遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)

遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的整體功能是監(jiān)護(hù)病人的心率異常情況，如果檢測(cè)心率異常則通過(guò)gPsone獲取病人位置信息并通過(guò)CDMA傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)護(hù)中心，或者連接到個(gè)人PC機(jī)，然后通過(guò)Internet網(wǎng)傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)護(hù)中心。因此，遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)可以從心電監(jiān)護(hù)部分、定位及數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)護(hù)中心服務(wù)器三個(gè)部分來(lái)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖所示。Boa服務(wù)器遠(yuǎn)程心電;Boa服務(wù)器遠(yuǎn)程心電;J護(hù)系統(tǒng)心心監(jiān)護(hù)終端定位及數(shù)據(jù)傳輸￡中心服務(wù)器/一―號(hào)集分修采部1Tir號(hào)析分信分*gpsOne定位CDMA傳輸據(jù)收數(shù)接遠(yuǎn)程控制心電監(jiān)護(hù)終端。采集人體心電信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析；定位及數(shù)據(jù)傳輸模塊。實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的準(zhǔn)確定位和對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，當(dāng)心電監(jiān)護(hù)終端檢測(cè)心率異常時(shí)就把數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撃K。Boa服務(wù)器，即個(gè)人PC機(jī)，病人可以將采集到的心電信息由Boa服務(wù)器通過(guò)Internet傳輸?shù)结t(yī)院監(jiān)護(hù)中心中心服務(wù)器。遠(yuǎn)程接收心電數(shù)據(jù)由醫(yī)生或?qū)＜疫M(jìn)一步分析決定治療方案，并對(duì)監(jiān)護(hù)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制心電監(jiān)護(hù)終端硬件設(shè)計(jì)人體心電信號(hào)經(jīng)過(guò)采集電路處理后，得到穩(wěn)定且可供S3C2440采集的信號(hào)，并保存、顯示在終端設(shè)備上，通過(guò)CDMA模塊實(shí)現(xiàn)定位并發(fā)送數(shù)據(jù)，或者家庭PC機(jī)(本地服務(wù)器)控制終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳，最后醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心通過(guò)瀏覽器模式登陸到家庭?。機(jī)服務(wù)器后，便可對(duì)病人的心電信號(hào)進(jìn)行查看并控制等，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)模擬診斷”。人心電處理電路基于mini2440的ARM開(kāi)發(fā)板體人心電處理電路基于mini2440的ARM開(kāi)發(fā)板體gpsone定位與通信模塊〉醫(yī)院監(jiān)護(hù))中心電極與導(dǎo)聯(lián)線—?■輸入緩沖也路一h導(dǎo)聯(lián)選擇電路前置放大電路低通濾波電路一.工頻陷波電路h后級(jí)放大電路電平抬升電路Mrr?處理器—右腿驅(qū)動(dòng)電路3輸入緩沖電路電極從體表采集心電信號(hào)，經(jīng)導(dǎo)聯(lián)線傳到輸入緩沖電路，該輸入緩沖電路為電壓跟隨器。該電路的特點(diǎn)是輸入阻抗很高，而輸出阻抗很低，便于和后級(jí)放大器匹配。該電路的作用是將人體與前端放大電路隔離、提高輸入阻抗、穩(wěn)定輸入信號(hào)、提高實(shí)際的共模抑制比、充分發(fā)揮AD620的性能。電路如圖所示。電路中電阻R16的作用是能與人體阻抗匹配，人體阻抗大小在500k以上，取R16=I00K。輸入緩沖電路的輸出信號(hào)經(jīng)導(dǎo)聯(lián)選擇電路進(jìn)行導(dǎo)聯(lián)選擇。導(dǎo)聯(lián)選擇電路由威爾遜網(wǎng)絡(luò)和多路開(kāi)關(guān)集成電路構(gòu)成。威爾遜網(wǎng)絡(luò)是用9個(gè)電阻組成的平衡電阻網(wǎng)絡(luò)。6個(gè)20K電阻組成三角形，如圖中電阻R24、R25、R27、R34、R35、R36。3個(gè)30K電阻組成星形，如圖中電阻R26、R28、R29。頂點(diǎn)LA、RA、LL通過(guò)輸入緩沖電路分別與左臂、右臂、和左腿電極相連，頂點(diǎn)LALL、RALL、RALL為加壓肢體導(dǎo)聯(lián)的相應(yīng)參考點(diǎn)，中心C為威爾遜網(wǎng)絡(luò)中心端，均連接到多路開(kāi)關(guān)集成電路的輸入端。中心端C的電位與人體電偶中心點(diǎn)的電位相等，均可視為零電位。

