專利名稱：微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及心電監(jiān)護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種微型的實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
心臟病巳成為危害人類健康的主要疾病之一，對(duì)心臟病患者實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)， 及時(shí)了解心臟病病人的病情，對(duì)于適時(shí)治療、預(yù)防心臟病突發(fā)死亡具有十分重要 的意義。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，心電圖是醫(yī)生診斷心臟疾病的主要依據(jù)。
當(dāng)前使用較為普遍的心電圖監(jiān)護(hù)裝置主要有①普通心電圖機(jī)該類心電監(jiān) 護(hù)儀只能在醫(yī)院等固定場所使用，病人靜臥在床上，由專業(yè)醫(yī)護(hù)人員操作，僅能
記錄病人當(dāng)前幾分鐘的心電信息。②心電Holter:可記錄病人24小時(shí)的動(dòng)態(tài)心電 信號(hào)。但它僅僅是對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行24小時(shí)記錄，沒有任何分析功能，更不具備遠(yuǎn) 程傳輸能力，用戶使用后，必須每天回到醫(yī)院，由專用設(shè)備讀取、回放、分析。 而心臟病人的心電圖曲線隨時(shí)可能出現(xiàn)新的變化，從而該類心電監(jiān)護(hù)儀不利于病 人病情的及時(shí)診斷和治療。③心電BP機(jī)這是一種類似BP機(jī)的心電監(jiān)護(hù)設(shè)備， 能記錄數(shù)分鐘的心電信號(hào)，當(dāng)用戶感覺不適時(shí)，可通過電話經(jīng)聲耦合方式將心電 信號(hào)傳輸?shù)结t(yī)院。這種心電BP機(jī)需要用戶參與，當(dāng)用戶遠(yuǎn)離電話機(jī)或處于身體 狀況不佳時(shí)就很難完成及時(shí)的心電信號(hào)傳輸。另一方面，由于依靠用戶的感覺舒 適度由用戶進(jìn)行報(bào)警，會(huì)造成漏報(bào)許多用戶感覺不到的心電異常信息④心電實(shí)時(shí) 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)這類遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)大多是基于公共電話網(wǎng)PSTN/ISDN、計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng))或GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)等通信工具的，較好地解決了心電的實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)，但是可移動(dòng)性差、成本高、體積大、功耗高以等不足限制了其應(yīng)用范圍和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的心電監(jiān)護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、使用不方便或是可移動(dòng)性 差、使用費(fèi)用高、功耗高的不足，本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)性強(qiáng)、攜帶操作方便、低 成本、低功耗的微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，包括用于安裝在人體監(jiān)測(cè)部位的電極片和用于 根據(jù)不同電極片之間的電位差得到心電信號(hào)，并將心電信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程醫(yī)療中心 的心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置，所述電極片通過導(dǎo)聯(lián)線與所述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置連接，所 述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置包括供電單元用于提供所需電源；心電采集與處理單元 用于提取所述電極片傳感的的心電信號(hào)，并將其放大濾波處理后連接到A/D轉(zhuǎn)換 模塊；控制器單元用于控制片上A/D轉(zhuǎn)換模塊將心電信號(hào)數(shù)字化，并控制無線 射頻傳輸模塊將心電數(shù)據(jù)輸出；無線射頻傳輸單元用于將心電數(shù)據(jù)通過無線的 方式直接或通過具有無線收發(fā)功能的中轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)送給與醫(yī)療中心具有網(wǎng)絡(luò)連接功 能的監(jiān)護(hù)基站設(shè)備；所述心電采集與處理單元連接控制器單元，所述控制器單元 連接無線射頻傳輸單元，所述心電采集與處理單元、控制器單元和無線射頻傳輸 單元均與所述供電單元連接。
