CN101278832A

CN101278832A - 一种远程无线心电实时监护仪

Info

Publication number: CN101278832A
Application number: CNA2007100033503A
Authority: CN
Inventors: 张薇; 黎洪; 宿波; 郑刚; 张茁
Original assignee: SHENZHEN YANSHANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN YANSHANG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2008-10-08

Abstract

本发明涉及一种远程无线心电实时监护仪，属远程医疗和健康监护技术领域。该仪器包括心电信号获取、处理和心电数据的无线通讯部分，其中的心电信号的获取、处理部分包括心电信号的采集电路、心电信号的放大电路、心电信号的滤波电路、心电数据的处理电路、心电数据存储电路、时钟电路和电源；其中的无线通讯部分包括：GSM/GPRS或CDMA无线通讯模块及其外围电路。中央处理器和GSM/GPRS或CDMA无线通讯模块之间通过串口线相连。本发明提出的远程无线心电实时监护仪，其优点是无线数据传输速率高，使用方便，佩戴灵活，体积小，功耗低，通过移动无线通讯网络与医生HPC移动心电监护中心和医院心电监护中心点到点双向通讯，实现对用户的远程无线心电实时监护和治疗。

Description

一种远程无线心电实时监护仪

技术领域

本发明涉及一种远程无线心电实时监护仪，属无线通讯、远程医疗和健康监护技术领域。

技术背景远程监护是近年来远程医疗研究领域一个重要的发展方向，集电子信息技术，通讯技术，计算机技术和医学工程于一体。远程监护是一种通过对生理参数进行连续监测来研究远处对象的生理功能的方法，并在生理功能出现异常时能够及时得到医生和专家的指导和救治。随着人们生活水平的提高，人们开始对医疗服务的质量要求也越来越高，希望在家、外出旅游时也能进行疾病的监护和治疗。而移动通信网络的迅猛发展和INTERNET的普及使人们的这种需求变得更加现实。

心脏病是现代社会中对人类生命威胁最大的疾病之一，在世界范围内，心脏病人群庞大、且具有分散性和流动性，心脏病发作具有随意性和突发性。而现有的心电监护设备有的体积庞大，不能进行远程实时监护，如HOLTER；有的需要通过电话线等有线传输，病人在使用时限制了活动范围；而基于INTERNET的远程心电监护设备要求病人端必须配备PC机，价格昂贵，并且要求病人懂得计算机的操作知识。这些监护设备便携性差，都不能满足心脏病人随时随地监护的需求。

目前，研究较多的基于移动通讯终端(如手机和个人数字助理)的心电监护设备，其便携性较好，但具有如下缺点：1)功耗较大，很难满足心脏病人24小时连续心电监护的需求。2)集成度低，基于移动通讯终端的心电监护设备多数采用心电采集器和移动通讯终端分离的形式，二者通过串口线进行连接，采集器进行心电信号的数字化处理，通讯终端进行心电数据的无线传输。3)成本较高，难于满足大多数低收入人群的消费需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种远程无线心电实时监护仪，针对院外心脏病人随时随地监护的需要，利用GSM/GPRS或CDMA无线通讯网络的数字业务，实时上传心电数据到医生HPC移动心电监护中心或医院心电监护中心，经过专家和医生的汇诊后，及时将诊断结果反馈到心电实时监护仪的病人端，使病人在心电信号异常时能够得到及时发现和治疗，达到心电早期预警监测的目的。

本发明提出的远程无线心电实时监护仪，包括心电信号的获取部分和无线通讯部分，其中心电信号的获取部分包括：用于心电信号的采集电路；用于微弱心电信号的多级放大电路；用于心电信号的滤波电路；用于心电信号分析、计算、提取心电特征参数的中央处理器；用于存储心电数据的存储器；用于发声报警电路；用于显示心电特征参数的液晶显示屏；用于控制无线通讯模块的接口控制电路；用于提供整个监护仪的电源电路；用于心电数据采集的时间标识电路；用于提供中央处理单元正常工作的时钟电路。其中的无线通讯部分包括：用于与GSM/GPRS或CDMA网络进行无线通讯的模块；用于控制无线通讯模块上电正常工作的复位电路；用于指示无线通讯模块连上无线网络的指示电路；用于提供无线通讯模块大电流需求的供电电路；用于在GSM/GPRS或CDMA网络中标识用户身份的SIM卡；用于接收、发送GSM/GPRS或CDMA网络信号的天线。

