CN102670195B - 智能心电监护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能心电监护系统，包括主机服务器和至少一个设置于患者处的终端设备，所述终端设备通过无线网络连接和internet网络与主机服务器通信连接；所述终端设备包括采样电路、滤波电路、模数转换电路、微处理器、存储器、人机接口和通讯接口，所述采样电路与所述滤波电路连接；所述滤波电路与所述模数转换电路连接；所述主机服务器包括接入计算机、数据库、专家系统、后台备份和查看终端，所述接入计算机与所述数据库之间相互通信；所述数据库与所述专家系统和所述后台备份之间相互通信。本发明所述的智能心电监护系统，对患者进行实时的监控，捕捉发现异常的信息，提供给患者，从而实现早发现早治疗的目的。同时，在操作上也只要使用双手，不受环境限制。

Description

智能心电监护系统

技术领域

本发明涉及一种心电监护装置，更具体的说，涉及一种远程智能心电监护系统。

背景技术

随着社会进步、人们生活水平的提高，心血管疾病已成为当代社会的头号问题，据统计心血管病已成为头号杀手，每年有约300万人死于心血管疾病，换言之每4例人就有一人死于心血管疾病。

现有技术中提供了一种便携式心电仪，该仪器包括一个腕式的主机以及一个可伸缩的探头前端。主机负责采集信号的处理以及显示，探头前端可以用手按在胸口实现手与胸口心电的采集。

另外，还有一种手机式样的三电极心电手机，该仪器是在一个手机样式的设备上集成了三个电极，测试心电时需要用手握住设备上端并且把下端贴紧胸口。

这两种便携的装置，可以方便地实现心电采集。但是，利用胸口的方式不适用于冬天衣着臃肿的情况，而且利用手胸作为电极采集的心电不是标准的模式，其诊断价值未知。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种只要使用双手操作，不受环境限制，及时对患者心电进行监控，捕捉发现异常的信息的智能心电监护系统。

为了解决以上技术问题，本发明提供智能心电监护系统，包括主机服务器和至少一个设置于患者处的终端设备，所述终端设备通过无线网络连接和internet网络与主机服务器通信连接；

所述终端设备包括采样电路、滤波电路、模数转换电路、微处理器、存储器、人机接口和通讯接口，所述采样电路与所述滤波电路连接，将采集的心电数据传送到滤波电路；所述滤波电路与所述模数转换电路连接；所述微处理器与所述模数转换电路、所述存储器、所述人机接口和所述通讯接口连接；

所述主机服务器包括接入计算机、数据库、专家系统、后台备份和查看终端，所述接入计算机处理终端的连接、呼叫以及数据交互，并与所述数据库之间相互通信；所述数据库与所述专家系统和所述后台备份之间相互通信；所述专家系统对患者的数据进行预诊断测试，与所述后台备份之间相互通信，并将数据传送到查看终端。

对本发明进一步的限定方案为，所述终端设备的通讯接口包括GSM模块和与所述GSM 模块连接的SIM卡电路和天线电路。

进一步的，所述GSM模块包括芯片SIM900，所述芯片SIM900的脚3、脚4、脚7、脚8、脚9、脚10分别与电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28串联后并联形成与微处理器连接的UART接口；所述芯片SIM900的脚16与电阻R17串联后，形成GSM模块的复位端口；脚27和脚28形成调试接口；脚30、脚31、脚32、脚33和脚34与所述SIM卡电路连接；脚52为为电线发射接口,与所述天线电路连接；脚55、脚56和脚57为电源供电接口,与电源连接;脚60与所述电线电路连接；脚17、脚18、脚29、脚39、脚45、脚46、脚53、脚54、脚58、脚59、脚61、脚62、脚63、脚64和脚65接地。

