基于嵌入式微机的便携心电监护仪设计

　　近来,随着人们生活节奏的加快和人口老龄化程度的增加,心血管疾病的发病率呈上升趋势,已成为威胁人类身体健康的最主要疾病之一。提高预防和监测该疾病的手段势在必行。心脏病的发作又具有随机性和突发性,随时监护心脏病患者的心电信号(ECG)是防止患者猝死的有效手段。随着后PC时代的来临,嵌入式便携心电监护仪能使心电监护和急救走入家庭[1~3]。本文介绍了一种嵌入式便携心电监护仪的设计。硬件组成

　　嵌入式便携心电监护仪应尽量采用尽可能少的低功耗CMOS器件以降低功耗,从而可使用电池供电连续工作数天,并要求体积小、重量轻以便于携带,价格低廉以便于推广。系统结构原理框图如图1。

　　心电放大器　选择低噪声,高输入阻抗,高CM RR的生物信号前置差分放大器。为能有效抑制基线漂移,防止肌电和50Hz电源干扰。确定心电放大器的频带为0.5~40Hz, CM RR为100dB。提高CM RR的关键在于选择作为差分的2个运放尽可能对称。该心电放大器的放大倍数在300~1 400之间连续可调。

　　QRS综合波检出电路　QRS综合波检出电路分为起博脉冲抑制电路,QRS合波滤波器,全波整流电路,峰值保持电路,自动增益控制电路,箝位电路,单稳态触发电路共7部分。

　　1)起博脉冲抑制电路(图2):若患者装有起博器,则起博器发出的2m s宽的方波也会通过导联进入心电放大器。因此将该窄方波脉冲加以抑制以防误检,同时又使具有最大可能上升速度的QRS综合波尽可能不失真。

　　2)QRS综合波滤波器: QRS综合波滤波器是一个二阶带通滤波器。QRS综合波滤波器对于可靠检出QRS综合波起着十分重要的作用,它的目的在于抑制高大T波,滤去噪声,同时又要求对诸如PVC这样缓慢变化的心电波形能象正常QRS综合波一样得到放大,这里采用NASA所推荐的参数:中心频率17Hz,Q值3.3。

　　3)全波整流电路:为了能检出正向或倒置的QRS综合波,使用全波整流电路将倒置的QRS综合波变为正向。为提高整流精度,要求2个二极管的特性尽可能一致。

　　4)峰值保持电路:峰值保持电路利用电容和二极管来保持峰值。

　　5)自动增益控制电路(AGC):自动增益控制电路的目的在于使QRS综合波的检出不受QRS综合波的峰值和波宽的变化的影响。场效应管工作在可变电阻区,用作可变电阻进行放大倍数的自动控制。

　　6)箝位电路:箝位电路的目的是将通过自动增益控制电路的心电波形的峰值全部排齐在一个水平上。

　　7)单稳态触发电路:经过箝位后的心电信号与一固定电压进行比较以产生1个负脉冲,此负脉冲的下降沿触发单稳态电路使其产生1个200m s宽的方波信号。此时我们就检测到了QRS综合波的位置。