基于嵌入式系统的体外除颤器

　　1　引　　言

　　室颤是最恶性(致命性)的心律失常。室颤发生时心输出量骤减,如果持续时间过长,人体的重要脏器将会因缺血而引起永久功能丧失,最终可在十多分钟内导致病人死亡[1]。电击除颤是最有效的治疗室颤的方法[2]。体外除颤器是临床上常用的急救设备,在抢救突发室颤的病人时发挥着重要作用。因此,体外除颤器被普遍应用在病床边,救护车、手术室和急诊室内。但是常规的除颤器由于体积过于庞大而带来不便。

　　随着技术的发展,嵌入式系统的选择变得越来越丰富[3]。使用合适的嵌入式系统来实现体外除颤器,不仅能减小体积,也使得放电能量的测量更准确,可以运用更复杂的软件算法,提高体外除颤器的自动化程度。

　　2　系统设计

　　2.1　总体设计

　　该体外除颤器由三个单元构成:监护控制单元,心电采集单元,除颤单元。

　　监护控制单元是该设计的核心单元,通过UART接口与其他两个单元通信,一方面接收心电采集单元传送的心电数据以及除颤单元送回的除颤参量信息,另一方面对除颤单元发送控制指令,进行充电、放电等操作。该单元还要维护图形化人机交互界面,显示心电图、除颤单元状态信息、心率等。此外,还有保存、回放、导出心电数据等辅助功能。

　　心电采集单元对肢体导联心电信号进行放大、滤波和模数转换,并将数据整理成帧的形式发送给监护控制单元。

　　除颤单元不断监测自身状态(电池电压、电容电压等),并将这些信息发送给监护控制单元。当接收到监护控制单元发送的指令时,进行充电、放电等相应的操作。三个单元各使用了一枚嵌入式芯片。型号分别为一枚三星S3C2410芯片,二枚ATmega8L芯片。三枚芯片的使用减轻了监护控制单元的运算负荷,保证了心电采集单元、除颤单元数据采集的实时运作。

　　2.2　监护控制单元

　　2.2.1　硬件系统构建

　　主要选用了如下器件来构建监护控制单元硬件系统:32位ARM微处理芯片三星S3C2410,64兆的SDRAM,64兆的NAND Flash,4线电阻式触摸屏,支持640×480分辨率和18位色的TFT液晶屏。三星S3C2410的处理能力可达220MIPS,其片内集成的接口完全能满足该设计需要,包括支持TFT的LCD控制器、3路UART、2路USB(Host/Device)。

　　2.2.2　软件设计

　　2.2.2.1　支持系统

　　操作系统选用了MIZI Linux,这是一个针对S3C2410发行的Linux嵌入式版本,其内核是基于2.4版本的Linux内核。

　　为了构建图形化人机交互界面,选用了针对嵌入式设备的图形界面支持系统MiniGUI。

　　2.2.2.2　应用程序