作為優(yōu)選的一種方案所述的無線射頻傳輸單元，還用于無線接收醫(yī)療中心 的警告信息；所述微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置還包括報(bào)警器，所述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置 還包括報(bào)警單元用于根據(jù)接收到的告警信息發(fā)出開啟報(bào)警器指令，所述報(bào)警 單元與所述控制器單元連接；所述報(bào)警單元連接所述報(bào)警器。
作為優(yōu)選的另一種方案所述心電采集與處理單元包括前置放大電路用 于放大微弱的心電信號(hào)；參考電極反饋電路用于抑制共模干擾；二級(jí)放大和帶通濾波電路用于二次放大心電信號(hào)，以及濾除心電信號(hào)中的噪聲；可控?cái)?shù)字電 位器用于調(diào)節(jié)二級(jí)放大器的放大增益；基準(zhǔn)電壓電路用于解決心電信號(hào)雙極 性對(duì)A/D模塊參考電壓的要求；所述電極片與所述前置放大器連接，所述前置放 大電路與所述二級(jí)放大和帶通濾波電路連接，所述二級(jí)放大和帶通濾波電路與所 述可控?cái)?shù)字電位器、基準(zhǔn)電壓電路連接，所述二級(jí)放大和帶通濾波電路與所述控 制器單元連接。
進(jìn)一歩，所述報(bào)警單元包括用戶報(bào)警子單元用于用戶向醫(yī)療中心報(bào)警求 救；警告用戶子單元用于醫(yī)療中心向用戶發(fā)出警告信息。
再進(jìn)一步，所述報(bào)警單元還包括低電壓報(bào)警子單元用于提醒用戶更新電 池；遠(yuǎn)離監(jiān)護(hù)區(qū)警告子單元用于提醒用戶他此時(shí)遠(yuǎn)離了監(jiān)護(hù)區(qū)域。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、低功耗、低成本、攜帶與操 作方便、用戶可隨意走動(dòng)。


圖1是本發(fā)明的微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是本發(fā)明的供電單元的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明的心電信號(hào)前置放大與參考電極反饋的電路原理圖。 圖4是本發(fā)明的增益可調(diào)二級(jí)放大和帶通濾波的電路原理圖。 圖5是本發(fā)明的微控制器及其他外圍電路原理圖。 圖6是本發(fā)明的無線射頻模塊與微控制器的連接圖。 圖7是本發(fā)明的心電監(jiān)護(hù)儀軟件流程圖。
圖8是本發(fā)明的初始化子程序流程圖。
圖9是本發(fā)明的無線射頻發(fā)送子程序流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照?qǐng)D1—圖9， 一種微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，包括用于安裝在人體監(jiān)測(cè)部位 的電極片和用于根據(jù)不同電極片之間的電位差得到心電信號(hào)，并將心電信號(hào)傳輸 到遠(yuǎn)程醫(yī)療中心的心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置，所述電極片通過導(dǎo)聯(lián)線與所述心電信號(hào)監(jiān) 護(hù)裝置連接，所述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置包括供電單元用于提供所需電源；心電 采集與處理單元用于提取所述電極片傳感的心電信號(hào)，并將其放大濾波處理后 連接到A/D轉(zhuǎn)換模塊；控制器單元用于控制片上A/D轉(zhuǎn)換模塊將心電信號(hào)數(shù)字 化，并控制無線射頻傳輸模塊將心電數(shù)據(jù)輸出；無線射頻傳輸單元用于將心電 數(shù)據(jù)通過無線的方式直接或通過具有無線收發(fā)功能的中轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)送給與醫(yī)療中心 具有網(wǎng)絡(luò)連接功能的監(jiān)護(hù)基站設(shè)備；所述心電采集與處理單元連接控制器單元， 所述控制器單元連接無線射頻傳輸單元，所述心電采集與處理單元、控制器單元 和無線射頻傳輸單元均與所述供電單元連接。