多路開(kāi)關(guān)集成電路多路開(kāi)關(guān)集成電路的作用是通過(guò)微控制器對(duì)A、B、C三個(gè)引腳輸出高低電平，使CD4O51得到不同的真值，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行選擇，從而進(jìn)行導(dǎo)聯(lián)切換°A、B、C引腳的真值不同，CD4051的輸入信號(hào)就不同。LL14LL15RALL14LL15RA12LA1LL5C24廠\zRA13RA14LA15LA.LL12RA_.LL1RA_LA5RALAEL4X0VDDXIVEEINHX4xAX6BX7CxoVDDXIVEE22VSSINKXABC前置放大電路心電信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)聯(lián)選擇電路以后開(kāi)始進(jìn)行放大。由于人體的心電信號(hào)幅值小、頻率低、不穩(wěn)定、隨機(jī)性強(qiáng)、易受干擾，且通過(guò)心電電極提取時(shí)，信號(hào)源的阻抗因人而異，提取的心電信號(hào)中還存在較強(qiáng)的共模干擾信號(hào)。因此，在選擇放大器時(shí)，必須從增益、頻率響應(yīng)、輸入阻抗、共模抑制比、噪聲和漂移等幾個(gè)方面綜合考慮，最后選用差分放大器AD620作為主放大器。放大倍數(shù)位10倍。M.9KAD620<h7|J0446OUTPUT右腿驅(qū)動(dòng)電路M.9KAD620<h7|J0446OUTPUT去除人體攜帶的交流共模干擾的一種有效方法是采用右腿驅(qū)動(dòng)電路。該電路的原理是通過(guò)從前置放大電路的增益調(diào)節(jié)電阻處提取反饋信號(hào)，并將反饋信號(hào)輸入到放大器的負(fù)端反相放大，并通過(guò)限流電阻R20輸出。如果從反饋信號(hào)中檢測(cè)出共模電壓，會(huì)通過(guò)R20反饋到右腿。人體的位移電流不是流向地，而是流向OPI177的輸出。而當(dāng)病人和地之間出現(xiàn)很高電壓時(shí)，輔助放大器OP1177飽和，右腿驅(qū)動(dòng)電路不起作用，OPI177等效于接地。右腿驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際上可以看成以人體為相加點(diǎn)的共模電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓，任何流入人體的位移電流基本等于反饋電阻上的驅(qū)動(dòng)電流。只要放大器的開(kāi)環(huán)增益足夠大，那么即使有較大的位移電流流入人體，人體的電位也能基本保持零電位。本設(shè)計(jì)采用的右腿驅(qū)動(dòng)電路如圖所示?！?Obif1000KR21T―1QK□.Obif1000KR21T―1QKF22ZI]1D4QP11775V-OUT4-LNV+-IN8L——C354AD620_Leg因數(shù)為0.51MATr低通濾波電路，轉(zhuǎn)折頻率為96.5HZ，品質(zhì)LewPass~T-丁】明5—三+33V1—近50HZ因數(shù)為0.51MATr低通濾波電路，轉(zhuǎn)折頻率為96.5HZ，品質(zhì)LewPass~T-丁】明5—三+33V1—近50HZ陷波濾波電路，R444—~I—?—因數(shù)＞18-IHV++IHOUT5：45OPU770418V++JN。汀T磯5±=C40OP】】77盤書C41由于心電信號(hào)來(lái)自于人體，信號(hào)非常微弱，這樣在采集的過(guò)程中不可避免地引進(jìn)一些干擾信一號(hào)，尤其是50HZ的工頻信號(hào)。這些干擾信號(hào)如果不進(jìn)行處理，將會(huì)完全淹沒(méi)心電信號(hào)。因此，設(shè)計(jì)合理的濾波電路是信號(hào)采集成功的關(guān)鍵。濾波電路設(shè)計(jì)了高通濾波電路、低通濾波電路以及消除50Hz工頻干擾的帶阻濾波電路。心電信號(hào)的頻帶范圍主要集中在0.05一100HZ，為了不損失心電信號(hào)的高低頻成分，設(shè)計(jì)低通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率為100HZ左右，高通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率為0.05Hz左右。高通濾波電路，轉(zhuǎn)折頻率為0.1HZ，品質(zhì)因數(shù)為0.5II—OUT勇匹-時(shí)宓品跪PC47*C的LOUTVDD-IH201JTOUT勇匹-時(shí)宓品跪PC47*C的LOUTVDD-IH201JT+IN2IH--VS2IH+二級(jí)放大電路經(jīng)過(guò)一級(jí)放大以及濾波電路的處理，電路的主要干擾己經(jīng)基本消除。由于心電信號(hào)的幅值一般在lmv左右，一級(jí)放大倍數(shù)為10倍，而mini2440的A/D轉(zhuǎn)換的輸入范圍為0—3.3V，需要設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為100倍左右二級(jí)放大電路，這樣電路的總放大倍數(shù)為1000倍左右，可以達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換的范圍，因此選擇放大電阻R53=500。同時(shí)心電信號(hào)中還有負(fù)電壓信號(hào)，因此還需要電平抬升電路把心電信號(hào)抬升到正電壓，這樣可以使信號(hào)達(dá)到mini2440的處理范圍之內(nèi)。二級(jí)放大以及電平抬升電路如圖所示。gpsOne定位與通信模塊當(dāng)監(jiān)護(hù)終端檢測(cè)出心率異常時(shí)，就需要把心電數(shù)據(jù)通過(guò)UARTI串口發(fā)送給通信模塊，由通信模塊對(duì)病人定位和進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通信模塊由主控制器結(jié)合gpsOne模塊組成，主要功能是接受心電數(shù)據(jù)同時(shí)對(duì)病人定位和數(shù)據(jù)傳輸。gpsOne模塊采用的是AnyDATA公司生產(chǎn)的DTGS一800無(wú)線通信模塊。該模塊是AnyDATA公司最新推出的新一代融合了gpsOne技術(shù)的CDMA模塊，是世界上最小最薄的CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)模塊。