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1、自动控制与测试测量基于GPRS的远程心电实时监护终端姚湘平,张跃,代少升,陈可(清华大学深圳研究生院,广东深圳518055)摘要:针对现代医疗的新要求,设计了一种基于GPRS的远程心电实时监护终端。该监护终端能采集人体心电信号并实时发送,从而实现真正意义上的无线实时监护。介绍了系统原理和总体方案,着重阐述了监护终端的硬件设计以及相应单片机的软件设计。关键词:心电GPRS单片机无线实时监护在现代医学中,心电信号是诊断心血管疾病的重要医生则根据软件分析结果及自己的判断来给患者适当的依据。传统的心电监护设备在心血管疾病的诊断与治疗医嘱,必要时采取相应的救治措施。中起到了很重要
2、的作用,但这一类监护设备一般只能在本文只介绍监护终端的设计与实现,服务器端的心医院里使用,而可以随身携带的Holter又只能实现心电电综合分析软件这里不再赘述。信号的回放而不是实时监护。基于无线通信的远程心电2监护终端硬件设计监护系统给了患者较大的活动自由,用户可以不受时监护终端硬件系统框图如图2所示,它主要由以下间、地点的限制,随时随地得到医院监护中心的监护,在几部分组成:心电采集模块、主控单片机模块、GPRS无出现紧急情况时可以被及时发现并救治。美国、澳大利线通信模块和电源模块。亚和欧洲一些国家进行了远程心电监护的研究,部分公司还推出了相应的监护仪[1],国内也有部
3、分高校和研究心电采集模块主控单片机模块无线模块单位进行了相关的研究工作,取得了一定成果,但并未心电采集电路A/D模块开发出成熟、实用的系统。GPRS导联脱落检测单片机无线模块这里利用业已成熟的GPRS技术设计了一种便携式远程心电实时监护终端,克服了Holter只能用于回放分导联脱落报警析的缺点,可以对患者心电信号进行实时监护。下面详Flash实时细介绍该监护终端的设计与实现。时钟SIM卡存储器电路1监护系统设计概述基于GPRS的远程心电实时监护系统示意图如图1所示。它主要包括两部分:心电监护终端和医院监护中电源模块心。患者随身携带的监护终端由它上面的无线模块通过图2监护
4、终端硬件系统框图GPRS无线基站接入GPRS网络,再通过GPRS网络连接因特网上的监护中心服务器。监护终端采集并处理患者2.1心电采集模块人体心电信号的主要频率范围为0.05～100Hz,幅值的心电信号,所得到的心电数据通过该链路传输到监护范围为0.5～5mV。心电信号中通常混杂有其他生物电信中心服务器上,并由服务器上的心电分析软件进行分析,号,还容易受到以50Hz工频干扰为主的电磁信号干扰,GPRS网络因此对心电信号的检测属于强噪声背景下低频微弱信监护终端SGSNGGSN号的检测。为得到适合于临床应用的干净心电信号,必须对心电信号进行合理的放大和滤波处理,其原理框图G
5、PRS无线如图3所示。基站由于人体皮肤阻抗比较大,而心电信号十分微弱,因特网且存在许多干扰信号,因此前置放大器采用了具有高共监护中心模抑制比、高输入阻抗、低输入偏置电流、低失调电压和服务器漂移、在低增益条件下具有稳定性的仪表放大器IN-图1基于GPRS的远程心电实时监护系统示意图[2]。人体皮肤和电极之间存在原电池效应,使电极A326《电子技术应用》2006年第4期本刊邮箱:eta@ncse.com.cn77自动控制与测试测量存心电数据,经过一定时间后由无线模块集中导联前置高通次级低通A/D人体放大滤波放大滤波模块发送,用户也可以选择在A/D转换后不经存储就直接发送。在
6、心电监护中,医生常要求知道PIC16F877A导联脱落检测心电信号出现异常的时间,因此使用DS1302及报警电路设计了实时时钟电路。图3心电采集模块原理框图2.3GPRS无线模块GPRS无线模块采用Wavecom公司的WISMOQuik之间存在连续的电位差,为避免该电位差经过放大后造Q2406B。该模块工作频带为双频EGSM900/GSM成后级电路饱和,前置放大器的增益设置为5。信号需1800MHz或GSM850/GSM1900MHz,支持GPRS多时隙放大至数伏量级才能满足A/D转换的要求,因此设置class10,可提供语音、数据、传真和短信息服务功能。模次级放大的增
7、益为200。这里采用了具有宽增益、低失块射频部分和基带部分可共用一个电源,电压范围为调电压和漂移、低噪声的运算放大器OPA335。两级放大[5]。模块基带部分内嵌了GSM/GPRS协议栈,3.3V～4.5V后的总增益为1000,符合要求。是否嵌入TCP/IP协议栈可由用户选择。根据系统需要,心电信号中常混有低频和直流干扰,其中,由于金这里选择了内嵌TCP/IP协议栈的模块。属电极、导电介质和皮肤之间的化学反应而产生的直流GPRS无线模块硬件连接如图4所示。单片机对无线偏压是主要干扰成分,因此设计了截止频率为0.1Hz的模块的控制通过无线模
