基于虚拟仪器技术的家用心电仪的设计

　　虚拟分析仪采用NI公司的LabVIEW8.5软件进行开发，其面板采用图形化的编程语言(G语言)进行开发，设计了通讯端口设置、心电图显示存储、心率计算、健康状况评估、网络发布等功能模块。程序流程图如图9所示，首先设置通讯端口参数，读取数据并通过波形图的方式显示与保存;同时通过波形图计算心率，并存入数据库;根据数据库建立的模型与实时心率综合分析患者当前的健康状况，并将波形、心率、评估信息通过网络实现共享。

　　图9 虚拟分析仪程序流程图

　　2.1通讯端口设置

　　无线通讯模块与分析仪通过USB映射的虚拟串口通讯，不同的终端设备通过串口号来区分。同时，还需设置数据格式和传输速率，以便相互匹配。该功能利用LabVIEW自带的visa驱动来开发，端口号为COM3，波特率9600b/s，8bit，1位停止位，无奇偶校验位。

　　2.2心电图显示与存储

　　心电图显示是将从通讯端口读取的数据以波形的形式显示在面板上，同时将历史波形以文件的形式存储，随时调用回放。波形显示利用LabVIEW自带的波形图控件，将串口读入的值转化成数组，再转化成图形显示在面板上。波形存储则利用“写入波形至文件”函数实现，用条件结构来控制其运行。

　　2.3心率计算与分析

　　由于心电图波形信号成分比较复杂，波形的频率并不直接等于心率，所以心率的计算需要基于波形图像的分析来实现。通过观察波形可知，一次心跳伴随着一个较窄的尖峰脉冲，只要准确地捕捉到尖峰脉冲，就能求得心率。对尖峰脉冲的检测，可以调用LabVIEW自带的“波峰检测”函数，注意合理的阈值和宽度设置，需要在实验过程中反复调试。心率计算的算法为：

　　式中，F表示心率，T表示相邻波峰时间间隔，l表示相邻波峰索引位置之差，t表示相邻两点采样时间间隔，f表示采样频率。

　　“波峰检测”函数计算出当前波峰所处的索引位置，利用移位寄存器可以求出相邻两波峰的索引位置之差l，将其乘以相邻采样点的时间间隔t，得到相邻波峰的时间间隔，也即两次心跳的时间间隔，从而得到心率。

　　分析仪将长期监测得到的波形和心率数据存入数据库，综合时间、环境、既往病史等因素建立患者的经验模型。根据大量的数据计算出患者的心率平均值、正常心率范围等参数，结合当前的测量值，给出异常状况的提醒与分析，实现对健康状况的初步评估。

　　2.4网络发布

　　网络发布功能为远程访问提供了一个客户端接口，医疗机构能够通过互联网从web浏览器直接访问虚拟分析仪，获取最及时的患者信息，进行更为专业的分析与诊断。利用“Web发布工具”，设置查看方式与URL地址，即可实现该功能。