普通電話(huà)線(xiàn)就可以滿(mǎn)足。因此，考慮到我國互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)呈逐年增長(cháng)趨勢，發(fā)展遠程監護更加符合我國國情。

　　系統結構與功能

　　系統采用B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器)模式設計，使用該模式的最大好處是減少開(kāi)發(fā)工作量、運行維護比較簡(jiǎn)便。將B/S模式引入嵌入式網(wǎng)絡(luò )設計，改變了過(guò)去需要同時(shí)開(kāi)發(fā)上位機和下位機軟硬件的做法，現在只需要在下位機(服務(wù)器端)的嵌入式設備中集成一個(gè)微型服務(wù)器，利用HTML(超文本標記語(yǔ)言)設計網(wǎng)頁(yè)模塊，就可在上位機(瀏覽器端)使用IE等瀏覽器接收和解析此模板，從而為用戶(hù)提供一個(gè)視覺(jué)效果好、操作方便的工作界面。

　　首先基于A(yíng)RM9處理器S3C2410A和嵌入式Linux操作系統，設計出支持嵌入式Web Server的開(kāi)發(fā)平臺，再通過(guò)移植嵌入式Web Server—boa，配合數據采集和處理等模塊，構造一套適用于家庭的便攜式遠程醫療監護終端。在監護終端，利用生物電引導電極采用標準三導聯(lián)方式將人體心電信號拾取出，經(jīng)導聯(lián)線(xiàn)傳輸到信號調理模塊，經(jīng)該模塊的濾波、放大后得到初級的生物電信號，再經(jīng)由S3C2410自帶的ADC引腳送入Web服務(wù)器模塊，心電信號在此模塊中經(jīng)過(guò)各種運算分析后得到反映心臟特征的信號， LCD上實(shí)時(shí)的顯示心電波形和病人的個(gè)人信息，同時(shí)將心電信號存儲于片外Flash ROM中，終端通過(guò)以太網(wǎng)口接入以太網(wǎng)，以實(shí)現與監控中心的遠程交互。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

　　硬件電路設計

　　信號調理電路模塊

　　心電信號的檢測是屬于強噪聲背景下的微弱信號檢測，信號具有微弱、低頻、高阻抗、不穩定和隨機等特點(diǎn)。此信號的主要頻率范圍為0.05~100Hz, 幅值范圍為0.5~5mV。微弱的心電信號還受到多種干擾，其特征被淹沒(méi)在復雜的信號之中。又由于生物電引導電極在拾取人體電信號時(shí)與人體接觸會(huì )產(chǎn)生極化電壓。因此，為了滿(mǎn)足檢測要求，信號調理電路必須要較好的抑制各種干擾、不失真的放大心電信號。本設計中，信號調理電路模塊主要包括前端電路、信號放大電路和陷波電路。電路框圖如圖2。

圖2 信號調理電路框圖

　　前端電路

　　前端電路作為信號調理電路的第一級，其功能主要是為了抑制環(huán)境中的干擾噪聲、提高前置放大器的共模抑制能力。緩沖放大器一般采用電壓跟隨器實(shí)現，其緩沖隔離作用減小了生物信號源對放大器的過(guò)高要求，提高了電路的輸入阻抗，減少心電信號衰減和匹配失真。使用屏蔽層驅動(dòng)電路可以較好的去除導聯(lián)線(xiàn)屏蔽層分布電容的不等量衰減造成對放大器總CMRR(共模抑制比)的影響。由于人體本身可通過(guò)各種渠道從環(huán)境中拾取工頻50Hz交流電壓，在心電測量中形成交流共模干擾，這種干擾常在幾伏以上，采用右腿驅動(dòng)電路后能夠使50Hz共模干擾電壓降到1%以下。電路圖如圖3。

圖3 前端電路