微型便携式心电监护仪的实现

　　摘要：首先详细说明了一种便携式心电仪设计和实现方案，着重论述了心电信号处理策略和数据传输协议，设计了一种便携仪器上的心电滤波算法和电路，有效满足了体积、功耗和处理效果上的综合要求。在数据传输上，简述了一套基于蓝牙无线通讯的应用层数据传输协议，来保证数据传输实时性和可靠性的平衡。最后介绍了实际实现的仪器运行情况，说明仪器达到了设计的要求。

　　引言

　　便携式心电监护仪将心电监护从病床、医院扩展到社区、家庭，是实施心电远程监护的重要设备，由于心电信号是一种典型的人体生理信号，信号微弱、不稳定、易受外界环境干扰，而且便携式心电监护仪是在监护对象日常活动中采集信号，如何在环境复杂、移动频繁的情况下，克服人体移动和外界环境对信号的干扰，更是便携式心电监护仪在实现上的一个难题。

　　在详细研究各类解决方案的基础上，作者设计一种便携式心电监护仪，在心电信号处理方面，软硬件结合，电路滤波和数字滤波相配合;在信号传输方面，采用蓝牙方式实现采集的心电信号到数据分析端(智能手机等)的传输;为方便使用，本系统采用了标准I导联法进行信号采集。

　　系统设计与实现

　　本文提出的便携式心电监护仪，逻辑结构如图1所示，主要包括心电调理模块、中心控制模块和蓝牙通讯模块，系统采用标准I导联方式获取监测对象心电信号。心电调理模块主要完成信号的增益、带通滤波和A/D转换;中心控制模块负责信号的数字滤波及处理、通讯数据组织和其他模块管理;蓝牙模块则负责把处理后的心电信号发送到数据分析端(智能手机等)，由手机完成心电数据的特征提取、分析和诊断。　　

　　心电调理模块设计

　　心电调理模块主要分为信号采集电路和右腿驱动电路两部分。

　　(1)信号采集电路

　　由高通滤波器和低通滤波器组成，主要滤除0.05Hz-100Hz以外频段的噪声。其高通滤波器采用简单的CR无源高通电路，它能有效隔断直流通路，消除基线漂移;低通滤波器为一个有源二阶低通电路，它能对0.05Hz以下频率进行有效衰减，同时能够提供高输入，低输出阻抗。左右臂采集到的信号分别通过带通滤波，差分接入一个高精度A/D转换，由于采用差分输入，心电信号经过的电路又对称，抵消了共模干扰，提高了共模抑制能力。

　　(2)右腿驱动电路

　　右腿驱动电路(图3)的工作原理是将由人体体表获得的共模电压通过负反馈放大的方式输回人体，从而达到抵消共模干扰的作用。它从根本上抑制人体共模电压的干扰，同时取消了人体接地，消除了心电电极和电力线之间电容耦合产生的位移电流流经人体的危害。