心电遥测监护系统的研制

　　1引言

　　心血管疾病是威胁人类生命的主要病症之一，由于未能及时发现病变，很难进行早期抢救，许多心脏病患者往往极易死亡。如果实时观察患者处于正常生活、工作时的心电变化，将会获得患者初级的潜在的心脏疾病的心电信息，可使心脏病的早期诊断和治疗成为可能。动态心电监护仪作为一种对心血管疾病进行长期检测的小型随身佩戴装置，在临床与健康护理中得到广泛应用。本文设计了一个基于无线传输的心电信号采集与传送系统，将数据采集端与信号处理部分分开。这样，患者只需佩戴采集端即可实现心电信号的长期监测与实时分析，同时增强了设备的灵活性，减轻了患者携带整个装置的不便。

　　2系统结构和功能概述

　　整个系统由心电信号采集电路、心电信号数据发射电路、心电信号数据接收电路、PC终端显示等部分组成，如图l。首先由采集电路采集人体的心电信号，经过采集电路处理的心电信号由发射电路编码后发送，接收电路接收该信号，然后通过USB总线传送至PC终端。

　　2.1采集电路

　　人体心肌起搏产生的电信号传导到体表后，由于其在体表分布的不同而产生电位差，将这种电压只有mV级别的电位差绘制成图，就得到心电图(ECG)。心电图在心血管疾病的临床诊断中具有非常重要的作用。一般采用的心电图按照导联数分有单导联、三导联、五导联以及十二导联等。12位高精度的心电图由于可以反映出心电的细微变化，被广泛地应用于临床诊断、心电分析等方面.由于心电幅度只有mV盘级，需要放大上千倍才能被观察到，而且人体的内阻比较大，因此，一个高阻抗、高增益的放大器是准确获取心电信号的关键。同时，周围环境中充满了各种各样的电磁干扰，会严重影响微弱的ECG信号，其中最为严重的是市电电源的50Hz(部分国家为60Hz)的干扰。如何避免这些干扰也是心电放大器设计所必须考虑的问题。此外，进行高精度的AD转换也是关键的步骤.功耗也是需要考虑的因素。

    　心电采集电路主要由滤波电路、缓冲电路、放大电路等几个部分组成。电极采集到的心电信号首先经过滤波电路。由于信号中混有各种干扰噪声会影响ECG的有用信号，需要对这些噪声进行滤波。噪声来源主要有两类:一类是各种电子设备辐射出的高频噪声.另一类是市电的50Hz噪声，通常情况下后者影响尤为明显。对这些噪声的滤波需要用到下氏通滤波器和50Hz带阻滤波器。ECG低通滤波器的截止频率一般选择在l加Hz以下，低通滤波和放大部分可在同一级运放中实现。带阻滤波器对最终信号的质量尤为重要，由于带阻滤波器的特性参数对元器件的精度很敏感，因此在这一级的设计中要用到精密的阻容元件，还常常采用多级级联来获得较好的效果。缓冲级可以提高整个放大电路的输人阻抗、降低输出阻抗，这样就可以在后面得到幅值较高的信号。放大级包括用川芜20等仪表放大器构成的初级差分放大电路和LF中抖等通用运放构成的主放大电路。由于体表液体与电极之间可能形成原电池，致使电极之间存在固定的电位差。因此。第一级差分放大电路的增益不能太高，否则容易饱和，一般增益选10左右。在第一级和第二级之间必须进行直流隔离。第二级采用　同相放大电路，增益高达l的，这样整个电路放大倍数达到1000倍。