該模塊的主要特點(diǎn)、基本功能和接口特性如下主要特點(diǎn):工作頻段為800MHZ，支持gpsOne功能，可以通過(guò)AT指令遠(yuǎn)程控制，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，串口速率高達(dá)153kbPs，尺寸小，工作溫度范圍一30°C—60°C。主要功能:支持CDMA20001xRTT(QualcommMsM6oso)，支持BREW技術(shù)，提供精確地遙控監(jiān)測(cè)，為OEM應(yīng)用特別優(yōu)化，支持電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳真，并提供2路SMS，標(biāo)準(zhǔn)RS一232數(shù)據(jù)接口，支持MP3、UsB照相機(jī)和彩屏功能，并支持多種語(yǔ)言，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，還支持外部重啟功能。接口特性:提供彩色液晶屏/外接袖珍鍵盤接口，R—UIMMIDFMP3接口和接受定制GPIO接口。gPsone通信模塊的外圍單元電路主要有DTGS一800單元和UIM卡單元。DTGs一800單元電路的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和gpsOne定位;UIM卡單元電路主要為UIM卡提供接口，UIM卡主要作用是存儲(chǔ)電話號(hào)碼、短信息、識(shí)別用戶身份及通信加密。電路如圖所示。

U1AGND34】616301231TSDIRXD1Pl.16UIM^DATAUIM_RESETHIMSCK家庭PCU1AGND34】616301231TSDIRXD1Pl.16UIM^DATAUIM_RESETHIMSCKB/S(Browser/Server)結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet技術(shù)的發(fā)展對(duì)原來(lái)C/S結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過(guò)WWW瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端(Browser)實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端(Server)實(shí)現(xiàn)。這樣就大大簡(jiǎn)化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。B/S結(jié)構(gòu)中Web瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和使用。針對(duì)B/S思想，本次設(shè)計(jì)采取了類似的方法，對(duì)于心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，由于采集終端設(shè)備本身資源有限以及需要存儲(chǔ)多人、不同時(shí)間心電數(shù)據(jù)，因此并沒(méi)有在S3C2440為核心的終端上搭建Boa服務(wù)器，而是在個(gè)人家庭PC機(jī)上建立Boa服務(wù)器，使其充當(dāng)本地服務(wù)器功能，這樣醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心系統(tǒng)可以把家庭PC機(jī)作為服務(wù)器直接通過(guò)IP地址登陸并訪問(wèn)，同時(shí)家庭PC機(jī)作為本地機(jī)可以隨時(shí)控制終端獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等操作，也可以回放家庭PC機(jī)上已經(jīng)存儲(chǔ)的大量的歷史數(shù)據(jù)，從而通過(guò)不同時(shí)間段的心電數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)分析病人病情。

醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)堰生PC醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)堰生PC機(jī)（瀏覽器）返回頁(yè)面數(shù)據(jù)/■——X\11/提交頁(yè)面請(qǐng)求Boa服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)瀏覽器請(qǐng)求發(fā)送相應(yīng)頁(yè)面交紿CG1程序她理調(diào)用CG【CGI程序基本顯加貝COI：創(chuàng)建監(jiān)控主頁(yè)面更新數(shù)據(jù)庫(kù)CGL從終端設(shè)備下載歷史數(shù)據(jù)，更新本地服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)查找81；查找病人信息，進(jìn)行心電圖控制操作心電控制C01：開(kāi)始采集停止采集心電圖回放保存心電數(shù)據(jù)控制終端設(shè)備/-hr1/V—v\|1/基于Linu&系統(tǒng)的家庭PC機(jī)搭建的Web服務(wù)器基于s3c241（hLinux的采集終端設(shè)備當(dāng)醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心客戶端在瀏覽器中輸入家庭個(gè)人PC機(jī)的IP地址進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，瀏覽器會(huì)提交對(duì)Boa服務(wù)器的訪問(wèn)請(qǐng)求，服務(wù)器將保存的HTML網(wǎng)頁(yè)傳送給瀏覽器顯示。當(dāng)瀏覽器要了解病人基本信息時(shí)，則需要向Boa服務(wù)器提交請(qǐng)求，進(jìn)而運(yùn)