进一步的，所述SIM卡电路包括SIM卡CON2、静电保护芯片U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C1，所述SIM卡CON2的脚1与所述静电保护芯片U1的脚3和脚4连接后与电阻R11连接，形成输入端口SIM_CLK；所述SIM卡CON2的脚2与脚1连接后与电阻R10串联，形成输入端口SIM_RST；所述输入端口SIM_RST与电阻R9串联形成电源接口VDD_EXT；所述SIM卡CON2的脚4与电容C1连接后与SIM卡CON2的脚3连接，所述SIM卡CON2的脚3与所述静电保护芯片U1的脚4连接；所述SIM卡CON2的脚5置空；所述SIM卡CON2的脚6与所述静电保护芯片U1的脚3和脚6连接后与电阻R12串联形成输入端口SIM_DATA；所述静电保护芯片U1的脚6形成输入端口SIM_PRESENCE；所述静电保护芯片U1的脚2接地。

进一步的，所述天线电路包括天线CON1、电阻R1、电阻R2、电容C30和电容C31，所述天线CON1与电阻R2和电阻R1串联，所述电阻R1与所述GSM模块连接；所述电容C30和电容C31与电阻R1和电阻R2并联后接地，形成RF的阻容电路，提供收发功能。

进一步的，所述滤波电路包括静电防护阻容电路、低功耗运算放大电路、共模抑制电路和带通滤波电路，

所述静电防护阻容电路包括低漏电流双二极管D3、低漏电流双二极管D4、电阻R72、电阻R73、电容C39和电容C40，所述电阻R72与电容C39形成阻容滤波电路后与低漏电流双二极管D3连接，形成输出端口1；所述电阻R73与电容C40形成阻容滤波电路后与低漏电流双二极管D4连接，形成输出端口2；

所述低功耗运算放大电路包括低功耗运算放大器U4A、低功耗运算放大器U4B、电容C2、电容C9、电容C32、电容C33、电阻R64和电阻R65，所述低功耗运算放大器U4A的脚3与所述静电防护阻容电路的输出端口1连接，所述低功耗运算放大器U4A的脚4与电容C9连接后接地，所述低功耗运算放大器U4A的脚8与电容C2连接后接地，所述低功耗运算放大器U4A的脚2和脚1连接后与电容C32和电阻R64的串联电路连接，形成输出端口3；所述低功耗运算放大器U4B的脚5与静电防护阻容电路的输出端口2连接，低功耗运算放大器U4B的脚6和脚7连接后与电容C33和电阻R65的串联电路连接，形成输出端口4；

所述共模抑制电路包括仪表放大器U5、电阻R83、电阻R91、电容C12、电容C13和电容C43，所述仪表放大器U5的脚1与电阻R83串联后与脚8连接；所述仪表放大器U5的脚3与所述低功耗运算放大电路的输出端口3连接；所述仪表放大器U5的脚2与所述低功耗运算放大电路的输出端口4连接；所述仪表放大器U5的脚7与电容C12连接后虚地；所述仪表放大器U5的脚4与电容C13连接后虚地；所述仪表放大器U5的脚5与电阻R91和电阻C43的并联电路串联后形成输出端口5；所述仪表放大器U5的脚6形成输出端口6；

所述带通滤波电路包括运算放大器U6A、运算放大器U6B、电阻R66、电阻R67、电阻R68、电阻R85、电阻R86、电阻R92、电容C35、电容C41、电容C42、电容C8、电容C10和电容C11，所述运算放大器U6A的脚2与电阻R8串联后与所述共模抑制电路的输出端口5连接；所述运算放大器U6A的脚3与电阻R67和电容C35的并联电路串联后虚地，并且与电阻R66串联后接电源；所述运算放大器U6A的脚1与电阻R86和电容C11的阻容电路串联后形成输出端口7；同时，所述运算放大器U6A的脚1与电阻85和电容C41的并联电路串联后与所述运算放大器U6A的脚2连接；所述运算放大器U6B的脚6与电阻R92串联后，与所述共模抑制电路的输出端口5连接；所述运算放大器U6B的脚6与电容C42并联后与所述运算放大器U6B的脚7连接，所述运算放大器U6B的脚7与所述模抑制电路的输出端口6连接。

进一步的，所述的无线网络为公共的手机网络，包括GSM、GPRS和3G。

进一步的，所述终端设备的人机接口包括显示装置和键盘/按键。

本发明的有益效果是：本发明所述的智能心电监护系统，对患者进行实时的监控，捕捉发现异常的信息，提供给患者，从而实现早发现早治疗的目的。同时，在操作上也只要使用双手，不受环境限制。