所述的無線射頻傳輸單元，還可以無線接收醫(yī)療中心的警告信息；所述微型 實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置還包括報(bào)警器，所述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置還包括報(bào)警單元用 于根據(jù)接收到的告警信息發(fā)出開啟報(bào)警器指令，所述報(bào)警單元與所述控制器單元 連接；所述報(bào)警單元連接所述報(bào)警器。
所述心電采集與處理單元包括前置放大電路用于放大微弱的心電信號(hào)； 參考電極反饋電路用于抑制共模干擾；二級(jí)放大和帶通濾波電路用于二次放 大心電信號(hào)，以及濾除心電信號(hào)中的噪盧；P」控?cái)?shù)字電位器用于調(diào)節(jié)二級(jí)放大 器的放大增益；基準(zhǔn)電壓電路用于解決心電信號(hào)雙極性對(duì)A/D模塊參考電壓的 要求；所述電極片與所述前置放大器連接，所述前置放大電路與所述二級(jí)放大和 帶通濾波電路連接，所述二級(jí)放大和帶通濾波電路與所述可控?cái)?shù)字電位器、基準(zhǔn) 電壓電路連接，所述二級(jí)放大和帶通濾波電路與所述控制器單元連接。所述報(bào)警單元包括用戶報(bào)警子單元用于用戶向醫(yī)療中心報(bào)警求救；警告 用戶子單元用于醫(yī)療中心向用戶發(fā)出警告信息；低電壓報(bào)警子單元用于提醒 用戶更新電池；遠(yuǎn)離監(jiān)護(hù)區(qū)警告子單元用于提醒用戶他此時(shí)遠(yuǎn)離了監(jiān)護(hù)區(qū)域。
本實(shí)施例中，圖1表示本發(fā)明的微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。心電信 號(hào)由電極片直接取自人體體表，電極片通過導(dǎo)聯(lián)線與心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置相連。所 述電極片的安放部位有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)右臂，胸骨右緣鎖骨中線第一肋間；左臂， 胸骨左緣鎖骨中線第一肋間；左腿，左鎖骨中線劍突水平處；胸部，胸骨左緣第 4肋間。不同部位形成的電位差即是檢測(cè)到的心電信號(hào)，本發(fā)明中形成了兩路心 電信號(hào)。心電信號(hào)很微弱，具有較大的共模電壓，且用戶的自由活動(dòng),會(huì)使基線大 幅漂移。本發(fā)明中，首先采用了 ANALOG DEVICES公司生產(chǎn)的高精度儀表放 大器AD620構(gòu)成前置放大器，并且采用右腿驅(qū)動(dòng)的方式，即將電路中的共模電壓 提取出來，再通過負(fù)反饋的形式加載到人體右腿(右鎖骨中線劍突水平處)，從而 抑制整個(gè)系統(tǒng)中的共模干擾。然后由運(yùn)算放大器LMC6464組成二級(jí)放大和帶通 濾波電路，同時(shí)利用一個(gè)可控?cái)?shù)字電位器MCP42010控制二級(jí)放大器的放大倍數(shù)， 消除由于人體的個(gè)性差異及電極片粘貼的位置不同而產(chǎn)生幅值上的差別。進(jìn)一歩 的，由于A/D轉(zhuǎn)換直接利用主處理器ATmegal28L上的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，而其A/D 轉(zhuǎn)換的電參考?jí)簽? — 3.3V,因此利用了LM385精密基準(zhǔn)電源，解決心電信號(hào)雙 極性對(duì)AD轉(zhuǎn)換模塊參考電壓的要求。放大濾波后的兩路心電信號(hào)分別直接連接 到處理器的ADC模塊輸入引腳。處理器采集緩存心電數(shù)據(jù)，然后控制射頻傳輸 模塊將心電數(shù)據(jù)以無線的通信方式發(fā)送給具有無線收發(fā)功能的中轉(zhuǎn)設(shè)備或直接發(fā) 送給具有網(wǎng)絡(luò)功能的監(jiān)護(hù)基站。本發(fā)明還為心電監(jiān)護(hù)裝置的正常工作提供了靈活 的電源方案，根據(jù)用戶所在場合，可由用戶自行決定使用3節(jié)AA堿性電池供電 或外接5v電源。特別地，所述微型實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)裝置設(shè)計(jì)了多功能的報(bào)警系統(tǒng)用戶按下一個(gè)按鍵可以向醫(yī)療監(jiān)控中心報(bào)警求救；蜂鳴器響起且雙色LED燈紅色顯示 則是所述實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置低電壓報(bào)警，提醒用戶更換電池；而蜂鳴器響起且雙 色LED燈黃色顯示則是醫(yī)療監(jiān)控中心發(fā)出的報(bào)警信息，提醒用戶心電出現(xiàn)異常， 要與醫(yī)護(hù)人員聯(lián)絡(luò)進(jìn)一步觀察診斷；蜂鳴器響起且雙色LED燈不顯示則是提醒用 戶他此時(shí)遠(yuǎn)離了監(jiān)護(hù)區(qū)域。
