多路四参数心电监护仪系统

　　1　概述

　　目前,医学仪器中的微型计算机应用发展得相当快。从国内医学仪器的微处理机来看,用Z80微处理机的医学仪器较多,如国内的WBJ-1四床位心电监护仪、SC-500型多功能呼吸机、医用记忆仪等。国外的心脏监护仪、动脉脉压计、血压监测仪、趋势监护仪等仪器也大多使用Z80CPU。而采用单片机构成的微型计算机在医用电生理诊断电子仪器中的应用,国内较少。为此,我们设计了以多台单片机为下位机和一台486机为上位机的多路四参数心电监护仪系统,能对心电、血压、呼吸、体温信号进行监测。

　　2　系统组成及主要功能

　　监护仪系统组成如图1所示。它由上位机486、下位机8031、A/D转换、采样保持、隔离放大、传感器、电源等组成。

　　2.1　数据采集转换

　　图2是数据采集转换电路。待测心电信号ECG通过隔离放大器277,送给多路模拟开关CD4052,经采样保持电路LF198后,进入A/D转换器,由ADC0804输出得到的就是数字化了的ECG信号。

　　隔离放大器277是性能优良的隔离运算放大器,电压放大倍数Av=(R1+RF)/R1,改变R1、RF即可改变输出电压的幅度,从而满足A/D转换器对输出电压动态范围0~±5V的要求。由于在277内部是通过变压器耦合的,所以有极好的电隔离作用和抗干扰能力。

　　多路模拟开关CD4052实现多个输入信号的分时切换。监护仪在需要对多个病人进行心电监护,或者是需要对一个病人的心电(ECG)、血压(BP)、呼吸(RP)、体温(TP),进行监护时,就可以用多路模拟开关。CD4052是一个四选一的CMOS模拟开关,具有速度高、导通电阻低等突出优点。其通道1、2、3、4由计数器进行选择,控制脉冲作为计数器的输入计数脉冲,计数器的状态输出接到CD4052的控制端A、B。通道与A、B间关系见功能表1所示。

　　采样保持电路LF198是对那些快速变化的信号采样,以保证在A/D转换期间,ADC0804的输入模拟信号幅度保持不变。

　　2.2　8031子系统

　　8031系统硬件框图如图3所示。单片机采用In-ter 8031芯片,用以接收A/D转换器的输入值,外经地址锁存器,接一个2764,CPU执行2764中固化的程序。另外加一个6264作为外部数据存贮器,用于贮存测试结果。

　　仪器上有数字键0~9及7个功能键(时间设定键TIME、异常显示键SHOW、预置心率上限键UP、预置心率下限键DOWN、回车键ENTER、复位键REST、位选键 )。根据测试要求,测试结果分为两路输出:一路经8155到6位LED显示,显示瞬时心率值;另一路经DAC0832再放大滤波,用示波器显示出心率的QRS波形。

　　2.3　486主机和8031子系统的通讯

　　上位机和下位机通信部分接口电路如图4。