摘要：針對現(xiàn)代醫(yī)療的新要求，設(shè)計了一種基于GPRS的遠程心電實時監(jiān)護終端。該監(jiān)護終端能采集人體心電信號并實時發(fā)送，從而實現(xiàn)真正意義上的無線實時監(jiān)護。介紹了系統(tǒng)原理和總體方案，著重闡述了監(jiān)護終端的硬件設(shè)計以及相應(yīng)單片機的軟件設(shè)計。
關(guān)鍵詞：心電GPRS單片機無線實時監(jiān)護

在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，心電信號是診斷心血管疾病的重要依據(jù)。傳統(tǒng)的心電監(jiān)護設(shè)備在心血管疾病的診斷與治療中起到了很重要的作用，但這一類監(jiān)護設(shè)備一般只能在醫(yī)院里使用．而可以隨身攜帶的Holter又只能實現(xiàn)心電信號的回放而不是實時監(jiān)護�；跓o線通信的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)給了患者較大的活動自由，用戶可以不受時間、地點的限制，隨時隨地得到醫(yī)院監(jiān)護中心的監(jiān)護，在出現(xiàn)緊急情況時可以被及時發(fā)現(xiàn)并救治。美國、澳大利亞和歐洲一些國家進行了遠程心電監(jiān)護的研究，部分公司還推出了相應(yīng)的監(jiān)護儀，國內(nèi)也有部分高校和研究單位進行了相關(guān)的研究工作，取得了一定成果，但并未開發(fā)出成熟、實用的系統(tǒng)。

這里利用業(yè)已成熟的GPRS技術(shù)設(shè)計了一種便攜式遠程心電實時監(jiān)護終端，克服了Holter只能用于回放分析的缺點，可以對患者心電信號進行實時監(jiān)護。下面詳細介紹該監(jiān)護終端的設(shè)計與實現(xiàn)。

1 監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計概述
基于GPRS的遠程心電實時監(jiān)護系統(tǒng)示意圖如圖1所示。它主要包括兩部分：心電監(jiān)護終端和醫(yī)院監(jiān)護中心�；颊唠S身攜帶的監(jiān)護終端由它上面的無線模塊通過GPRS無線基站接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，再通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接因特網(wǎng)上的監(jiān)護中心服務(wù)器。監(jiān)護終端采集并處理患者的心電信號，所得到的心電數(shù)據(jù)通過該鏈路傳輸?shù)奖O(jiān)護中心服務(wù)器上，并由服務(wù)器上的心電分析軟件進行分析，醫(yī)生則根據(jù)軟件分析結(jié)果及自己的判斷來給患者適當(dāng)?shù)尼t(yī)囑，必要時采取相應(yīng)的救治措施。

本文只介紹監(jiān)護終端的設(shè)計與實現(xiàn)，服務(wù)器端的心電綜合分析軟件這里不再贅述。

2 監(jiān)護終端硬件設(shè)計
監(jiān)護終端硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示，它主要由以下幾部分組成：心電采集模塊、主控單片機模塊、GPRS無線通信模塊和電源模塊。

2．1 心電采集模塊
人體心電信號的主要頻率范圍為0.05～100Hz，幅值范圍為0.5～5mV。心電信號中通�；祀s有其他生物電信號，還容易受到以50Hz工頻干擾為主的電磁信號干擾，因此對心電信號的檢測屬于強噪聲背景下低頻微弱信號的檢測。為得到適合于臨床應(yīng)用的干凈心電信號，必須對心電信號進行合理的放大和濾波處理，其原理框圖如圖3所示。

由于人體皮膚阻抗比較大，而心電信號十分微弱，且存在許多干擾信號，因此前置放大器采用了具有高共模抑制比、高輸入阻抗、低輸入偏置電流、低失調(diào)電壓和漂移、在低增益條件下具有穩(wěn)定性的儀表放大器IN—A326。人體皮膚和電極之間存在原電池效應(yīng)，使電極之間存在連續(xù)的電位差，為避免該電位差經(jīng)過放大后造成后級電路飽和，前置放大器的增益設(shè)置為5。信號需放大至數(shù)伏量級才能滿足A／D轉(zhuǎn)換的要求，因此設(shè)置次級放大的增益為200。這里采用了具有寬增益、低失調(diào)電壓和漂移、低噪聲的運算放大器OPA335。兩級放大后的總增益為1000，符合要求。

心電信號中常混有低頻和直流干擾，其中，由于金屬電極、導(dǎo)電介質(zhì)和皮膚之問的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的直流偏壓是主要干擾成分，因此設(shè)計了截止頻率為0.1Hz的二階高通濾波器來濾除這部分干擾。相應(yīng)地，高頻干擾信號通過一個截止頻率為100Hz的二階低通濾波器予以濾除。此外，采用由輔助運算放大器生成的共模電壓使共模信號反相，經(jīng)限流電阻回送至人體來抑制50Hz工頻干擾。反相共模信號通過右腿驅(qū)動電極回送至人體，這對50Hz工頻干擾而言是一種深度負反饋，因而可以有效加以抑制。

實驗表明，該采集方案所得到的心電波形毛刺少，基線漂移很小，具有良好的效果。

為防止導(dǎo)聯(lián)脫落或松動而造成誤判，還設(shè)計了導(dǎo)聯(lián)脫落檢測及報警電路。運算放大器LAl358采用單電源供電時可接成跟隨器，當(dāng)其同相端處于懸空狀態(tài)時會輸出穩(wěn)定的高電平。導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路就是利用LM358的這一特性而設(shè)計的。

2．2 主控單片機模塊
主控單片機采用PICl6F877A單片機。該單片機可在線調(diào)試和編程，便于開發(fā)，而且功耗很低，適合應(yīng)用于對功耗敏感的場合。主控單片機主要完成心電信號A／D轉(zhuǎn)換并與GPRS模塊進行通信，還負責(zé)外擴Flash存儲器和實時時鐘的管理。

PICl6F877A單片機具有10位片內(nèi)A／D轉(zhuǎn)換器，其工作方式和轉(zhuǎn)換結(jié)果存放格式通過寄存器ADCON0和ADCON1進行設(shè)置，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果則存于寄存器ADRESH