CN102499672A - 无线心电监护系统的客户端装置 - Google Patents

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高守玮
张卫东
洪江
王海润
赵龙龙
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Abstract

本发明涉及一种无线心电监护的客户端装置。它包括腕带式心电监护装置，装有特定软件的智能手机（带蓝牙和GPRS模块）。腕带式心电监护装置通过两个电极片从左右手腕或手臂处中获取夹杂着各类干扰的心电信号，此信号经过监护装置中硬件电路的放大滤波进入微控制器进行软件滤波，得到的心电数据流与标准的心电数据进行比对，若相差较大则通过蓝牙无线电装置和手机上的应用软件进行数据交互，在手机屏幕上绘出实时的心电波形，并通过GPRS模块把一些必要信息发送到服务器，记录患者病发时的心电信息，而此信息也可以通过网络共享传给相应的医生，从而实现远程医疗。

Description

无线心电监护系统的客户端装置
技术领域
本发明涉及一种心电监护系统，具体而言涉及一种无线心电监护系统的客户端装置。
背景技术
心脏病具有早期诊断困难，病发突然，致死率高的特点。它已成为威胁我国城乡居民身体健康的头号敌人。为了及时预防心脏病的发生，需要对心电波形进行实时的监测。而这就需要一种便携式的心电监护装置在不影响人正常工作生活的前提下对心电波形进行实时监测。目前此类设备虽然早已存在，但其携带的舒适度，预报的准确性都不是很高。如专利公开号CN1636507A,CN1426287A中的设备其体积较大，携带很不方便，且目前很多设备都是使用多导联来监测心电，这样虽然能够得到足够精确的心电波形，但多导联心电监测装置需要在人体各个部位如左手腕，右手腕，左腿，右腿，心脏等部位放置电极，这就很影响携带的舒适程度。本发明的客户端装置中的心电监测装置采用腕带式手表造型，二导联贴附式电极，只需在左右手腕或手臂处放置电极，携带非常的方便舒适。
预报的准确程度取决于心电波形的精确度，而从电极得到的心电信号总会夹杂着各类干扰，如肌电干扰，50Hz工频干扰，基线漂移等等。所以需要对这类干扰进行滤波处理，从混合信号中抽取出心电信号。本发明的滤波算法能够在二导联的情况下得到较精确的心电波形，能够分清PQRST波，为波形的后级处理提供可靠的保障。
目前，远程医疗可以在足不出户的情况下实现远程诊断，而使用本发明的心电监护的客户端装置就可以实现远程医疗。病发的心电数据可以通过蓝牙传送给手机，手机又可以把此病发数据通过GPRS模块传送给远端服务器，而在远端则可以根据病理数据库得出医疗建议，通过GPRS手机短信发送给患者，或者把病发数据发送给医护人员的手机终端，从而得到医护人员直接的诊断建议。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种无线心电监护系统的客户端装置。该装置能记录患者病发时的心电信息，而通过网络共享传给医生，从而实现远程医疗。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种无线心电监护系统的客户端装置，包括，一个腕带式心电监测装置和一个带蓝牙模块和GPRS模块的智能手机，其特征在于：
所述腕带式心电监测装置，其电路结构是：电极、前级放大滤波处理模块、微控制器、蓝牙模块、电源管理模块和参考电压模块组成，前级处理模块和蓝牙模块与微控制器相连，电极和参考电压模块与前级放大滤波处理模块相连，电源管理模块为各个模块提供电源。
所述带蓝牙模块和GPRS模块的智能手机，用于接收腕带式心电监测装置通过蓝牙模块发送来的心电数据，并对此数据进行进一步处理，根据处理结果生成数据包送GPRS模块。
所述腕带式心电监测装置的外壳为长方形手表式外形，所述电极及其充电接口处在长方形外壳的一边的中央位置。
所述腕带式心电监测装置的电极接口与充电接口为一体化接口。
