CN202036216U - 心电远程无线监护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可以随身携带的心电远程无线监护系统，由心电数据采集模块和GSM/GPRS通信模块两部分组成；心电数据采集模块用于心电数据的现场采集，包括心电电极(1a、1b、1c、1d)，前置处理单元(2)，A/D转换器(3)，微处理器(4)，数据存储器(5)、显示和按键(6)、数据传输单元(7、8)和电池单元(9)；心电电极拾取人体心电信号，通过前置处理和A/D转换，经微处理器的分析处理后，数据保存于存储器中；GSM/GPRS通信模块用于在本实用新型监护仪和医院监护中心或医学专家之间传输数据；本实用新型心电远程无线监护系统上设计有操作按钮，必要时患者可通过按钮及时向医院传输数据。

Description

心电远程无线监护系统

《技术领域》

本实用新型涉及一种医疗设备，特别涉及一种可以广泛应用于心脏病患者医院外远程监护、老年人家庭监护、家庭远程医疗咨询，并通过无线方式传输数据的远程保健监护网络设备。 

《背景技术》

现有医疗监护设备大多针对医院内部监护而设计，缺乏远程和无线传输功能，一般放置于医院或家中。如授权公告号为CN1073392C，授权公告日2001年10月24日的中国发明专利说明书公开的一种名为“多参数监护仪及其检测方法”中的监护仪，患者需要监护时，利用传感器将血压、心电等人体心电参数变换成数字信号，利用台式计算机进行存储、分析、判断。但该方式对患者的监护，只有当患者自我感觉不舒服、定期或认为需要时才进行，不便于随身携带使用。又如专利号为ZL91102750.6的专利，虽然解决了设备便携的问题，但它采用的是电话语音信号传输数据，数据传输率低，每秒只能达到1200～2400bps；抗干扰能力差，外界声音容易串入，不适合在周边噪音大的环境中使用；且使用时身边必须备有一台座式电话，大大限制了设备使用的机动性。 

《发明内容》

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足之处，提供一种能在电信通信网络覆盖范围内使用的、可随时发送和接收数据的、便于携带的心脏疾病监护设备。 

本实用新型的目的通过以下措施来达到： 

本实用新型心脏远程无线监护系统主要由心电数据采集模块和GSM/GPRS数据传输模块一体化组成：心电数据采集模块用于心电数据的现场采集，包括：心电电极，前置信号处理单元，A/D转换器，微处理器，数据存储器。心电电极拾取人体心电信号，通过前置处理和A/D转换，将数据输入微处理器，经微处理器的分析处理后，数据保存于存储器中。心电数据采集模块设计有操作按钮，必要时，患者可通过按钮及时向医院传输数据。 

GSM/GPRS数据传输模块用于传输心电数据采集模块处理后的人体心电数据，并通过覆盖范围广泛的GSM无线通信网络与医院监护中心或远程医学专家服务器保持联网，将数据转发至医院监护中心或医学专家服务器。 

本实用新型心脏远程无线监护系统由随身携带的心电数据采集模块和GSM/GPRS数据传输模块两个部分组成，监护仪与医院监护中心或医学专家之间采用无线方式传输数据，使患者摆脱了现有监护设备导线的约束，可以在自由活动的情况进行心脏疾病的监护，而且可以在电信网络覆盖的广大地区使用，随时传输数据。本实用新型采用最新的GPRS通信技术传输心电数据，数据传输的可靠性和传输速率大大提高。 

《附图说明》

图1是本实用新型心脏远程无线监护系统一种具体实施方式的原理框图，图2是心电信号放大和滤波电路，图3是R波检测和单稳态触发电路原理框图，图4是电极脱落检测电路原理框图。 

《具体实施方式》

下面结合附图对本实用新型心脏远程无线监护系统做进一步说明。 

图1所示的心电数据采集器由心电电极1a、1b、1c、1d，前置处理单元2，A/D转换3，微处理器4，数据存储器5，显示和按钮6，GSM/GPRS基带处理单元7，天线8和电池单元9组成。心电电极1a1b、1c、1d将心脏活动的电生理信号转换成相应的电信号，即心电信号，并经前置处理2、A/D转换3后输出到微处理器4中。在微处理器4的分析处理之后，数据可保存于数据存储器 5中，也可以在微处理器4的控制之下，由GSM/GPRS数据传输单元7和8发送给GSM基站。 

图2是心电信号放大和滤波电路。前置处理单元电路由三部分组成：放大滤波电路，R波检测电路，电极脱落检测电路。放大滤波电路将心电信号进行放大和滤波，得到放大且干净的心电信号，以便A/D采样。R波检测电路给MCU提供准确的R波位置信号，便于MCU分析诊断，每当出现R波的时候，R波检测电路就会输出一个脉冲通知MCU检测到一个R波。电极脱落检测电路防止贴在人体上的电极脱落或接触不良，如果出现电极脱落或接触不良则电极脱落检测电路会输出高电平通知MCU出现电极脱落，而接触良好时，电极脱落检测电路的输出会一直保持在低电平。 

因为心电信号微弱，采集后首先要进行电压放大。放大器一般由两级组成，前级采用负反馈差动放大电路，本方案采用TI公司基于三运放电路的微功耗仪表放大器INA118作为心电信号的前级放大器，放大倍数为10倍，后级采用相同放大器，放大倍数是50倍。由于70Hz以上的干扰信号较强而0.05Hz以下的干扰信号相对较弱，在滤波电路中先采用带通滤波取出0.05～140Hz的信号，然后通过后级低通滤波器滤除70Hz以上的信号，滤除极化电压信号和其它干扰得到0.05～70Hz的心电信号。 

