基于SIM300的远程心电监护系统的设计与开发

　　0 引 言

　　由于心血管疾病具有病情隐蔽、发展缓慢、发病危险性高的特点，它对心脏病患者、特别是中老年患者的危险性极大，是威胁人类生命安全的“第一杀手”[1，5]. 心电信号是进行病理诊断的重要依据，目前在医院内应用的心电监护系统主要有两种:一种是病房使用的心电监护系统，另一种是24h 记录病人心电数据的 Holter 系统，后者可以由使用者携带，但不能实时做出诊断. 随着生活节奏的加快，在社会上需要一种使患者活动不受限制，同时能和医生进行实时交互的便携式心电监护系统. 本文详细描述了基于 TI 公司的 MSP430F2418和 SIMCOM 公司的 GPRS 模块 SIM300 的远程心电监护系统方案.

　　1 远程心电监护系统的设计

　　本系统由 3 个部分组成，心电信号采集部分，无线传输部分和医师工作站部分.

　　远程心电监护系统必须稳定可靠，有一定的自检功能，操作简单. 从患者的安全角度考虑，应尽量使用成熟，可靠的技术，并尽量能与现成的系统兼容以共享数据. 系统应该能够随着新技术的出现进行升级，也能根据应用的增加进行扩展[2]. 目前基于GPRS IP 方式的数据传输方式得到了迅速推广，尤其是在各类远程监控系统中得到了广泛应用. 因而我们选择了医师工作站的计算机通过 Internet 接入GPRS 网络的这种较为成熟的组网方式[4]，如图 1所示.

　　1. 1 心电信号采集模块的设计

　　心电信号作为心脏活动在人体体表的表现，通常很微弱，幅度为 0. 01 - 5 mV，频率为 0. 05 - 100Hz. 心电信号采集过程中易受到各种干扰，所以心电采集过程需要进行放大和滤波处理，然后通过MSP430 进行 A / D 转换，诊断其是否异常，监护心率的变化情况，若有异常情况报警提示，并将采集的心电数据通过 SIM300 模块发送到医师工作站服务器上，如图 2 所示.

　　本系统的电极选用广泛使用的银 - 氯化银电极;保护及前置放大电路选用运放为 AD620，其有输入阻抗高、共模抑制比强、低噪声、低漂移的特点;高通滤波及主放大电路主要滤除 0. 05 Hz 以下的心电信号，并将信号进一步放大;低通滤波电路主要滤除100 Hz 以上的心电信号，从而得到标准的 0. 05 -100 Hz 的心电信号. 这里详细介绍一下本系统改进后的滤除工频干扰电路.

　　人体的心电信号非常微弱，因此干扰和噪声常常可以淹没心电信号. 外界干扰主要是人体周围的50 Hz 交流电源与人体通过耦合产生的工频干扰.为了解决 50 Hz 工频干扰采用双 T 型的陷波电路，电路如图 3 所示.

　　此电路是在有源双 T 网络的基础上增加一个运算放大器进行隔离，使其陷波性能得到明显改善.同时，双 T 型网络的 R11和 C7没有接地，而是接在输出端的部分反馈上，适当增加 Q 值，不会影响陷波的稳定性，从而改善频率的选择性，能把 50Hz 的工频干扰抑制.