所述电极，采用可重复使用的理疗电极片，该电极片分别置于左右手腕或手臂处。
所述前级放大滤波处理模块由差分的仪表放大器和低噪声的运放带通滤波电路组成。
电源管理模块由USB转四节耳机插座的充电接口，可充电的锂电池，锂电池充电管理芯片BQ2057，稳压芯片LM1117组成。此电源管理电路可以为后级提供恒定电压。并且通过USB充电接口可以为锂电池充电，锂电池充电管理芯片是为了防止锂电池的过充电和过放电而损害锂电池的使用寿命。USB转四节耳机插座的充电接口可以和心电信号的接口复用。
参考电压模块由TI高性能的并联稳压芯片LM4040结合高精密电阻组成。
前级放大滤波处理模块由差分仪表放大器和运算放大电路组成，首先由仪表放大器对微弱的心电信号进行放大，再把信号送给运放构成的高通滤波器进行硬件滤波，运放电路为积分负反馈的形式，可以削弱基线漂移现象。
微控制器最小系统电路采用STM32的ARM处理芯片，其输入为前级放大滤波处理模块后的模拟信号，输出为串口出来的数据。其作用，一是对前级放大滤波处理模块过来的模拟信号进行AD转换，把模拟量变为数字量。二是为了对心电信号进行数字滤波，并把数字滤波后的心电数据和标准的心电数据进行比对，若比对结果符合病理条件则把心电数据送蓝牙发送给手机。此外，微控制器还能够接收手机端的命令，可以根据需要选择是否上传心电信号。
数字滤波采用FIR滤波方式，选择不同的FIR滤波系数将会得到不同的滤波效果，根据心电信号所占的频带范围，选择适当的开始频率和截止频率，选择适当的阶数则可以得到FIR滤波器系数。这样经过FIR滤波后，可以大大削弱肌电干扰。50Hz工频干扰可以采用滑动平均滤波的方法，选择AD采样的频率为工频50Hz的整数倍，经过滑动平均滤波后，工频干扰可大大缓解。基线漂移是由患者身体移动的极低频率造成的，所以可以通过FIR滤波，滤除低频成分，这样基线漂移现象就不会太明显了。
蓝牙模块采用广州汇承信息科技有限公司的HC-06蓝牙转串口模块，其接收微控制器输出的串口数据，并把此数据通过无线的形式发送到智能手机终端。
电极延长线的接口采用四级耳机插头，这样可以和USB充电接口复用一个插座，即整个腕带式无线心电监测装置只有一个信号输入和充电接口和一个无线数据传输接口。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明到的整个腕带式无线心电监测装置只有手表大小，它可以像手表一样戴在手腕上，两个贴附式电极也被贴附到左右手腕上，这样在实时监测心电波形的同时也不影响人的正常工作。
附图说明
图1 是腕带式心电监测装置的结构框图。
图2 是前级放大滤波处理模块的电路原理图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施例。
实施例一：
参见图1，本无线心电监护系统的客户端装置，包括一个腕带式心电监测装置和一个带蓝牙模块和GPRS模块的智能手机，其特征在于：
1）所述腕带式心电监测装置，其电路结构是：电极（1）、前级放大滤波处理模块（2）、微控制器（3）、蓝牙模块（4）、电源管理模块（5）和参考电压模块（6）组成，前级处理模块（2）和蓝牙模块（4）与微控制器（3）相连，电极（1）和参考电压模块（6）与前级放大滤波处理模块（2）相连，电源管理模块（5）为各个模块提供电源。
2）所述带蓝牙模块和GPRS模块的智能手机，用于接收腕带式心电监测装置通过蓝牙模块发送来的心电数据，并对此数据进行进一步处理，根据处理结果生成数据包送GPRS模块。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述腕带式心电监测装置的外壳为长方形手表式外形，所述电极（1）及其充电接口处在长方形外壳的一边的中央位置。
所述腕带式心电监测装置的电极接口与充电接口为一体化接口。
所述电极（1），采用可重复使用的理疗电极片，该电极片分别置于左右手腕或手臂处。
所述前级放大滤波处理模块（2）由差分的仪表放大器和低噪声的运放带通滤波电路组成。
 