附图说明

图1为本发明的所述的智能心电监护系统的系统框图；

图2为本发明所述的主机服务器的结构示意图；

图3为本发明所述的终端设备的结构示意图；

图4为本发明所述的GSM模块的电路图；

图5为本发明所述的SIM卡电路的电路图；

图6为本发明所述的天线电路的电路图；

图7为本发明所述的滤波电路中静电防护阻容电路的电路图；

图8为本发明所述的滤波电路中低功耗运算放大电路的电路图；

图9为本发明所述的滤波电路中共模抑制电路的电路图；

图10为本发明所述的滤波电路中带通滤波电路的电路图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种，结构如图1所示，包括主机服务器6和至少一个设置于患者1处的终端设备2。本实施例中，所述终端设备2的数量为1个。所述终端设备2通过无线网络3连接到internet网络4后再连接到主机服务器。其中，所述internet网络4与主机服务器6之间设置有交换机5。

图2为本发明所述的主机服务器的结构示意图。

如图2所示：所述主机服务器6包括接入计算机7、数据库8、专家系统9、后台备份10和查看终端11。所述接入计算机7处理终端的连接、呼叫以及数据交互，并与所述数据库8之间相互通信，所述接入计算机7是整个主机服务器6的最前端，负责与众多终端的连接，需要处理海量访问的需求，同时还要将诊断的输出通过Internet或无线网GSM/GPRS/CDMA/3G发送出去。所述数据库8与所述专家系统9和所述后台备份10之间相互通信，所述数据库8是一个数据的存储仓库，能够记录很多人的大量历史数据，数据按照人名以及时间进行索引备份。所述专家系统9对患者的数据进行预诊断测试，与所述后台备份10之间相互通信，并将数据传送到查看终端11，所述专家系统9是基于数据库工作的，专家系统针对存储在数据库中的数据进行分析，得出有效结论，并将结果输出至接入计算机模块发送出去。所述查看终端11直接与医生/专家12之间进行交互，根据医生/专家12的指令提取数据进行展示。

图3为本发明所述的终端设备的结构示意图。

如图3所示：所述终端设备包括采样电路14、滤波电路16、模数转换电路17、微处理器19、存储器20、人机接口24和通讯接口28。所述采样电路14与所述滤波电路16连接，将采集的心电数据传送到滤波电路；所述滤波电路16与所述模数转换电路17连接；所述微处理器19与所述模数转换电路17、所述存储器20、所述人机接口24和所述通讯接口28连接。

所述采样电路14由两个采样电极ECGPAD（P1、P2）构成，用于获取患者的生物电压。所述采样电路14与患者13共同构成终端设备的患者部分15。所述采样电路14与所述滤波电路16连接，将采集的心电数据传送到滤波电路16。

所述滤波电路16与所述模数转换电路17共同构成终端设备的模拟部分18。所述滤波电路16包括静电防护阻容电路、低功耗运算放大电路、共模抑制电路和带通滤波电路。

其中，

所述静电防护阻容电路的电路图如图7所示，包括低漏电流双二极管D3、低漏电流双二极管D4、电阻R72、电阻R73、电容C39和电容C40，所述电阻R72与电容C39形成阻容滤波电路后与低漏电流双二极管D3连接，形成输出端口1；所述电阻R73与电容C40形成阻容滤波电路后与低漏电流双二极管D4连接，形成输出端口2。

所述低功耗运算放大电路的电路图如图8所示，包括低功耗运算放大器U4A、低功耗运算放大器U4B、电容C2、电容C9、电容C32、电容C33、电阻R64和电阻R65，所述低功耗运算放大器U4A的脚3与所述静电防护阻容电路的输出端口1连接，所述低功耗运算放大器U4A的脚4与电容C9连接后接地，所述低功耗运算放大器U4A的脚8与电容C2连接后接地，所述低功耗运算放大器U4A的脚2和脚1连接后与电容C32和电阻R64的串联电路连接，形成输出端口3；所述低功耗运算放大器U4B的脚5与静电防护阻容电路的输出端口2连接，低功耗运算放大器U4B的脚6和脚7连接后与电容C33和电阻R65的串联电路连接，形成输出端口4。

