嵌入式远程心电监护系统的设计

摘要：提出一种嵌入式远程心电监护系统的设计方法。该系统包括前端和后端两个模块，前端通过穿戴式心电采集设备从人体获取心电信号，经 A／D转换后由nRF905射频芯片无线传输到后端；后端利用GPRS将来自前端的数据远程传输到监护中心，并接收来自中心的反馈信息。为了保证数据传输的安全性，提高数据传输的效率，引入了AES加密和LZ77压缩算法。实验结果表明，该系统能够实现心电信号稳定、准确、实时的传输。
关键词：心电信号；无线传输；远程监护系统；nRF905

0 引言
心电信号是人类最早研究并应用于医学临床的生物电信号之一，通过心电信号诊断心血管疾病是目前医院应用最普遍的方法。目前，检测心脏疾病的常规方法是到医院做心电图，反映患者的心脏功能情况。但这种方法只能描记患者几分钟平卧状态下短时间内的心电图片段，难以获得患者各种状态、各时间段的心电图变化，这样就限制了医生诊断的范围，甚至会贻误对症治疗的时机。因此，本文提出一种嵌入式远程心电远程监控系统设计，病人无需亲自到医院做常规心电图检测，只需要穿着一种专用的服装，就可完成对患者进行移动式、远距离、不间断的心电监护。

1 设计总体结构设计
系统总体设计框图如图1所示。


系统由一个前端模块和一个后端模块组成，前端包括心电采集电路、单片机和射频发射芯片，用以获取心电并经处理后通过射频无线传输到后端；后端包括一个射频接收芯片、一个ARM处理器、一个DSP处理器、一个LCD显示屏，以及一块GPRS发射模块，主要用于接收来自前端的心电数据，并对数据进行处理，最后采用GPRS模块并通过Internet将处理后的心电数据远程传输到监护中心。
1．1 心电信号采集
心电信号采集采用穿戴式心电采集设备，如图2所示。该设备将检测人体动态生理参数的传感器、电路板、连接线嵌在绝缘软材料制作的基体(胸带)内，舒适性好，使用方便，功耗低，适用于临床监护、家庭保健、运动实验、心率失常监测、空中记录与监测、远程监测、应
急救护等。