專利名稱：一種遠程無線心電實時監(jiān)護儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遠程無線心電實時監(jiān)護儀，屬無線通訊、遠程醫(yī) 療和健康監(jiān)護技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)背景遠程監(jiān)護是近年來遠程醫(yī)療研究領(lǐng)域一個重要的發(fā)展方向，集電 子信息技術(shù)，通訊技術(shù)，計算機技術(shù)和醫(yī)學(xué)工程于一體。遠程監(jiān)護是一種通過對 生理參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測來研究遠處對象的生理功能的方法，并在生理功能出現(xiàn)異 常時能夠及時得到醫(yī)生和專家的指導(dǎo)和救治。隨著人們生活水平的提高，人們開 始對醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量要求也越來越高，希望在家、外出旅游時也能進行疾病的監(jiān)護和治療。而移動通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展和INTERNET的普及使人們的這種需求變 得更加現(xiàn)實。心臟病是現(xiàn)代社會中對人類生命威脅最大的疾病之一，在世界范圍內(nèi)，心臟病 人群龐大、且具有分散性和流動性，心臟病發(fā)作具有隨意性和突發(fā)性。而現(xiàn)有的 心電監(jiān)護設(shè)備有的體積龐大，不能進行遠程實時監(jiān)護，如HOLTER;有的需要通 過電話線等有線傳輸，病人在使用時限制了活動范圍；而基于INTERNET的遠程 心電監(jiān)護設(shè)備要求病人端必須配備PC機，價格昂貴，并且要求病人懂得計算機的 操作知識。這些監(jiān)護設(shè)備便攜性差，都不能滿足心臟病人隨時隨地監(jiān)護的需求。目前，研究較多的基于移動通訊終端(如手機和個人數(shù)字助理)的心電監(jiān)護設(shè) 備，其便攜性較好，但具有如下缺點1)功耗較大，很難滿足心臟病人24小時 連續(xù)心電監(jiān)護的需求。2)集成度低，基于移動通訊終端的心電監(jiān)護設(shè)備多數(shù)采用 心電采集器和移動通訊終端分離的形式，二者通過串口線進行連接，采集器進行 心電信號的數(shù)字化處理，通訊終端進行心電數(shù)據(jù)的無線傳輸。3)成本較高，難于 滿足大多數(shù)低收入人群的消費需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種遠程無線心電實時監(jiān)護儀，針對院外心臟 病人隨時隨地監(jiān)護的需要，利用GSM/GPRS或CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字業(yè)務(wù)， 實時上傳心電數(shù)據(jù)到醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心或醫(yī)院心電監(jiān)護中心，經(jīng)過專家 和醫(yī)生的匯診后，及時將診斷結(jié)果反饋到心電實時監(jiān)護儀的病人端，使病人在心 電信號異常時能夠得到及時發(fā)現(xiàn)和治療，達到心電早期預(yù)警監(jiān)測的目的。本發(fā)明提出的遠程無線心電實時監(jiān)護儀，包括心電信號的獲取部分和無線通訊 部分，其中心電信號的獲取部分包括用于心電信號的采集電路；用于微弱心電 信號的多級放大電路；用于心電信號的濾波電路；用于心電信號分析、計算、提 取心電特征參數(shù)的中央處理器；用于存儲心電數(shù)據(jù)的存儲器；用于發(fā)聲報警電路； 用于顯示心電特征參數(shù)的液晶顯示屏；用于控制無線通訊模塊的接口控制電路；用于提供整個監(jiān)護儀的電源電路；用于心電數(shù)據(jù)采集的時間標(biāo)識電路；用于提供 中央處理單元正常工作的時鐘電路。其中的無線通訊部分包括用于與GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)進行無線通訊的模塊；用于控制無線通訊模塊上電正常工作的復(fù)位 電路；用于指示無線通訊模塊連上無線網(wǎng)絡(luò)的指示電路；用于提供無線通訊模塊 大電流需求的供電電路；用于在GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識用戶身份的SIM 卡；用于接收、發(fā)送GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)信號的天線。