所述共模抑制电路的电路图如图9所示，包括仪表放大器U5、电阻R83、电阻R91、电容C12、电容C13和电容C43，所述仪表放大器U5的脚1与电阻R83串联后与脚8连接；所述仪表放大器U5的脚3与所述低功耗运算放大电路的输出端口3连接；所述仪表放大器U5的脚2与所述低功耗运算放大电路的输出端口4连接；所述仪表放大器U5的脚7与电容C12连接后虚地；所述仪表放大器U5的脚4与电容C13连接后虚地；所述仪表放大器U5的脚5与电阻R91和电阻C43的并联电路串联后形成输出端口5；所述仪表放大器U5的脚6形成输出端口6。

所述带通滤波电路的电路图如图10所示，包括运算放大器U6A、运算放大器U6B、电阻R66、电阻R67、电阻R68、电阻R85、电阻R86、电阻R92、电容C35、电容C41、电容C42、电容C8、电容C10和电容C11，所述运算放大器U6A的脚2与电阻R8串联后与所述共模抑制电路的输出端口5连接；所述运算放大器U6A的脚3与电阻R67和电容C35的并联电路串联后虚地，并且与电阻R66串联后接电源；所述运算放大器U6A的脚1与电阻R86和电容C11的阻容电路串联后形成输出端口7；同时，所述运算放大器U6A的脚1与电阻85和电容C41的并联电路串联后与所述运算放大器U6A的脚2连接；所述运算放大器U6B的脚6与电阻R92串联后，与所述共模抑制电路的输出端口5连接；所述运算放大器U6B的脚6与电容C42并联后与所述运算放大器U6B的脚7连接，所述运算放大器U6B的脚7与所述模抑制电路的输出端口6连接。

所述微处理器19和所述存储器20共同构成终端设备的数字部分21。所述微处理器具有高速、低功耗的特点，能够对采集到的心电数据进行计算和对比，将异常情况，如心律失常、心律不齐、房颤等，实时记录起来。所述存储器20采用普通的硬盘存储即可。

所述通讯接口28包括GSM模块25和与所述GSM 模块25连接的SIM卡电路26和天线电路27。

图4为本发明所述的GSM模块的电路图。

如图4所示：所述GSM模块包括芯片SIM900，所述芯片SIM900的脚3、脚4、脚7、脚8、脚9、脚10分别与电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28串联后并联形成与微处理器连接的UART接口；所述芯片SIM900的脚16与电阻R17串联后，形成GSM模块的复位端口；脚27和脚28形成调试接口；脚30、脚31、脚32、脚33和脚34与所述SIM卡电路连接；脚52为为电线发射接口,与所述天线电路连接；脚55、脚56和脚57为电源供电接口,与电源连接;脚60与所述电线电路连接；脚17、脚18、脚29、脚39、脚45、脚46、脚53、脚54、脚58、脚59、脚61、脚62、脚63、脚64和脚65接地。

图5为本发明所述的SIM卡电路的电路图。

如图5所示：所述SIM卡电路包括SIM卡CON2、静电保护芯片U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C1，所述SIM卡CON2的脚1与所述静电保护芯片U1的脚3和脚4连接后与电阻R11连接，形成输入端口SIM_CLK；所述SIM卡CON2的脚2与脚1连接后与电阻R10串联，形成输入端口SIM_RST；所述输入端口SIM_RST与电阻R9串联形成电源接口VDD_EXT；所述SIM卡CON2的脚4与电容C1连接后与SIM卡CON2的脚3连接，所述SIM卡CON2的脚3与所述静电保护芯片U1的脚4连接；所述SIM卡CON2的脚5置空；所述SIM卡CON2的脚6与所述静电保护芯片U1的脚3和脚6连接后与电阻R12串联形成输入端口SIM_DATA；所述静电保护芯片U1的脚6形成输入端口SIM_PRESENCE；所述静电保护芯片U1的脚2接地。