心电信号的最高幅值约4mV，经过500倍的放大后最大是2.0V，MSP430的A/D输入范围为0～2.5V，设计时取0V为参考电压，放大后的心电信号正好落在A/D的模拟输入信号范围内。为了保证采样的心电信号不失真，选取采样率fs＝250Hz。MSP430F149自带高速12位逐次逼近型AD，该AD具有内部参考电压、采样保持和自动扫描功能，有8个外通道4个内通道，高达200KHz的采样速率，多种采样模式，能够满足数据采集要求。 

图3是R波检测和单稳态触发电路。图中A为中心频率17Hz的带通滤波器，它只允许心电信号波群里的R波信号通过滤波器进入R波比较器(B)，通带以外的信号被大大衰减，该电路对R波信号通频带的增益为2.5。B部分对R波整流和比较，当R波到来时，通过和前一个R波幅值的百分比比较，决 定是否产生负脉冲输出。J端为当前R波幅值信号，L端为负脉冲信号，脉冲宽度为10ms。C为LMC555构成的单稳触发器电路，在L端有不定宽度的负脉冲输入时，其输出端K为宽度为20Ms的正脉冲，MCU检测到该正脉冲信号时，即判断检测到一个RR周期。 

图4是电极脱落检测电路。图中D为电极脱落检测部分的输入端，由加法器构成，当电极脱落时，R端有50Hz的强干扰信号或高低电平。E由双向比较器组成，对R端输入的信号进行整流，在S点输出足够幅度和宽度的正极性脉冲或电平。F为RC滤波器，对S点的信号进行滤波，在T点形成足够幅值的正向电压。T点电压经过比较器G和地电位进行比较，在I点输出高电平，MCU检测到该电平为高，则触发电极脱落报警中断。 

微处理器4采用MSP430F149，是TI公司的超低功耗FLASH型16位单片机，内部集成有12位的A/D及参考电压电路。A/D以250次/秒采样模拟电路输出的心电信号，采样数据放入RAM区中的FIFO中，同时MCU对数据进行分析诊断，分析后的数据存入外部的FLASH存储器中保存。 

数据存储器5采用ST公司的NAND512W3A2BZA6E的FLASH存储器，容量为64M。由于监护终端是作为一个优盘和PC连接的，因此FLASH的空间按照磁盘的格式划分，即包括MBR区FAT区DIR区及数据区。数据区分为A，B两个区，A区存放异常的心电数据，A区存满后采用一定的算法循环覆盖。B区存储24小时连续心电数据，存满后以先进先出的原则覆盖。 

显示和按键6中，显示器为128×128点阵LCD图形显示器，显示的内容包括监护或浏览状态下的心电图、心率、菜单、日期、时间、系统状态等。按键分选择键、设置键、监护启动键和求助键等。按键分选择键、设置键、监护启动键和求助键，选择键选择功能，设置键设置参数，监护启动键通过手动启动心电监护，求助键在需要求助时发送求助短信到医院或救护中心。 

GSM/GPRS数据传输单元7通过RS232接口与MCU模块相连接，GPRS模块将心脏远程监护终端内的数据以移动通信的形式发送出去。 

另外，本实用新型还设计有USB控制器，USB控制器使心脏远程监护终 端可以通过USB接口与医院监护工作站连接，工作站把心脏远程监护终端视为一个移动优盘，在资源管理器中可以看到多出一个优盘，此时可以把心脏远程监护终端中的数据以文件的形式拷贝到工作站中。 

本实用新型心脏远程无线监护系统是随身携带的，因而该监护仪配有电池9作为工作电源。电池9可以是一次性使用电池，也可以是二次充电电池。 

由于数据传输采用GSM/GPRS技术，通信覆盖面广，可以十分方便地实现患者的异地漫游监护；且防止电磁干扰性能好，数据传输速率高，可达到72kbps。 

采集的有关心电数据通过GSM网络传送到医院监护中心服务器，监护中心分析系统可以对传输的数据进行进一步的分析处理和存储，并与历史数据进行统计分析，提供图形化的变化统计图；还可通过医院医生和专家直接参与分析，将分析结果和处理意见由网络反馈给患者。 

需要进行监护的患者，将本实用新型心脏远程无线监护系统佩带在相应身体部位，同时打开电源，在软件的控制下，进行系统初始化，无线连接和设定显示界面。初始化后，开始心电数据的采集，数据分析处理后对其进行存储和显示。若采集的心电数据发生异常时，将启动报警程序，同时将有关数据经GSM/GPRS模块和GSM网络传送到监护中心，接受医生的处理。当发生紧急情况时，患者也可通过按动按钮，将预先记录的患者地址及病情传送到急救中心，呼叫救治。 

Claims (2)

1.一种心电远程无线监护系统，其特征是由心电数据采集模块和GSM/GPRS数据传输模块一体化组成：心电数据采集模块用于心电数据的现场采集，包括：心电电极，前置信号处理单元，A/D转换器，微处理器，数据存储器。心电电极拾取人体心电信号，通过前置处理和A/D转换，将数据输入微处理器，经微处理器的分析处理后，数据保存于存储器中。

2.根据权利要求1所述的心电远程无线监护系统，其特征是GSM/GPRS数据传输模块用于传输心电数据采集模块处理后的人体心电数据，并通过覆盖范围广泛的GSM无线通信网络与医院监护中心或远程医学专家服务器保持联网，将数据转发至医院监护中心或医学专家服务器。 

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