本实施例的腕带式无线心电监测装置的整体构造类似于手表造型，非常的小巧，它可很方便的戴在手腕上，表面开有电极（1）插孔，用于充电和心电信号输入。其侧面还有一贴片式电源开关，用于切断和开启电源。
二导联只需两根电极引线就可以测出心电波形，两个电极片分别放置于左右手腕处，并通过护腕包紧，两根引线沿着胳膊放置，这样就不会影响人的正常活动。
采用大容量的锂电池对系统供电，并采用低压差的线性稳压器进行稳压，采用高性能锂电池电源管理模块（5）对锂电池进行充电管理，当电压不足时，红色LED闪烁来指示电量不足，需要充电。当电量充满时，红色LED熄灭，绿色LED点亮。
当微弱的心电信号通过电极片采集过来时，通过仪表差分放大器对此微弱的信号进行放大处理，然后进过高通滤波，积分负反馈来削弱高频干扰和基线漂移。
采用并联稳压芯片结合3个高精密的电阻来得到1.5V的参考电压，为前级放大滤波处理模块（2）提供一个1.5V的电压基准。图2示出该前级放大滤波处理模块（2）的电路结构。
微控制器（3）采用STM32F103的ARM高速处理器来进行控制，利用其自带AD模块对前级滤波出来的信号进行AD采样，采样频率由内部的定时器事件触发，设的采样频率为1kHz，采样的心电数据流进行数字FIR滤波处理，处理后的数据再和标准心电数据进行比对，若有较大偏差，则把数据送蓝牙串口到手机端处理。
蓝牙模块（4）采用带串口服务功能的蓝牙模块。通过简单的AT指令配置，就能够实现数据的透明传输。把它与单片的的串口相连，就可以把需要传输的心电数据通过此蓝牙模块传输出去。
手机端主要从腕带式心电监测装置中接受数据并进行进一步处理，这包括，测量心率，绘制心电波形，心脏病症报警，把病发的心电数据通过GPRS模块发送到远端服务器等。测量心率主要是在一定的时间内识别心电波形的PQRST波，然后通过简单的算法得到心率数据并把它在显示屏上实时显示出来。绘制心电波形则可以把从蓝牙接收过来的数据进行预存储，插值处理，再屏幕上打点画图。而心电异常的报警信息可以通过手机的震动，铃声等方式告知患者，让患者及时去医院治疗，赢得宝贵的治疗时间。病发的心电数据通过GPRS模块送到远端服务器，则可以实现更为丰富的应用，比如将患者信息发送给相应的医护人员的手机终端，让医护人员及时了解患者病症，并且可以把医疗建议实时发送给患者。

Claims (5)

1.一种无线心电监护系统的客户端装置，包括，一个腕带式心电监测装置和一个带蓝牙模块和GPRS模块的智能手机，其特征在于：
1）所述腕带式心电监测装置，其电路结构是：电极（1）、前级放大滤波处理模块（2）、微控制器（3）、蓝牙模块（4）、电源管理模块（5）和参考电压模块（6）组成，前级处理模块（2）和蓝牙模块（4）与微控制器（3）相连，电极（1）和参考电压模块（6）与前级放大滤波处理模块（2）相连，电源管理模块（5）为各个模块提供电源；
2）所述带蓝牙模块和GPRS模块的智能手机，用于接收腕带式心电监测装置通过蓝牙模块发送来的心电数据，并对此数据进行进一步处理，根据处理结果生成数据包送GPRS模块。
2.根据权利要求1所述的无线心电监护系统的客户端装置，其特征在于，所述腕带式心电监测装置的外壳为长方形手表式外形，所述电极（1）及其充电接口处在长方形外壳的一边的中央位置。
3.根据权利要求1所述的无线心电监护系统的客户端装置，其特征在于，所述腕带式心电监测装置的电极接口与充电接口为一体化接口。
4.根据权利要求1所述的无线心电监护系统的客户端装置，其特征在于，所述电极（1），采用可重复使用的理疗电极片，该电极片分别置于左右手腕或手臂处。
5.根据权利要求1所述的无线心电监护系统的客户端装置，其特征在于，所述前级放大滤波处理模块（2）由差分的仪表放大器和低噪声的运放带通滤波电路组成。
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