图6为本发明所述的天线电路的电路图。

如图6所示：所述天线电路包括天线CON1、电阻R1、电阻R2、电容C30和电容C31，所述天线CON1与电阻R2和电阻R1串联，所述电阻R1与所述GSM模块连接；所述电容C30和电容C31与电阻R1和电阻R2并联后接地，形成RF的阻容电路，提供收发功能

所述人机接口24包括显示装置22和键盘/按键23，通过键盘/按键23发出指令，控制终端设备的操作，并且，通过显示装置可直观的观察测量的数据。

本系统所述的终端设备通过GSM/GPRS/CDMA/3G等拨号上网将异常信息通过Internet发送给主机服务器。主机服务器是一个基于Internet的网络服务器，该服务器上集成了数据库系统，每个用户都有一个账户，每个接收到的数据放到各自的账户中，服务器算法程序对接收到的数据进行分析，确定病情。数据库的作用在于能够对历史数据进行对比，从而得出更精确的判断以及给出预测结果。主机的诊断结果可以通过Internet发送信箱或者是通过无线网GSM/GPRS/CDMA/3G发送短信给监护人手机。

本系统通过无线网GSM/GPRS/CDMA/3G拨号上网的方式实现Internet数据传输，使大批量的数据可实时传输。因为病人的健康数据是被实时采样的，异常数据通常只有几秒种的片段，具有诊断意义的心电数据通常大于10KB每次，简单的无线网GSM/GPRS/CDMA/3G传输技术如短信只能传输大约140B每次，而且延时较大，实时性不好，无线网GSM/GPRS/CDMA/3G拨号上网的方法解决了这个问题。更重要的是无线网GSM/GPRS/CDMA/3G拨号上网后可以通过Internet与基于PC的主机服务器相连，服务器可以做进一步的算法处理。这一技术提高了本系统终端的扩展性，也降低了装置的成本和功耗，因为复杂的工作由服务器做了。

本系统提出了一种新的健康诊断模式，即患者可以根据需要进行数据采集，终端内置的微处理器可以实现对健康参数的实时监护、分析，一旦发现异常或是参数超过预设的指标，装置可以自动报警并发送异常数据给主机服务器做进一步的诊断。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.智能心电监护系统，其特征在于，包括主机服务器和至少一个设置于患者处的终端设备，所述终端设备通过无线网络连接和internet网络与主机服务器通信连接；

所述终端设备包括采样电路、滤波电路、模数转换电路、微处理器、存储器、人机接口和通讯接口，所述采样电路与所述滤波电路连接，将采集的心电数据传送到滤波电路；所述滤波电路与所述模数转换电路连接；所述微处理器与所述模数转换电路、所述存储器、所述人机接口和所述通讯接口连接；

所述主机服务器包括接入计算机、数据库、专家系统、后台备份和查看终端，所述接入计算机与所述终端设备连接、呼叫以及数据交互，并与所述数据库之间相互通信；所述数据库与所述专家系统和所述后台备份之间相互通信；所述专家系统对患者的数据进行预诊断测试，与所述后台备份之间相互通信，并将数据传送到查看终端；

所述终端设备的通讯接口包括GSM模块和与所述GSM 模块连接的SIM卡电路和天线电路；

所述GSM模块包括芯片SIM900，所述芯片SIM900的脚3、脚4、脚7、脚8、脚9、脚10分别与电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28串联后并联形成与微处理器连接的UART接口；所述芯片SIM900的脚16与电阻R17串联后，形成GSM模块的复位端口；脚27和脚28形成调试接口；脚30、脚31、脚32、脚33和脚34与所述SIM卡电路连接；脚52为电线发射接口,与所述天线电路连接；脚55、脚56和脚57为电源供电接口,与电源连接;脚60与所述天线电路连接；脚17、脚18、脚29、脚39、脚45、脚46、脚53、脚54、脚58、脚59、脚61、脚62、脚63、脚64和脚65接地；