本发明提出的远程无线心电实时监护仪，基于GSM/GPRS或CDMA移动无线通讯网络，利用GSM/GPRS或CDMA移动无线通讯网络的无线数据传输业务进行远程心电数据传输，实现病人的远程心电监护。其特点是：

1.由于GSM/GPRS或CDMA无线通讯网络的广泛覆盖性，使病人能够在GSM/GPRS或CDMA无线通讯网络覆盖的范围内随时随地使用远程无线心电实时监护仪对用户进行心电信号的监测。

2.采用GSM/GPRS或CDMA这种移动无线通讯系统的数据通讯业务进行远程无线心电实时监护仪与医生HPC移动心电监护中心或医院心电监护中心的点对点双向通讯。中央处理器通过标准的串行口操作无线通讯模块完成此任务。

3.采用单芯片集成四路放大器进行微弱心电信号的放大和滤波处理：心电信号的放大、滤波电路采用一片16脚小体积贴片封装芯片及其外围电路构成，这样减小了设备的体积和功耗。

本发明仪器的优点是：

1.传输数据的速率高：无线数据传输模块采用BENQ、WAVECOM、SIMENS等公司的GSM/GPRS或CDMA模块，其支持的数据传输速率高达115.2Kbits/s，是目前使用的无线心电监护设备中数据传输速率最高的。

2.使用范围广：由于采用了移动无线通讯技术，使病人在GSM/GPRS或CDMA移动无线通讯网络覆盖范围内，无论在家、办公室或外出旅游都能够自由佩戴使用。

3.体积小：由于本仪器主要选用小体积、贴片封装芯片，并且将无线通讯模块重叠安装在信号处理模块上大大缩小了该仪器的体积。

4.功耗低：在信号的处理模块和无线通讯模块中，采用了低功耗设计，在工作模式时上电，在休闲状态下掉电。

附图说明

图1是本发明设计的远程无线心电实时监护仪的结构框图。

图2是图1中前端心电信号获取、处理模块的连接图。

图3是图1中的GPRS无线通讯模块接口连接图。

图4是图1中的CDMA无线通讯模块接口连接图。

具体实施方式

本发明提出的远程无线心电实时监护仪，其结构框图如图1所示，包括前端心电信号获取、处理部分和无线数据传输部分，其中的前端心电信号获取、处理部分包括：用于心电信号数字化处理的采集电路；用于放大微弱心电信号的放大电路；用于滤除混入心电信号的噪声电路；用于心电信号分析、计算、提取心电特征参数的中央处理器；用于储存心电数据的存储器；用于控制液晶屏显示的控制电路；用于控制报警装置发声的报警电路；用于计时的时钟电路；用于控制GSM/GPRS或CDMA无线通讯的控制电路；用于整个监护仪供电的电源电路。无线数据传输部分包括：用于与移动无线通讯网络进行无线通讯的GSM/GPRS或CDMA模块；用于控制无线通讯模块上电正常工作的复位电路；用于指示无线通讯模块连上无线网络的指示电路；用于提供无线通讯模块大电流需求的供电电路；用于在GSM/GPRS或CDMA网络中标识用户身份的SIM卡；用于接收、发送GSM/GPRS或CDMA网络信号的天线。

本发明仪器中前端心电信号获取、处理模块的连接关系如图2所示，其中数据放大和滤波电路选用TI公司的TLC2264集成放大器，该放大器集成有四个差分放大器，适合于手持设备的设计需要；心电信号的处理模块选用MICROCHIP的PIC16F877A单片机，该单片机具有高性能RISC CPU，具有高速处理数据的特性，执行速度高达120ns；PIC16F877A集成有8路10bits A/D转换器，内部自带看门狗、8K×14bits的FLASH程序存储器，256Bytes的EEPROM数据存储器、在线串行编程(ISP)功能，宽电压工作。能够很好的满足远程无线心电实时监护的应用要求。

本仪器中的无线通讯模块的接口图如图3所示，包括借助移动无线通讯网络与医生HPC移动心电监护中心或医院心电监护中心传输数据的GSM/GPRS或CDMA模块；用于在GSM/GPRS或CDMA网络中标识用户身份的用户身份识别卡(即SIM卡)；用于接收、发送GSM/GPRS或CDMA网络信号的天线；用于控制无线通讯模块上电正常工作的复位电路；用于指示无线通讯模块连上无线通讯网络的指示电路；用于提供无线通讯模块大电流需求的供电电路。例如选用BENQ公司的GSM/GPRS模块M22为三频模块。该模块集成有基带处理器、FLASH闪存、RF接口、普通I/O口、通用异步收发器、SIM卡接口、电池及LED接口。选用WAVECOM公司的CDMA模块Q2438为双频带模块。该模块集成有ARM7内核的CPU、SRAM存储器、FLASH闪速存储器、RF接口、普通I/O口、通用异步收发器、SIM卡接口、电源管理接口、RTC接口、LED接口、音频接口及键盘接口。

