CN102512152A - 远程心电监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程心电监控系统，包括：心电放大器，该心电放大器输入心电信号，输出连接A/D转换器，A/D转换器的输出连接微处理器，微处理器将数据传输给患者的便携式智能设备，患者的便携式智能设备将数据无线传输到服务器；服务器将数据传输到医生的智能设备。本发明远程心电监控系统，使医生能实时查看患者的心电波形。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗仪器，特别涉及一种远程心电监控系统。
背景技术
心脏的某些异常信号是偶然发生的，常规心电图很难捕捉到这些异常信号，为了解决这一问题，临床通常采用动态心电图来纪录长时心电信息。动态心电图是心电信息学的重要组成部分，它可以记录超过24小时的心电数据，包括休息、活动、进餐、工作、学习和睡眠等不同情况下的心电图资料，能够发现常规ECG(心电图)不易发现的心律失常、心肌缺血、早搏等，是临床分析、诊断及判断疗效的重要方法。动态心电图系统主要由两部分组成，一是便携式数据采集、记录单元，另一部分是分析软件系统。数据采集部分长时间佩戴在病人的身上，采集并记录心电信息，分析软件主要完成对所记录到的信号进行分析和统计，可以检查出隐匿的、短暂的及特定情况下才出现的心律失常，常规ECG易漏诊这些心律失常，而动态心电图可以捕捉到这些短暂的异常心电变化，了解心律失常的起源、持续时间、频率、发生与终止规律，可与临床症状、日常活动同步分析其相互关系。动态心电图也可以用来评价药物治疗的疗效，监测心脏起搏器的功能等等，在临床上有着重要的意义。
现有动态心电图的局限性是医生只能在后期检查心电信号，发现这些异常信号后，很难知道病人当时处于什么状态，更不能对病人进行实时的指导。对于一些高危的心脏病人，需要实时进行监测和警报，让病人和医生注意当前状况，避免危险的发生。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种远程心电监控系统，使医生能实时查看患者的心电波形。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种远程心电监控系统，包括：心电放大器，该心电放大器输入心电信号，输出连接A/D转换器(模数转换器)，A/D转换器的输出连接微处理器，微处理器将数据传输给患者的便携式智能设备，患者的便携式智能设备将数据无线传输到服务器；服务器将数据传输到医生的智能设备。
还可包括连接所述微处理器的存储单元。所述存储单元可为TF卡。
所述微处理器可将数据通过蓝牙传输给患者的便携式智能设备。所述便携式智能设备可为智能手机或PDA等。
所述心电放大器可包括依次连接的前置放大级、二阶低通电路、后级放大电路和信号隔离电路。所述前置放大级的输入端还可连接输入保护电路。所述二阶低通电路的输出端可连接滤除35Hz和50Hz信号的陷波器的输入端，该陷波器的输出端连接后级放大电路的输入端。所述陷波器的输出端还可连接QRS波群检测电路。所述QRS波群检测电路可包括依次连接的自动增益电路、微分电路、全波整流电路和积分电路，能够非常准确检测出R-R间期。
有益效果：本发明远程心电监护系统采用低功耗设计，利用现已普及的智能手机或PDA等便携式智能设备进行信号的分析和传输，大幅降低设备的购置与使用成本；使用微处理器进行数据采集，数据采样率为1000Hz，采用TF卡进行存储，可以容纳超过一百小时的心电数据，可以通过蓝牙将采集到的数据传送到智能手机或PDA中，利用智能手机或PDA将波形和常用心电图特征数据显示出来，也可以通过无线网络将数据传送到服务器，医生可以实时查看病人的心电波形，可以进行远程诊断和指导。本发明采用的四级警报算法，对心脏疾病的监测与诊断提供了有效的工具，具有重要的临床意义。四级警报算法的实现是基于嵌入式设备的，可以将实现四级警报算法的软件(以下简称“软件”)安装在Android系统的手机、iPhone/iPad以及计算机等智能设备上，从而节省大量费用。本发明采用GPS信号跟踪病人具体位置，可以对重症病人进行及时救助，防止意外死亡的发生。本发明采用的QRS波群整形电路能够非常准确地检测R-R间期，在电路中增加了基线复位电路，有效地控制了基线漂移。本发明具有医生诊断信息回传功能，能够实时将诊断信息传给病人，并对其进行实时指导。
附图说明
图1为本发明远程心电监护系统整体结构框图；
图2为心电放大器的电路结构框图；
图3为数字信号采集电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，模拟信号经传感器(电极)、导联，进入心电放大器模块，使用A/D转换器转换成数字信号，微处理器将数据存储在TF卡上，同时可以通过蓝牙将数据传送到病人的手机上，软件可以安装在所有的Android操作系统的手机上，也可以安装在苹果公司的iPhone上，还可以安装在计算机上。医生可以通过三种途径查看病人的心电数据，一种是通过计算机查看TF卡中全部的心电波形；第二种是通过智能手机连接服务器，可以实时查看病人的数据，病人手机检测到心电异常时，也可以通知医生查看瞬时数据；第三种是通过装有软件的计算机连上服务器，下载指定病人的心电数据，对下载的心电数据进行复杂的心电信号分析，显示并打印分析结果。