所述SIM卡电路包括SIM卡CON2、静电保护芯片U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C1，所述SIM卡CON2的脚1与所述静电保护芯片U1的脚3和脚4连接后与电阻R11连接，形成输入端口SIM_CLK；所述SIM卡CON2的脚2与脚1连接后与电阻R10串联，形成输入端口SIM_RST；所述输入端口SIM_RST与电阻R9串联形成电源接口VDD_EXT；所述SIM卡CON2的脚4与电容C1连接后与SIM卡CON2的脚3连接，所述SIM卡CON2的脚3与所述静电保护芯片U1的脚4连接；所述SIM卡CON2的脚5置空；所述SIM卡CON2的脚6与所述静电保护芯片U1的脚3和脚6连接后与电阻R12串联形成输入端口SIM_DATA；所述静电保护芯片U1的脚6形成输入端口SIM_PRESENCE；所述静电保护芯片U1的脚2接地；

所述天线电路包括天线CON1、电阻R1、电阻R2、电容C30和电容C31，所述天线CON1与电阻R2和电阻R1串联，所述电阻R1与所述GSM模块连接；所述电容C30和电容C31与电阻R1和电阻R2并联后接地，形成RF的阻容电路，提供收发功能。

2.根据权利要求1所述的智能心电监护系统，其特征在于，所述滤波电路包括静电防护阻容电路、低功耗运算放大电路、共模抑制电路和带通滤波电路，

所述静电防护阻容电路包括低漏电流双二极管D3、低漏电流双二极管D4、电阻R72、电阻R73、电容C39和电容C40，所述电阻R72与电容C39形成阻容滤波电路后与低漏电流双二极管D3连接，形成输出端口1；所述电阻R73与电容C40形成阻容滤波电路后与低漏电流双二极管D4连接，形成输出端口2；

所述低功耗运算放大电路包括低功耗运算放大器U4A、低功耗运算放大器U4B、电容C2、电容C9、电容C32、电容C33、电阻R64和电阻R65，所述低功耗运算放大器U4A的脚3与所述静电防护阻容电路的输出端口1连接，所述低功耗运算放大器U4A的脚4与电容C9连接后接地，所述低功耗运算放大器U4A的脚8与电容C2连接后接地，所述低功耗运算放大器U4A的脚2和脚1连接后与电容C32和电阻R64的串联电路连接，形成输出端口3；所述低功耗运算放大器U4B的脚5与静电防护阻容电路的输出端口2连接，低功耗运算放大器U4B的脚6和脚7连接后与电容C33和电阻R65的串联电路连接，形成输出端口4；

所述共模抑制电路包括仪表放大器U5、电阻R83、电阻R91、电容C12、电容C13和电容C43，所述仪表放大器U5的脚1与电阻R83串联后与脚8连接；所述仪表放大器U5的脚3与所述低功耗运算放大电路的输出端口3连接；所述仪表放大器U5的脚2与所述低功耗运算放大电路的输出端口4连接；所述仪表放大器U5的脚7与电容C12连接后虚地；所述仪表放大器U5的脚4与电容C13连接后虚地；所述仪表放大器U5的脚5与电阻R91和电阻C43的并联电路串联后形成输出端口5；所述仪表放大器U5的脚6形成输出端口6；

所述带通滤波电路包括运算放大器U6A、运算放大器U6B、电阻R66、电阻R67、电阻R68、电阻R85、电阻R86、电阻R92、电容C35、电容C41、电容C42、电容C8、电容C10和电容C11，所述运算放大器U6A的脚2与电阻R8串联后与所述共模抑制电路的输出端口5连接；所述运算放大器U6A的脚3与电阻R67和电容C35的并联电路串联后虚地，并且与电阻R66串联后接电源；所述运算放大器U6A的脚1与电阻R86和电容C11的阻容电路串联后形成输出端口7；同时，所述运算放大器U6A的脚1与电阻85和电容C41的并联电路串联后与所述运算放大器U6A的脚2连接；所述运算放大器U6B的脚6与电阻R92串联后，与所述共模抑制电路的输出端口5连接；所述运算放大器U6B的脚6与电容C42并联后与所述运算放大器U6B的脚7连接，所述运算放大器U6B的脚7与所述共模抑制电路的输出端口6连接。

3.根据权利要求1所述的智能心电监护系统，其特征在于，所述的无线网络为公共的手机网络，包括GSM、GPRS和3G。

4.根据权利要求1所述的智能心电监护系统，其特征在于，所述终端设备的人机接口包括显示装置和键盘/按键。