圖2—圖6是本發(fā)明的硬件電路原理圖，其中
圖2是本發(fā)明的供電單元的電路原理圖。本發(fā)明提供了靈活的供電方案，根 據(jù)用戶所在場合，可由用戶自行決定使用3節(jié)AA堿性電池供電或外接5v電源。 比如，用戶外出在小區(qū)散歩，可以將撥動(dòng)開關(guān)S1撥動(dòng)到ON端，使用電池供電； 而用戶在家休息，則可使用外接5v電源供電，將撥動(dòng)開關(guān)S1撥動(dòng)到OFF端，并 將外部5V開關(guān)電源的插頭插入到監(jiān)護(hù)儀的電源插座J3上即可，這樣可以節(jié)約電 池。電源從電源芯片NCP500SN33T1G的Vin引腳輸入，Enable(芯片使能)引腳電 平變高，NCP500SN33T1G丌始工作，Vout引腳輸出VCC(AVCC)=3.3V的電壓供 所述微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置的各個(gè)模塊使用。同時(shí)，3.3V電壓連接到MAX1852 的輸入IN引腳和使能SMW引腳，MAX1852產(chǎn)生VEE=-3.3V的負(fù)電源供需要 正負(fù)雙電源供電的儀表放大器AD620使用。此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)，開始正常工 作。為了所述微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置穩(wěn)定可靠工作，本發(fā)明采用了數(shù)字電壓與模 擬電壓分離供電的方案即Ull(電源芯片NCP500SN33T1G)輸出的AVCC供電 給心電采集與處理單元等模擬部分，而U12(電源芯片NCP500SN33T1G)輸出的 VCC供電給微控制器單元等數(shù)字部分。并利用電感耦合模擬地與數(shù)字地。
圖3和圖4是本實(shí)施例的心電采集與處理單元電路原理圖。因兩路心電信號(hào) 的放大濾波原理相同，下面僅以左臂與右臂兩部位形成的心電信號(hào)為例說明本發(fā) 明的心電信號(hào)放大濾波的處理過程。圖3是本實(shí)施例的心電信號(hào)前置放大與參考電極反饋的電路原理圖。心電信 號(hào)的檢測(cè)是屬于強(qiáng)噪聲背景下的超低頻(0.5 100Hz)微弱(0.1 5mV)信號(hào)檢頂(j，要
求前置放大電路具有高輸入阻抗，適當(dāng)?shù)脑鲆婧洼^高的共模抑制比。本發(fā)明的前 置放大電路主要由ANALOG DEVICES公司生產(chǎn)的儀表放大器AD620構(gòu)成。 AD620是一種低價(jià)格,高精度儀表放大器,它僅需要一只外接電阻便可設(shè)置增益為 1至1000。 AD620精度很高，其具有的低噪聲,低輸入偏置電流和低功耗等特點(diǎn)使 它很適宜于醫(yī)療儀器。
直接取自人體左臂與右臂體表的信號(hào)LA和RA分別通過電阻R11、R12送入 AD620的正負(fù)輸入端，經(jīng)差分放大形成第一路心電信號(hào)ECG—signall。 Rll， R12， C8構(gòu)成了低通網(wǎng)絡(luò)，可將在AD620輸入腳上的高頻信號(hào)濾除，另外，C8有利于 改善導(dǎo)聯(lián)線的共模電容失衡，提高對(duì)高頻信號(hào)的共模抑制比。為了能承受一定的 極化電壓，第一級(jí)的放大倍數(shù)不能太大(太大會(huì)導(dǎo)致放大器飽和)，根據(jù)AD620 增益計(jì)算公式G = (49'*%) + 1 ，本發(fā)明使用的增益調(diào)節(jié)電阻R15為3.9KQ ， 使第一級(jí)的放大倍數(shù)約為14。
因?yàn)槿梭w處在工頻電場之中，人體上有很大的共模電壓(主要表現(xiàn)為工頻信 號(hào))，這是心電監(jiān)護(hù)裝置的最大千擾之一，為了消除這個(gè)干擾，本發(fā)明采用了右腿 驅(qū)動(dòng)的方式，即將電路中的共模電壓提取出來，再通過負(fù)反饋的形式加載到人體 右腿RL(右鎖骨中線劍突水平處)，如圖3右半部分電路。