本發(fā)明提出的遠程無線心電實時監(jiān)護儀，基于GSM/GPRS或CDMA移動無線通訊網(wǎng)絡(luò)， 利用GSM/GPRS或CDMA移動無線通訊網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)進行遠程心電數(shù)據(jù)傳輸，實 現(xiàn)病人的遠程心電監(jiān)護。其特點是1. 由于GSM/GPRS或CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋性，使病人能夠在GSM/GPRS或 CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)隨時隨地使用遠程無線心電實時監(jiān)護儀對用戶進行心電信 號的監(jiān)測。2. 采用GSM/GPRS或CDMA這種移動無線通訊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊業(yè)務(wù)進行遠程無線心電實 時監(jiān)護儀與醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心或醫(yī)院心電監(jiān)護中心的點對點雙向通訊。中央處理器 通過標(biāo)準(zhǔn)的串行口操作無線通訊模塊完成此任務(wù)。3. 采用單芯片集成四路放大器進行微弱心電信號的放大和濾波處理心電信號的放大、濾 波電路采用一片16腳小體積貼片封裝芯片及其外圍電路構(gòu)成，這樣減小了設(shè)備的體積和功耗。本發(fā)明儀器的優(yōu)點是1. 傳輸數(shù)據(jù)的速率高無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用BENQ、 WAVECOM、 SIMENS等公司的 GSM/GPRS或CDMA模塊，其支持的數(shù)據(jù)傳輸速率高達115.2Kbits/s,是目前使用的無線心電 監(jiān)護設(shè)備中數(shù)據(jù)傳輸速率最高的。 -2. 使用范圍廣由于采用了移動無線通訊技術(shù)，使病人在GSM/GPRS或CDMA移動無線 通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，無論在家、辦公室或外出旅游都能夠自由佩戴使用。3. 體積小由于本儀器主要選用小體積、貼片封裝芯片，并且將無線通訊模塊重疊安裝在 信號處理模塊上大大縮小了該儀器的體積。4. 功耗低在信號的處理模塊和無線通訊模塊中，采用了低功耗設(shè)計，在工作模式時上電， 在休閑狀態(tài)下掉電。


_圖l是本發(fā)明設(shè)計的遠程無線心電實時監(jiān)護儀的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是圖1中前端心電信號獲取、處理模塊的連接圖。 圖3是圖1中的GPRS無線通訊模塊接口連接圖。 圖4是圖1中的CDMA無線通訊模塊接口連接圖。
具體實施方式
本發(fā)明提出的遠程無線心電實時監(jiān)護儀，其結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示，包括前端心 電信號獲取、處理部分和無線數(shù)據(jù)傳輸部分，其中的前端心電信號獲取、處理部分包括用于心電信號數(shù)字化處理的采集電路；用于放大微弱心電信號的放大電 路；用于濾除混入心電信號的噪聲電路；用于心電信號分析、計算、提取心電特 征參數(shù)的中央處理器；用于儲存心電數(shù)據(jù)的存儲器；用于控制液晶屏顯示的控制 電路；用于控制報警裝置發(fā)聲的報警電路；用于計時的時鐘電路；用于控制GSM/GPRS或CDMA無線通訊的控制電路；用于整個監(jiān)護儀供電的電源電路。無 線數(shù)據(jù)傳輸部分包括用于與移動無線通訊網(wǎng)絡(luò)進行無線通訊的GSM/GPRS或CDMA模塊；用于控制無線通訊模塊上電正常工作的復(fù)位電路；用于指示無線通 訊模塊連上無線網(wǎng)絡(luò)的指示電路；用于提供無線通訊模塊大電流需求的供電電路； 用于在GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識用戶身份的SIM卡；用于接收、發(fā)送 GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)信號的天線。本發(fā)明儀器中前端心電信號獲取、處理模塊的連接關(guān)系如圖2所示，其中數(shù)據(jù) 放大和濾波電路選用TI公司的TLC2264集成放大器，該放大器集成有四個差分放 大器，適合于手持設(shè)備的設(shè)計需要；心電信號的處理模塊選用MICROCHIP的 PIC16F877A單片機，該單片機具有高性能RISC CPU,具有高速處理數(shù)據(jù)的特性， 執(zhí)行速度高達120ns; PIC16F877A集成有8路10bits A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部自帶看門 狗、8KX14bits的FLASH程序存儲器，256Bytes的EEPROM數(shù)據(jù)存儲器、在線串 行編程(ISP)功能，寬電壓工作。