如图2所示，mv级的心电信号通过人体胸前模拟V5或V1导联(由医生选择)获得。导联线接至电极后，将导联线插头插入微型心电信号采集盒信号输入孔，即可采集心电信号。心电放大器的输入端设有输入保护电路，主要由50kΩ电阻和二极管构成，它可免除最大高压5000V电压的冲击，这时流经二极管的电流为100mA，从而保护了后级电路。输入端可能出现的高电压是来自作用于同一人体的其它高电压电子器件(如高频电刀、体外起搏器等)。随后的前置放大级为广义的三运放电路，其放大倍数为100，它由并联型差动放大器和仪表放大器构成，决定放大器低频截止频率fL(0.05Hz)的高通阻容耦合电路置于该两放大器之间(隔掉近似于直流的电极电位)，这样可为后面的仪表放大器提高放大倍数，以提高共模抑制比。这样电路结构的前置级，从理论上其共模抑制比等于Ad1CMRR2(其中Ad1为并联型差动放大器的差模放大倍数，CMRR2为仪表放大器的共模抑制比)，且与电路的外围阻容元件值的精度不对称程度基本无关。紧跟前置级的为一个二阶低通电路。它决定放大器的高频截止频率fH(500Hz)。为了抑制肌电干扰和进一步减少市电50HZ对心电信号的干扰，电路中又分别设置了35HZ(肌电)、50HZ(市电)的陷波器。后级放大电路的放大倍数为10，放大器总的放大倍数为1000。为了使整个心电遥测监控系统使其携带者在活动或剧烈运动状态中也能准确检测到心率，图2所示电路中增设有QRS波群检测电路(整形电路)。QRS波群检测电路由自动增益电路、微分电路、全波整流电路、积分电路等构成。心电信号经100倍放大和滤波电路后分路给QRS波群检测电路，其较低频率分量的P波、T波基本被抑制，同时抑制了基线漂移及不规则的干扰信号波形，凸现QRS波群的波形，以确保分析计算心率值的正确性。因此图2所示电路有两路输出的模拟波形，一路为心电波形，另一路为QRS波群整形波形。该两路波形经信号隔离电路被A/D采样，转换成数字信号，以供后端的分析、处理及监控用。
为了进一步提高电路对工频干扰的能力，图2所示电路中设置了右腿(RF)驱动电路。右腿驱动电路是一种以人体为相加点的共模电压并联负反馈，其结果基本消除人体共模电压。虽然它并没有实质上提高放大器的共模抑制比值，但从理论分析因其有共模电压并联负反馈而使在前置放大级的输入端处“看”不到共模电压，从而收到良好的消除干扰的效果。实践证明，右腿驱动电路在生物电信号检测中是常用而有效的电路。
图2电路中的前置放大级设置的高通阻容耦合电路，其目的是为了隔除来自置于人体上电极的接近于直流的极化电压(俗称电极电位)，以使后级能正常放大。但该高通阻容耦合电路由于电容充电的作用，在整机通电后是按指数规律渐渐地隔除极化电压，使心电基线慢慢地恢复到原来的电位。为此，前置放大级中增加了基线复位电路，使整机一通电，心电基线即刻恢复到零。
基线复位电路是由运算放大器(LF353)等组成的一窗口比较器，其作用是在前置放大级输出电压幅度超出窗口设定值之外时，迅速强制使前置放大级输出端基线复位为零。复位操作也可以手动实现。
如图3所示，模拟信号由P1.0和P1.1进入单片机的模拟输入端口，单片机提供了精度为10位的AD转换电路(ADC)，转换速度达100KHz，该ADC为逐次比较型，由一个比较器和D/A转换器(数模转换器)构成，通过逐次比较逻辑，从最高位(MSB)开始，顺序地对每一个输入电压与内置D/A转换器进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入的模拟量，具有速度快，功耗低的特点。转换所得的数字信号经过抽样后通过串口发给内置的蓝牙模块，蓝牙模块再转发给手机，后者通过3G信道快速地将数据传送到服务器。在发送数据的同时，单片机将全部实时数据保存在TF卡上，采样率为1K，医生可以通过TF卡获得更完备的数据。
Claims (10)
1.一种远程心电监控系统，其特征在于，包括：心电放大器，该心电放大器输入心电信号，输出连接A/D转换器，A/D转换器的输出连接微处理器，微处理器将数据传输给患者的便携式智能设备，患者的便携式智能设备将数据无线传输到服务器；服务器将数据传输到医生的智能设备。
2.根据权利要求1所述远程心电监控系统，其特征在于：还包括连接所述微处理器的存储单元。
3.根据权利要求2所述远程心电监控系统，其特征在于：所述存储单元为TF卡。
4.根据权利要求1所述远程心电监控系统，其特征在于：所述微处理器将数据通过蓝牙传输给患者的便携式智能设备。
5.根据权利要求4所述远程心电监控系统，其特征在于：所述便携式智能设备为智能手机。
6.根据权利要求1所述远程心电监控系统，其特征在于：所述心电放大器包括依次连接的前置放大级、二阶低通电路、后级放大电路和信号隔离电路。
7.根据权利要求6所述远程心电监控系统，其特征在于：所述前置放大级的输入端还连接输入保护电路。
8.根据权利要求6所述远程心电监控系统，其特征在于：所述二阶低通电路的输出端连接滤除35Hz和50Hz信号的陷波器的输入端，该陷波器的输出端连接后级放大电路的输入端。
9.根据权利要求8所述远程心电监控系统，其特征在于：所述陷波器的输出端还连接QRS波群检测电路。
10.根据权利要求9所述远程心电监控系统，其特征在于：所述QRS波群检测电路包括依次连接的自动增益电路、微分电路、全波整流电路和积分电路。
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