圖4是本實(shí)施例的增益可調(diào)二級(jí)放大和帶通濾波的電路原理圖。本發(fā)明選用 運(yùn)算放大器LMC6464為核心器件。LMC6464是CMOS單電源、低輸入電流、低 輸入偏置電壓、低功耗的四運(yùn)算放大器。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)療器械應(yīng)用。
前置放大器的輸出心電信號(hào)ECG_Signall經(jīng)過C14輸入到運(yùn)算放大器的輸入 端，經(jīng)運(yùn)放LMC6464 二次放大后的輸出信號(hào)CHANNEL1可直接輸入到處理器片上ADC模塊的輸入引腳。因?yàn)槿梭w的個(gè)性差異及導(dǎo)聯(lián)粘貼的位置不同，采集到 的心電信號(hào)幅值會(huì)有較大差異，因此本發(fā)明通過一個(gè)可編程控制數(shù)字電位器 MCP42010控制二級(jí)放大器的放大倍數(shù)，使放大后的心電信號(hào)有較一致的幅值。
如圖4， C14和R17構(gòu)成高通濾波器，其截止頻率i^ =l/(2;ri C) = 0.48他， 理論上能濾除了頻率低于0.48Hz的信號(hào)，而頻率高于0.48Hz的信號(hào)能夠輸入到 運(yùn)算放大器的正輸入端。而R21和C16構(gòu)成了一個(gè)低通濾波器，其截止頻率 Fw =l/(2;ri C) = 159/fe，即高于159Hz的信號(hào)被濾除。故能夠比較理想的濾除心 電信號(hào)中的噪聲(心電信號(hào)的頻率范圍0.5 100 Hz)。
另外，因?yàn)樾碾娦盘?hào)是雙極性的，而處理器片上集成的A/D轉(zhuǎn)換模塊的參考 電壓為0 — 3.3V，所以在A/D轉(zhuǎn)換前必須把心電信號(hào)的基線抬高，本發(fā)明使用了 一個(gè)精密基準(zhǔn)電源LM385 — L23產(chǎn)生1.235V電壓VREF，進(jìn)一歩的，為了增強(qiáng)它 的驅(qū)動(dòng)能力，后面接了一個(gè)電壓跟隨器。
圖5是本實(shí)施例的微處理器及其他外圍電路原理圖。微處理器采用ATMEL公 司的Atmegal28L芯片，具有片內(nèi)128KB的Flash, 4KB的RAM，并且?guī)в胸S富 的外設(shè)資源包括ADC模塊，其能耗極低。所述外圍電路包括兩路心電信號(hào)輸 入l:利用片上ADC模塊對(duì)放大濾波后的心電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)字電位器接 口 2:用于控制可編程數(shù)字電位器MCP4210，本發(fā)明利用所述微處理器一般10 口模擬SPI接口與MCP4210實(shí)現(xiàn)通信，可編程實(shí)現(xiàn)同時(shí)或獨(dú)立設(shè)置兩通道電位 器阻值；射頻模塊接口 3:用于所述微處理器與所述射頻傳輸模塊的連接，控制 射頻傳輸模塊實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)數(shù)據(jù)。
所述外圍電路還包括報(bào)警單元。所述報(bào)警單元包括蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路4，雙 色LED燈5，電源電壓檢測(cè)電路6和按鍵電路7。所述蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路4:用于 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音為用戶提供報(bào)警信號(hào)，所述蜂鳴器為有源蜂鳴器。兩個(gè)三極
11管Q1、 Q2構(gòu)成達(dá)林頓管，增加驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)所述微處理器的PA6端口輸出高電 平時(shí)，Ql、 Q2導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音，反之，Ql、 Q2截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音。 所述雙色LED燈5:用于為用戶提供相關(guān)信息，比如電池電壓低。根據(jù)所述微處 理器的PA1、 PA2端口輸出不同高低電平組合可顯示紅色、黃色或不顯示。所述 電源電壓檢測(cè)電路6:用于監(jiān)測(cè)電源電壓，特別是電池供電時(shí)。電源電壓經(jīng)過兩 個(gè)等值電阻R23、 R24分壓后輸入到所述微處理器片上ADC模塊的通道2，當(dāng) AD轉(zhuǎn)換得到的值小于預(yù)設(shè)值則表明電池電壓低。所述按鍵電路7:用于提供人機(jī) 接口，當(dāng)按鍵被按下，外部中斷4的下降沿中斷被觸發(fā)。根據(jù)所述報(bào)警單元電路，