能夠很好的滿足遠程無線心電實時監(jiān)護的應(yīng)用 要求。本儀器中的無線通訊模塊的接口圖如圖3所示，包括借助移動無線通訊網(wǎng)絡(luò) 與醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心或醫(yī)院心電監(jiān)護中心傳輸數(shù)據(jù)的GSM/GPRS或 CDMA模塊；用于在GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識用戶身份的用戶身份識別 卡(即SIM卡)；用于接收、發(fā)送GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)信號的天線；用于控 制無線通訊模塊上電正常工作的復(fù)位電路；用于指示無線通訊模塊連上無線通訊 網(wǎng)絡(luò)的指示電路；用于提供無線通訊模塊大電流需求的供電電路。例如選用BENQ 公司的GSM/GPRS模塊M22為三頻模塊。該模塊集成有基帶處理器、FLASH閃 存、RF接口、普通I/0口、通用異步收發(fā)器、SIM卡接口、電池及LED接口。選 用WAVECOM公司的CDMA模塊Q2438為雙頻帶模塊。該模塊集成有ARM7內(nèi) 核的CPU、 SRAM存儲器、FLASH閃速存儲器、RF接口、普通I/O 口、通用異 步收發(fā)器、SIM卡接口、電源管理接口、 RTC接口、 LED接口、音頻接口及鍵盤 接口。電源電路選用RICHTEK公司的RT9278。用于給系統(tǒng)中的其它模塊供電，在 設(shè)計中需要電源模塊提供兩路電壓4V、 5V。其中GPRS模塊需要4V電壓，在 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時需要的電流比較大，在尖峰時刻需要2A左右的電流；前端心電 信號獲取、處理電路需要5V電壓，工作時的最大電流不會超過1A電流。本發(fā)明儀器的工作流程如下當(dāng)采集到的微弱心電信號送入前端濾波放大電路后，經(jīng)濾波電路輸出的心電信 號帶寬為0. 5HZ—45HZ，經(jīng)放大電路輸出的心電信號幅值為AD轉(zhuǎn)換要求的幅值，輸出后的心電信號直接送入處理器集成的A/D轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理，然后將心 電數(shù)據(jù)直接送入內(nèi)嵌在微處理器中的智能分析程序進行自動診斷分析，并將診斷 結(jié)果顯示在LCD上，當(dāng)心電數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，自動進行報警；同時將心電數(shù)據(jù)通 過GSM/GPRS或CDMA移動無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)结t(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心和 醫(yī)院心電監(jiān)護中心，實現(xiàn)心臟病人的遠程無線心電實時監(jiān)護和治療。主控處理器通過串行口控制無線通訊電路，它們之間通過一套調(diào)制解調(diào)控制命 令(以下簡稱AT命令)對GSM/GPRS或CDMA模塊進行初始化配置和數(shù)據(jù)傳輸 的控制，收發(fā)包含與醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心和醫(yī)院心電監(jiān)護中心通訊的數(shù)據(jù)。 在運行中，醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心和醫(yī)院心電監(jiān)護中心向無線通訊模塊發(fā)送 包含醫(yī)生的反饋信息，例如病情的診斷結(jié)果和醫(yī)生的建議。無線通訊模塊接收到 醫(yī)生反饋信息后則通過串行口把信息發(fā)送給主控處理器。主控處理器分析傳送來 的信息后，通過控制液晶顯示屏及時顯示醫(yī)生的診斷結(jié)果和建議，病人可以根據(jù) 醫(yī)生的診斷結(jié)論和建議決定是否采取進一步治療措施。為了避免GSM/GPRS或CDMA無線網(wǎng)絡(luò)擁擠和堵塞現(xiàn)象，遠程無線心電實時 監(jiān)護儀擴展了一片32M字節(jié)的FLASH存儲器,它能夠連續(xù)存儲24小時的心電數(shù) 據(jù)，并在GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)暢通或心電數(shù)據(jù)需要重發(fā)時再一次進行心電 數(shù)據(jù)的上傳。