遠(yuǎn)程心電醫(yī)療信號監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

創(chuàng)建HAL設(shè)備驅(qū)動(dòng)包括：創(chuàng)建設(shè)備實(shí)例和登記設(shè)備。設(shè)計(jì)中針對LWIP的結(jié)構(gòu)，定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體作為DM9000A設(shè)備的alt_dev結(jié)構(gòu)：

在NiosⅡ啟動(dòng)時(shí)，將在aIt_sys_init()中對設(shè)備初始化，初始化程序如下：

應(yīng)用程序設(shè)計(jì)采用TCP／IP、HTTP協(xié)議，把監(jiān)測器作為Web服務(wù)器端，遠(yuǎn)程PC端作為客戶端通過網(wǎng)頁顯示采集到的心電波形。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

系統(tǒng)對人體心電信號進(jìn)行了采集，通過LCD面板進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。通過SD卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的PC端上，以下是對系統(tǒng)功能的驗(yàn)證與測試結(jié)果。

4.1 信號采集調(diào)理模塊

心電信號采集調(diào)理模塊是自行設(shè)計(jì)的采集板，主要測量參數(shù)為前置放大器的通道帶寬、放大能力和陷波特性。經(jīng)測試，測試信號在1～1 kHz的頻帶帶寬內(nèi)放大增益基本穩(wěn)定在12.1 dB，即其通道帶寬能≥1 kHz；在頻率為20 Hz和50 Hz時(shí)，放大器對40～800 mV信號的放大能力增益并無明顯變化，基本穩(wěn)定在11.7～13.1 dB；同時(shí)，陷波器在對50 Hz信號濾波時(shí)能將放大增益控制到0.5 dB以下。因此，基于心電信號的特點(diǎn)所設(shè)計(jì)的采集調(diào)理模塊能穩(wěn)定地獲得人體的心電信號。

4.2 信號顯示模塊

圖5是采集后的心電信號通過本地的LCD面板實(shí)時(shí)顯示。從顯示結(jié)果看，心電信號的PQRST五個(gè)特征點(diǎn)明顯，波形平滑，并且在實(shí)際測量中穩(wěn)定無干擾，能真實(shí)反映出采集后的心電信號。

4.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊

在設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)接口功能的實(shí)現(xiàn)使采集到的心電信號通過以太網(wǎng)發(fā)送到遠(yuǎn)程PC端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。根據(jù)TCP／IP協(xié)議與HTTP協(xié)議，信號經(jīng)過打包處理后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。在遠(yuǎn)程PC端，通過網(wǎng)頁瀏覽器就可以觀看到服務(wù)器端采集到的心電波形。圖6是心電信號在遠(yuǎn)程PC端的網(wǎng)頁瀏覽器上顯示結(jié)果。該測試結(jié)果顯示其與本地的LCD面板顯示波形基本一致，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程傳輸功能。

實(shí)驗(yàn)表明，該心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲(chǔ)和傳輸功能。

5 結(jié) 語

本文描述了一種基于NiosⅡ軟核處理器的遠(yuǎn)程心電醫(yī)療信號監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)已完成了系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，并通過了EDA軟件仿真驗(yàn)證和在DE2開發(fā)板上板級驗(yàn)證，能夠?qū)崿F(xiàn)對心電信號的采集調(diào)理、信號波形和數(shù)據(jù)的LCD顯示、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸。

設(shè)計(jì)中采用了SOPC技術(shù)與IP核復(fù)用技術(shù)，縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期，同時(shí)使系統(tǒng)具有便攜式、靈活性、功能可擴(kuò)展等功能。通過移植μClinux操作系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能與更加強(qiáng)健的系統(tǒng)穩(wěn)定性。