形成了四種報(bào)警系統(tǒng)i.用戶按下按鍵S2則是向醫(yī)療監(jiān)控中心報(bào)警求救；ii.蜂鳴
器響起且雙色LED燈紅色顯示則是監(jiān)護(hù)裝置低電壓報(bào)警，提醒用戶更換電池；iii. 蜂鳴器響起且雙色LED燈黃色顯示則是醫(yī)療監(jiān)控中心發(fā)出的報(bào)警信息，提醒用戶 心電出現(xiàn)異常，要與醫(yī)護(hù)人員聯(lián)絡(luò)進(jìn)一歩觀察診斷；iv.蜂鳴器響起且雙色LED 燈不顯示則是提醒用戶遠(yuǎn)離了監(jiān)護(hù)區(qū)域。
所述外圍電路還包括第一晶體振蕩器8:用于睡眠模式下為所述微處理器 的定時(shí)器O提供一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述晶體振蕩器的頻率為32.768KHz;第二晶體 振蕩器9:用于為所述微處理器的工作吋鐘，所述晶體振蕩器的頻率為 7.3728MHz; JTAG接口電路10:用來調(diào)試所述微處理器芯片，還用來對(duì)所述微
處理器芯片內(nèi)部的Flash進(jìn)行編程；復(fù)位電路ll:用于對(duì)所述微處理器芯片進(jìn)行
復(fù)位，當(dāng)復(fù)位按鍵S3被按下時(shí)，所述心電監(jiān)護(hù)裝置重新啟動(dòng)。
圖6是本實(shí)施例的無線射頻模塊與微控制器的連接圖。所述無線射頻模塊集 成了 nRF905射頻芯片。nRF905是單片射頻收發(fā)器，工作于433/868/915MHz三 個(gè)ISM頻道。其功耗非常低，且內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。nRF905 片內(nèi)集成了電源管理、品體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等模塊，曼徹斯特編碼/解碼由片內(nèi)硬件完成，ShockBurstTM工作模式下，還能自動(dòng) 處理字頭和CRC，其外圍硬件電路非常簡單。所述微處理器Atmegal28L與所述 射頻模塊之間通過SPI 口通信，它們之間的數(shù)據(jù)通信線、狀態(tài)信號(hào)線、控制信號(hào) 線均可直接相連。其中EN、 CE、 PWR是控制信號(hào)用于控制所述無線射頻模塊 的工作模式；AM、 CD、 DR為狀態(tài)信號(hào)用于指示所述無線射頻模塊接收到數(shù) 據(jù)包或數(shù)據(jù)發(fā)送完成等信息；MOSI、 MISO、 SCK、 SCN為SPI信號(hào)用于實(shí)現(xiàn) 微處理器與所述射頻模塊的通信。
圖7—圖9是本實(shí)施例的軟件實(shí)現(xiàn)流程圖，其中
圖7是本實(shí)施例的心電監(jiān)護(hù)裝置軟件流程圖。軟件的總體結(jié)構(gòu)包括
1、 定時(shí)器O中斷服務(wù)程序。定時(shí)時(shí)間為4ms，實(shí)現(xiàn)250Hz的心電數(shù)據(jù)采樣 頻率，并根據(jù)其他各種用途累加計(jì)時(shí)，滿足多種定時(shí)要求，比如每隔1秒鐘進(jìn)行 電源電壓AD采樣。
2、 外部中斷4服務(wù)程序。當(dāng)用戶按下按鍵S2時(shí)，外部中斷4被觸發(fā)，喚醒 睡眠中的微處理器。
3、 外部中斷5服務(wù)程序。當(dāng)射頻通信模塊接收到數(shù)據(jù)時(shí)，喚醒睡眠中的微處 理器。
4、 主程序。系統(tǒng)初始化結(jié)束后，微處理器進(jìn)入睡眠模式，直至發(fā)生定時(shí)器O 中斷或外部中斷源4中斷或外部中斷源5中斷時(shí)，微處理器被喚醒，然后作出相 應(yīng)的處理
a)若是定時(shí)器O中斷，則i.首先判斷電池電壓是否低，若是則需要發(fā)出報(bào) 警信號(hào)提示用戶更換電池?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中，用戶沒有觀察雙色LED的習(xí)慣， 本發(fā)明首先驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響起，使用戶知道有警報(bào)信息，然后驅(qū)動(dòng)雙色LED燈紅色 顯示。ii.接著緩存心電數(shù)據(jù)，并判斷未無線發(fā)送的心電數(shù)據(jù)包數(shù)是否超過20個(gè)，即500字節(jié)心電數(shù)據(jù)，若是，則將心電數(shù)據(jù)無線發(fā)送給具有相同無線射頻模塊的 中轉(zhuǎn)設(shè)備或直接發(fā)送給具有相同無線射頻模塊且還包括網(wǎng)絡(luò)功能的監(jiān)護(hù)基站設(shè) 備。