為了保證心電數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)恼_性，對每個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進行了 奇偶校驗，在校驗碼得到核對后再進行下一個數(shù)據(jù)包的傳輸，這樣能夠很好的保 證心電數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸嵭院涂煽啃?，為病人的正確監(jiān)護和治療提供保證。為了幫助醫(yī)生了解病人的精確發(fā)病時間，遠程無線心電實時監(jiān)護儀中設(shè)計了一 塊時鐘電路，該時鐘電路能夠準(zhǔn)確的記錄心電數(shù)據(jù)的采集時間，精確的最小時間 單位為1秒。
權(quán)利要求
1. 一種遠程無線心電實時監(jiān)護儀，其特征在于該儀器包括心電信號的獲取、處理部分和無線通訊部分，其中的心電信號的獲取、處理部分包括用于心電信號數(shù)字化的采集電路；用于放大微弱心電信號的三級放大電路；用于濾除混入心電信號的噪聲電路；用于對心電數(shù)據(jù)進行分析、計算并提取出心電特征參數(shù)的中央處理器；用于存儲心電數(shù)據(jù)的FLASH存儲器；用于標(biāo)識心電數(shù)據(jù)采集發(fā)生時刻的時鐘電路；用于控制GSM/GPRS或CDMA無線通訊模塊的串口控制電路；用于心電信號異常時發(fā)聲報警的報警電路；用于提供整個監(jiān)護儀的電源電路；所述的中央處理器、存儲器、無線通訊模塊之間由時鐘線和數(shù)據(jù)線相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于其中所述的無線通訊電路包括用于與 GSM/GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)進行無線通訊，從而與醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心和醫(yī)院心電監(jiān) 護中心傳輸控制命令和心電數(shù)據(jù)的GSM/GPRS或CDMA模塊;用于在GSM/GPRS或CDMA 網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識用戶身份的用戶身份識別卡(即SIM卡)；用于接收、發(fā)送GSM/GPRS或CDMA 網(wǎng)絡(luò)信號的天線；GSM/GPRS或CDMA無線通訊模塊通過串行口接收由中央處理器上傳的 控制命令及采集的心電數(shù)據(jù)，并向主控處理器發(fā)送醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心和醫(yī)院心電監(jiān) 護中心的醫(yī)囑信息；本遠程無線心電實時監(jiān)護儀通過移動無線通訊網(wǎng)絡(luò)與醫(yī)生HPC移動心電 監(jiān)護中心和醫(yī)院心電監(jiān)護中心點到點雙向通訊，實現(xiàn)對用戶的遠程無線心電實時監(jiān)護和治療。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種遠程無線心電實時監(jiān)護儀，屬遠程醫(yī)療和健康監(jiān)護技術(shù)領(lǐng)域。該儀器包括心電信號獲取、處理和心電數(shù)據(jù)的無線通訊部分，其中的心電信號的獲取、處理部分包括心電信號的采集電路、心電信號的放大電路、心電信號的濾波電路、心電數(shù)據(jù)的處理電路、心電數(shù)據(jù)存儲電路、時鐘電路和電源；其中的無線通訊部分包括GSM/GPRS或CDMA無線通訊模塊及其外圍電路。中央處理器和GSM/GPRS或CDMA無線通訊模塊之間通過串口線相連。本發(fā)明提出的遠程無線心電實時監(jiān)護儀，其優(yōu)點是無線數(shù)據(jù)傳輸速率高，使用方便，佩戴靈活，體積小，功耗低，通過移動無線通訊網(wǎng)絡(luò)與醫(yī)生HPC移動心電監(jiān)護中心和醫(yī)院心電監(jiān)護中心點到點雙向通訊，實現(xiàn)對用戶的遠程無線心電實時監(jiān)護和治療。
文檔編號G08C17/02GK101278832SQ200710003350
公開日2008年10月8日 申請日期2007年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日
發(fā)明者波 宿, 茁 張, 薇 張, 剛 鄭, 洪 黎 申請人:深圳市巖尚科技有限公司