微型便攜式心電監護儀的實現

　　摘要：首先詳細說明了一種便攜式心電儀設計和實現方案，著重論述了心電信號處理策略和數據傳輸協議，設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。在數據傳輸上，簡述了一套基于藍牙無線通訊的應用層數據傳輸協議，來保證數據傳輸實時性和可靠性的平衡。最后介紹了實際實現的儀器運行情況，說明儀器達到了設計的要求。

　　引言

　　便攜式心電監護儀將心電監護從病床、醫院擴展到社區、家庭，是實施心電遠程監護的重要設備，由于心電信號是一種典型的人體生理信號，信號微弱、不穩定、易受外界環境干擾，而且便攜式心電監護儀是在監護對象日常活動中采集信號，如何在環境復雜、移動頻繁的情況下，克服人體移動和外界環境對信號的干擾，更是便攜式心電監護儀在實現上的一個難題。

　　在詳細研究各類解決方案的基礎上，作者設計一種便攜式心電監護儀，在心電信號處理方面，軟硬件結合，電路濾波和數字濾波相配合;在信號傳輸方面，采用藍牙方式實現采集的心電信號到數據分析端(智能手機等)的傳輸;為方便使用，本系統采用了標準I導聯法進行信號采集。

　　系統設計與實現

　　本文提出的便攜式心電監護儀，邏輯結構如圖1所示，主要包括心電調理模塊、中心控制模塊和藍牙通訊模塊，系統采用標準I導聯方式獲取監測對象心電信號。心電調理模塊主要完成信號的增益、帶通濾波和A/D轉換;中心控制模塊負責信號的數字濾波及處理、通訊數據組織和其他模塊管理;藍牙模塊則負責把處理后的心電信號發送到數據分析端(智能手機等)，由手機完成心電數據的特征提取、分析和診斷。　　

　　心電調理模塊設計

　　心電調理模塊主要分為信號采集電路和右腿驅動電路兩部分。

　　(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轉換，由于采用差分輸入，心電信號經過的電路又對稱，抵消了共模干擾，提高了共模抑制能力。

　　(2)右腿驅動電路

　　右腿驅動電路(圖3)的工作原理是將由人體體表獲得的共模電壓通過負反饋放大的方式輸回人體，從而達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生的位移電流流經人體的危害。