b) 若是外部中斷源4中斷，即外部用戶報(bào)警按鍵S2中斷，首先進(jìn)行按鍵消 抖判斷確實(shí)按鍵被按下，表明用戶感覺身體不適或其他情況需要向醫(yī)療監(jiān)控中心 求救，則將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給具有相同無線射頻模塊的中轉(zhuǎn)設(shè)備或直接發(fā)送給具有 相同無線射頻模塊且還包括網(wǎng)絡(luò)功能的監(jiān)護(hù)基站設(shè)備。
c) 若是外部中斷源5中斷，即無線接收到醫(yī)療監(jiān)控中心發(fā)出的報(bào)警信息， 表明用戶心電出現(xiàn)異常，要與醫(yī)護(hù)人員聯(lián)絡(luò)進(jìn)一歩觀察診斷，則心電監(jiān)護(hù)裝置需 要發(fā)出報(bào)警信號(hào)提示用戶，同樣考慮到實(shí)際應(yīng)用中，用戶沒有觀察雙色LED的習(xí) 慣，本發(fā)明首先驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響起，使用戶知道有警報(bào)信息，然后驅(qū)動(dòng)雙色LED燈 黃色顯示。
處理完成后微處理器繼續(xù)進(jìn)入睡眠模式，等待下一次中斷喚醒。這樣可以極 大的降低能耗。
圖8是本實(shí)施例的初始化子程序流程圖。初始化包括
1) 所述微處理器的A/D模塊、定時(shí)器O、外部中斷、SPI模塊、IO端口以 及所述射頻傳輸模塊的初始化。
2) 以lKHz的頻率對(duì)兩路心電信號(hào)進(jìn)行采樣，并根據(jù)信號(hào)的幅值大亍或小 于預(yù)設(shè)值，編程設(shè)置數(shù)字電位器MCP42010的阻值，調(diào)節(jié)二級(jí)放大器的增益從而 使心電信號(hào)有較一致的幅值。
3) 設(shè)置射頻傳輸模塊進(jìn)入接收模式。
4) 開啟定時(shí)器O中斷、外部中斷源4中斷、外部中斷源5中斷以及全局中 斷允許。圖9是本實(shí)施例的無線射頻發(fā)送子程序流程圖。其操作流程如下 1薪、)rfr/占IlP 聽、、她l貼4ffi^^轉(zhuǎn)旦不臺(tái)ffl
2廣播握手請(qǐng)求信號(hào)
3進(jìn)入無線接收模式等待能否接收到應(yīng)答信號(hào)
4根據(jù)應(yīng)答信號(hào)中接收設(shè)備的無線接收地址，將信息無線發(fā)送給監(jiān)護(hù)基站設(shè) 備或中轉(zhuǎn)設(shè)備。其中，若是用戶報(bào)警信息則連續(xù)發(fā)送2次，以免無線丟包導(dǎo)致醫(yī) 療監(jiān)控中心耽誤了對(duì)用戶的救護(hù)。
5設(shè)置射頻傳輸模塊進(jìn)入無線接收模式
6返回主程序
特別的，若連續(xù)5次以上握手請(qǐng)求信號(hào)廣播后接收不到應(yīng)答信號(hào)，則驅(qū)動(dòng)蜂 鳴器響起且雙色LED燈不顯示，提醒用戶遠(yuǎn)離了監(jiān)護(hù)區(qū)域或此地?zé)o線通信暫受阻， 應(yīng)走動(dòng)到監(jiān)護(hù)區(qū)域內(nèi)去。
綜上所述，用戶只需隨身佩戴一個(gè)微型心電監(jiān)護(hù)裝置即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)， 并且不會(huì)給用戶的正常生活帶來多大的不便，如同佩戴了一個(gè)MP3。而且用戶還 可以在大范圍的監(jiān)護(hù)區(qū)域內(nèi)自由走動(dòng)。
1權(quán)利要求
1、一種微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于所述微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置包括用于安裝在人體監(jiān)測(cè)部位的電極片和用于根據(jù)不同電極片之間的電位差得到心電信號(hào)，并將心電信號(hào)放大濾波等處理后傳輸?shù)竭h(yuǎn)程醫(yī)療中心的心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置，所述電極片通過導(dǎo)聯(lián)線與所述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置連接，所述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置包括供電單元用于提供所需電源；心電采集與處理單元用于提取所述電極片傳感的心電信號(hào)，并將其放大濾波處理后連接到A/D轉(zhuǎn)換模塊；控制器單元用于控制片上A/D轉(zhuǎn)換模塊將心電信號(hào)數(shù)字化，并控制無線射頻傳輸模塊將心電數(shù)據(jù)輸出；無線射頻傳輸單元用于將心電數(shù)據(jù)通過無線的方式直接或通過具有無線收發(fā)功能的中轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)送給與醫(yī)療中心具有網(wǎng)絡(luò)連接功能的監(jiān)護(hù)基站設(shè)備；所述心電采集與處理單元連接控制器單元，所述控制器單元連接無線射頻傳輸單元，所述心電采集與處理單元、控制器單元和無線射頻傳輸單元均與所述供電單元連接。