电源电路选用RICHTEK公司的RT9278。用于给系统中的其它模块供电，在设计中需要电源模块提供两路电压：4V、5V。其中GPRS模块需要4V电压，在发送和接收数据时需要的电流比较大，在尖峰时刻需要2A左右的电流；前端心电信号获取、处理电路需要5V电压，工作时的最大电流不会超过1A电流。

本发明仪器的工作流程如下：

当采集到的微弱心电信号送入前端滤波放大电路后，经滤波电路输出的心电信号带宽为0.5HZ-45HZ，经放大电路输出的心电信号幅值为AD转换要求的幅值，输出后的心电信号直接送入处理器集成的A/D转换器进行数字化处理，然后将心电数据直接送入内嵌在微处理器中的智能分析程序进行自动诊断分析，并将诊断结果显示在LCD上，当心电数据出现异常时，自动进行报警；同时将心电数据通过GSM/GPRS或CDMA移动无线通信网络传输到医生HPC移动心电监护中心和医院心电监护中心，实现心脏病人的远程无线心电实时监护和治疗。

主控处理器通过串行口控制无线通讯电路，它们之间通过一套调制解调控制命令(以下简称AT命令)对GSM/GPRS或CDMA模块进行初始化配置和数据传输的控制，收发包含与医生HPC移动心电监护中心和医院心电监护中心通讯的数据。在运行中，医生HPC移动心电监护中心和医院心电监护中心向无线通讯模块发送包含医生的反馈信息，例如病情的诊断结果和医生的建议。无线通讯模块接收到医生反馈信息后则通过串行口把信息发送给主控处理器。主控处理器分析传送来的信息后，通过控制液晶显示屏及时显示医生的诊断结果和建议，病人可以根据医生的诊断结论和建议决定是否采取进一步治疗措施。

为了避免GSM/GPRS或CDMA无线网络拥挤和堵塞现象，远程无线心电实时监护仪扩展了一片32M字节的FLASH存储器，它能够连续存储24小时的心电数据，并在GSM/GPRS或CDMA网络畅通或心电数据需要重发时再一次进行心电数据的上传。为了保证心电数据实时传输的正确性，对每个传输的数据包进行了奇偶校验，在校验码得到核对后再进行下一个数据包的传输，这样能够很好的保证心电数据传输的真实性和可靠性，为病人的正确监护和治疗提供保证。

为了帮助医生了解病人的精确发病时间，远程无线心电实时监护仪中设计了一块时钟电路，该时钟电路能够准确的记录心电数据的采集时间，精确的最小时间单位为1秒。

Claims

1. 一种远程无线心电实时监护仪，其特征在于该仪器包括心电信号的获取、处理部分和无线通讯部分，其中的心电信号的获取、处理部分包括：用于心电信号数字化的采集电路；用于放大微弱心电信号的三级放大电路；用于滤除混入心电信号的噪声电路；用于对心电数据进行分析、计算并提取出心电特征参数的中央处理器；用于存储心电数据的FLASH存储器；用于标识心电数据采集发生时刻的时钟电路；用于控制GSM/GPRS或CDMA无线通讯模块的串口控制电路；用于心电信号异常时发声报警的报警电路；用于提供整个监护仪的电源电路；所述的中央处理器、存储器、无线通讯模块之间由时钟线和数据线相连。

2. 如权利要求1所述的仪器，其特征在于其中所述的无线通讯电路包括用于与GSM/GPRS或CDMA网络进行无线通讯，从而与医生HPC移动心电监护中心和医院心电监护中心传输控制命令和心电数据的GSM/GPRS或CDMA模块；用于在GSM/GPRS或CDMA网络中标识用户身份的用户身份识别卡(即SIM卡)；用于接收、发送GSM/GPRS或CDMA网络信号的天线；GSM/GPRS或CDMA无线通讯模块通过串行口接收由中央处理器上传的控制命令及采集的心电数据，并向主控处理器发送医生HPC移动心电监护中心和医院心电监护中心的医嘱信息；本远程无线心电实时监护仪通过移动无线通讯网络与医生HPC移动心电监护中心和医院心电监护中心点到点双向通讯，实现对用户的远程无线心电实时监护和治疗。