遠(yuǎn)程無線心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

摘要：為了能夠?qū)π难芗膊』颊邔?shí)時(shí)監(jiān)測心電信號，以便提供及時(shí)的救助，本文研究了一套遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，通過保護(hù)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(shí)現(xiàn)心電信號的放大、濾波。目前監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已取得階段性的成果，能夠在強(qiáng)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(hù)；心電信號；硬件設(shè)計(jì)；無線傳輸；實(shí)時(shí)檢測

隨著社會經(jīng)濟(jì)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(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(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(jì)開發(fā)一套操作簡單、攜帶方便、價(jià)格適宜的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)具有很好的應(yīng)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(jiān)護(hù)，減輕了奔波勞累和經(jīng)濟(jì)開支，節(jié)省了時(shí)間和社會醫(yī)療資源；患者在熟悉的環(huán)境中實(shí)時(shí)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(shí)間；對于行動不便或自理能力較差的用戶實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，遇到病情突變時(shí)能夠迅速報(bào)警，為患者提供及時(shí)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(jì)了一套基于飛思卡爾DSC的遠(yuǎn)程心電信號監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括心電采集、數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)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(fù)責(zé)對患者的心電信號進(jìn)行長時(shí)間的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)輔以心電信號調(diào)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(yuǎn)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(yuǎn)程服務(wù)器，醫(yī)護(hù)工作人員操作遠(yuǎn)程服務(wù)器上的心電信號監(jiān)護(hù)軟件，對接收到的心電信號數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析，給出診斷意見，為患者的治療提供實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程指導(dǎo)；對一些突發(fā)病情，可以贏得寶貴的搶救時(shí)間。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的硬件部分包括心電信號采集模塊和遠(yuǎn)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(gè)部分。遠(yuǎn)程通信模塊主要由MC9S12XS128單片機(jī)、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(shè)計(jì)
1)保護(hù)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(gè)保護(hù)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(hù)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，防止因過度激勵造成運(yùn)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(yùn)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(xù)電路匹配。