2、 如權(quán)利要求l所述的微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于所述的無線射頻傳 輸單元，還用于無線接收醫(yī)療中心的警告信息；所述微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置還包 括報(bào)警器，所述心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置還包括報(bào)警單元用于根據(jù)接收到的告警信 息發(fā)出開啟報(bào)警器指令，所述報(bào)警單元與所述控制器單元連接；所述報(bào)警單元連 接所述報(bào)警器。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于所述心電采集 與處理單元包括前置放大電路用于放大微弱的心電信號(hào)； 參考電極反饋電路用于抑制共模干擾；二級(jí)放大和帶通濾波電路用于二次放大心電信號(hào)，以及濾除心電信號(hào)中的噪聲; 可控?cái)?shù)字電位器用于調(diào)節(jié)二級(jí)放大器的放大增益；基準(zhǔn)電壓電路用于解決心電信號(hào)雙極性對(duì)A/D模塊參考電壓的要求； 所述電極片與所述前置放大器連接，所述前置放大電路與所述二級(jí)放大和帶通濾 波電路連接，所述二級(jí)放大和帶通濾波電路與所述可控?cái)?shù)字電位器、基準(zhǔn)電壓電 路連接，所述二級(jí)放大和帶通濾波電路與所述控制器單元連接。
4、 如權(quán)利要求2所述的微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于所述報(bào)警單元包括 用戶報(bào)警子單元用于用戶向醫(yī)療中心報(bào)警求救；警告用戶子單元用于醫(yī)療中 心向用戶發(fā)出警告信息。
5、 如權(quán)利要求4所述的微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于所述報(bào)警單元還包 括低電壓報(bào)警子單元用于提醒用戶更新電池；遠(yuǎn)離監(jiān)護(hù)區(qū)警告子單元用于 提醒用戶他此時(shí)遠(yuǎn)離了監(jiān)護(hù)區(qū)域。
全文摘要
一種微型實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)裝置，包括用于安裝在人體監(jiān)測(cè)部位的電極片和用于根據(jù)不同電極片之間的電位差得到心電信號(hào)，并將心電信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程醫(yī)療中心的心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置，電極片通過導(dǎo)聯(lián)線與心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置連接，心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置包括供電單元用于提供所需電源；心電采集與處理單元用于提取所述電極片傳感的心電信號(hào)，并將其放大濾波處理后連接到A/D轉(zhuǎn)換模塊；控制器單元用于控制片上A/D轉(zhuǎn)換模塊將心電信號(hào)數(shù)字化，并控制無線射頻傳輸模塊將心電數(shù)據(jù)輸出；無線射頻傳輸單元用于將心電數(shù)據(jù)通過無線的方式直接或通過具有無線收發(fā)功能的中轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)送給與醫(yī)療中心具有網(wǎng)絡(luò)連接功能的監(jiān)護(hù)基站設(shè)備。本發(fā)明實(shí)時(shí)性強(qiáng)、攜帶操作方便、低成本、低功耗。
文檔編號(hào)A61B5/0402GK101422361SQ20081016294
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者立 俞, 馮遠(yuǎn)靜, 孫友統(tǒng), 孟文超, 輝 董, 董齊芬, 陸歡佳 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)