微型便攜式心電監(jiān)護儀的實現(xiàn)

　　摘要：首先詳細(xì)說明了一種便攜式心電儀設(shè)計和實現(xiàn)方案，著重論述了心電信號處理策略和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，設(shè)計了一種便攜儀器上的心電濾波算法和電路，有效滿足了體積、功耗和處理效果上的綜合要求。在數(shù)據(jù)傳輸上，簡述了一套基于藍(lán)牙無線通訊的應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，來保證數(shù)據(jù)傳輸實時性和可靠性的平衡。最后介紹了實際實現(xiàn)的儀器運行情況，說明儀器達(dá)到了設(shè)計的要求。

　　引言

　　便攜式心電監(jiān)護儀將心電監(jiān)護從病床、醫(yī)院擴展到社區(qū)、家庭，是實施心電遠(yuǎn)程監(jiān)護的重要設(shè)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(wěn)定、易受外界環(huán)境干擾，而且便攜式心電監(jiān)護儀是在監(jiān)護對象日?；顒又胁杉盘?，如何在環(huán)境復(fù)雜、移動頻繁的情況下，克服人體移動和外界環(huán)境對信號的干擾，更是便攜式心電監(jiān)護儀在實現(xiàn)上的一個難題。

　　在詳細(xì)研究各類解決方案的基礎(chǔ)上，作者設(shè)計一種便攜式心電監(jiān)護儀，在心電信號處理方面，軟硬件結(jié)合，電路濾波和數(shù)字濾波相配合;在信號傳輸方面，采用藍(lán)牙方式實現(xiàn)采集的心電信號到數(shù)據(jù)分析端(智能手機等)的傳輸;為方便使用，本系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)I導(dǎo)聯(lián)法進(jìn)行信號采集。

　　系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　本文提出的便攜式心電監(jiān)護儀，邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括心電調(diào)理模塊、中心控制模塊和藍(lán)牙通訊模塊，系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)I導(dǎo)聯(lián)方式獲取監(jiān)測對象心電信號。心電調(diào)理模塊主要完成信號的增益、帶通濾波和A/D轉(zhuǎn)換;中心控制模塊負(fù)責(zé)信號的數(shù)字濾波及處理、通訊數(shù)據(jù)組織和其他模塊管理;藍(lán)牙模塊則負(fù)責(zé)把處理后的心電信號發(fā)送到數(shù)據(jù)分析端(智能手機等)，由手機完成心電數(shù)據(jù)的特征提取、分析和診斷?！　?/p>

　　心電調(diào)理模塊設(shè)計

　　心電調(diào)理模塊主要分為信號采集電路和右腿驅(qū)動電路兩部分。

　　(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單的CR無源高通電路，它能有效隔斷直流通路，消除基線漂移;低通濾波器為一個有源二階低通電路，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帶通濾波，差分接入一個高精度A/D轉(zhuǎn)換，由于采用差分輸入，心電信號經(jīng)過的電路又對稱，抵消了共模干擾，提高了共模抑制能力。

　　(2)右腿驅(qū)動電路

　　右腿驅(qū)動電路(圖3)的工作原理是將由人體體表獲得的共模電壓通過負(fù)反饋放大的方式輸回人體，從而達(dá)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，同時取消了人體接地，消除了心電電極和電力線之間電容耦合產(chǎn)生的位移電流流經(jīng)人體的危害。