基于Linux的嵌入式心电监护仪

　　心电监护仪用来对病人的心电信号进行连续、长时间、实时的监测,并经过计算分析处理后,实现对病人情况的实时监护,便于医护人员及时发现病人的病情变化,随时采取必要的护理和急救措施[1]。因此对减少危重病人的死亡率有很大的帮助。

　　心电图仪自问世以来,历经数代变革,临床应用日趋完善。近年来随着科学技术的进步,新产品层出不穷。特别引人注目的是产品的小型化和智能化,成为当今发展的一个重要趋势。但纵观此类微型化产品多为黑匣子型(如holter),即只能动态采集、存储、而不能现场实时显示。

　　目前普遍采用的基于PC机平台的心电监护仪,体积庞大,不便于移动。也有人研究了微型心电监护仪和便携式心电监护仪,但它们大多采用低档单片机实现,功能简单,只能进行心电信号的采集和显示,不能实时数据分析,不便于医务人员监视。

　　而遥测心电监护系统和远程心电监护系统在客户端大多只能进行数据采集和传送,不能进行现场数据显示和数据分析。且遥测心电监护系统采用短距离无线通信技术,存在集中监护路数少,距离有限的缺点[2];远程心电监护系统以通用微机为核心,用Modem通过电话线传输数据,具有传输速度不够快,不能长时间实时传送,费用高等缺点。

　　随着软硬件资源的成熟与完善,嵌入式系统的应用得到了迅猛的发展。基于Linux的嵌入式系统设备通常具有成本低、体积小、重量轻、功耗低、网络功能强大和稳定性好等优点,受到广大医疗设备研发人员的重视[3]。

　　计算机网络的发展,因特网几乎遍及世界的每一个角落,且它的实现成本越来越低,可靠性越来越好,传输速度越来越快。因此,采用因特网进行数据传送,已经成了众多研发人员的选择。

　　作者研制的一种新的心电监护仪。该监护仪采用嵌入式系统技术和多线程技术,能对病人进行现场实时监护和数据分析计算,且能通过因特网基于TCP/IP(传输控制协议、网际协议)顺序可靠地传输数据到心电监护中心,以便进行远程监护。

　　1嵌入式心电监护仪的构建

　　1.1　嵌入式系统构建

　　Linux以其免费开放的源代码、强大的技术支持、强大的网络功能、对众多硬件的支持,和成熟、高效、健壮、可靠、模块化、易于定制等特点赢得嵌入化的优势。

　　但由于Linux过于庞大,故要将它应用于小巧的嵌入式系统,必须将其小型化[4]。

　　首先依据所选择的CPU类型,以公开的嵌入式Linux源代码为基础,根据设计的嵌入式目标板情况编写相应的Bootloader程序(启动装载程序)。然后根据标准Linux裁剪出适合的内核和文件系统。采用的嵌入式Linux在其内核内部实现了TCP/IP和相应的驱动,并裁剪掉了不需要的模块;对其文件系统进行了精简,并在其中加入作者研制的心电监护软件。这样将Bootloader程序,内核和文件系统固化到目标板的Flash(闪存)中,便构成了一种新型的嵌入式心电监护仪。在设计中,采用32位ARM微处理器