嵌入式遠程心電監護系統的設計

摘要：提出一種嵌入式遠程心電監護系統的設計方法。該系統包括前端和后端兩個模塊，前端通過穿戴式心電采集設備從人體獲取心電信號，經 A／D轉換后由nRF905射頻芯片無線傳輸到后端；后端利用GPRS將來自前端的數據遠程傳輸到監護中心，并接收來自中心的反饋信息。為了保證數據傳輸的安全性，提高數據傳輸的效率，引入了AES加密和LZ77壓縮算法。實驗結果表明，該系統能夠實現心電信號穩定、準確、實時的傳輸。
關鍵詞：心電信號；無線傳輸；遠程監護系統；nRF905

0 引言
心電信號是人類最早研究并應用于醫學臨床的生物電信號之一，通過心電信號診斷心血管疾病是目前醫院應用最普遍的方法。目前，檢測心臟疾病的常規方法是到醫院做心電圖，反映患者的心臟功能情況。但這種方法只能描記患者幾分鐘平臥狀態下短時間內的心電圖片段，難以獲得患者各種狀態、各時間段的心電圖變化，這樣就限制了醫生診斷的范圍，甚至會貽誤對癥治療的時機。因此，本文提出一種嵌入式遠程心電遠程監控系統設計，病人無需親自到醫院做常規心電圖檢測，只需要穿著一種專用的服裝，就可完成對患者進行移動式、遠距離、不間斷的心電監護。

1 設計總體結構設計
系統總體設計框圖如圖1所示。


系統由一個前端模塊和一個后端模塊組成，前端包括心電采集電路、單片機和射頻發射芯片，用以獲取心電并經處理后通過射頻無線傳輸到后端；后端包括一個射頻接收芯片、一個ARM處理器、一個DSP處理器、一個LCD顯示屏，以及一塊GPRS發射模塊，主要用于接收來自前端的心電數據，并對數據進行處理，最后采用GPRS模塊并通過Internet將處理后的心電數據遠程傳輸到監護中心。
1．1 心電信號采集
心電信號采集采用穿戴式心電采集設備，如圖2所示。該設備將檢測人體動態生理參數的傳感器、電路板、連接線嵌在絕緣軟材料制作的基體(胸帶)內，舒適性好，使用方便，功耗低，適用于臨床監護、家庭保健、運動實驗、心率失常監測、空中記錄與監測、遠程監測、應
急救護等。