【正文】 機(jī)能的信號(hào)，它是整個(gè)人體系統(tǒng)信息的一部分。(5)干擾信號(hào)與心電信號(hào)本身頻帶重疊(如工頻干擾等)。(4)干擾特別強(qiáng)。(2)心電信號(hào)通常比較微弱，一般只有5mV?？傊?，隨著電子技術(shù)、軟件技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，心電圖儀的研發(fā)必定會(huì)結(jié)合最新技術(shù)，不斷更新功能和提高自動(dòng)分析能力，朝著長(zhǎng)時(shí)間、大容量、高精度、多功能(HRV、RDV、心電監(jiān)護(hù)、動(dòng)態(tài)血壓同步檢測(cè)等)、小型化和低成本的方向發(fā)展。此外，一些研發(fā)能力雄厚的公司，已經(jīng)研制出功能齊全的第二代12導(dǎo)聯(lián)心電圖儀并應(yīng)用與臨床，成為診斷冠心病、分析心率失常最為實(shí)用的無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)方法。經(jīng)銷國(guó)外名牌產(chǎn)品：這些產(chǎn)品都結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，改和漢化處理，開發(fā)出中英文雙界面，為基層醫(yī)院提供了方便。與著名國(guó)外廠家共同研制：美高儀公司和美國(guó)DMS導(dǎo)聯(lián)心電圖儀，具有透明視窗裝置，以液晶屏顯示動(dòng)態(tài)心電警和錄取功能，即把動(dòng)態(tài)心電圖與監(jiān)護(hù)心電圖有機(jī)的結(jié)合成顯示12個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電圖?；颊咦钚枰木褪窃诎l(fā)生心律失常時(shí)能立刻得到提醒,根據(jù)病情采取相應(yīng)的措施,及時(shí)控制病情的發(fā)展，因此具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能的家用心電監(jiān)測(cè)儀的研制將解決現(xiàn)有系統(tǒng)的不足。此外,大多數(shù)現(xiàn)有的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)還有一個(gè)共同的不足,就是沒有獨(dú)立的自動(dòng)判病和報(bào)警的功能,需要患者在感覺不適時(shí)手動(dòng)記錄或者發(fā)送心電數(shù)據(jù),再由醫(yī)生診斷后做出處置。但由于GSM方式的最大數(shù)據(jù)傳輸速度只有9600bps,這些系統(tǒng)大都采用壓縮或者選擇性發(fā)送的方式來(lái)傳輸心電數(shù)據(jù),功能受到一定的限制,而且同樣存在著監(jiān)護(hù)中心不能同時(shí)接收多個(gè)患者數(shù)據(jù)的問題。早期出現(xiàn)了利用衛(wèi)星電話傳輸心電信息的系統(tǒng),但是價(jià)格過于昂貴。但是,由于固定電話終端和互聯(lián)網(wǎng)接口都并非隨處可見,為了保證監(jiān)護(hù)的效果,就必須限制患者的活動(dòng)范圍,給患者的生活帶來(lái)很多不便。這種方式雖然可靠性較高,但是對(duì)每一個(gè)患者需要提供一條電話線,在患者較多時(shí)就可能無(wú)法及時(shí)進(jìn)行監(jiān)護(hù),存在著一定的安全隱患。由于其具有突發(fā)性、短暫性和危險(xiǎn)性的特點(diǎn),要防治心臟病就必須對(duì)患者的心電進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)檢測(cè),而遠(yuǎn)程醫(yī)療、社區(qū)護(hù)理正是解決這一問題的有效辦法。率變異性、QTd等[7]。除具有心率變異性、QT間期、QT離散度心室晚電位分析外，還具有T波分析、動(dòng)態(tài)血壓同步檢測(cè)、心電監(jiān)護(hù)和起搏分析等功能。目前，國(guó)內(nèi)外臨床應(yīng)用的主要是3導(dǎo)聯(lián)和12導(dǎo)聯(lián)心電圖儀。 心電監(jiān)測(cè)儀的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過近50年的發(fā)展，動(dòng)態(tài)心電圖儀已經(jīng)成為臨床上一種不可缺少的醫(yī)用電子儀器，它的主要價(jià)值是用以發(fā)現(xiàn)并記錄在通常短暫心電檢查是不易發(fā)現(xiàn)的、日常活動(dòng)時(shí)發(fā)生的心電圖異常，為臨床診斷提供依據(jù)。指導(dǎo)其他可能影響心電活動(dòng)的治療當(dāng)其它非心律失常治療措施有可能影響到病人的心電活動(dòng)時(shí)，可采用心電監(jiān)測(cè)方法加以指導(dǎo)。例如，當(dāng)急性器質(zhì)性心臟病人出現(xiàn)進(jìn)行性增加的高危險(xiǎn)性室性早搏時(shí)，應(yīng)警惕和預(yù)防隨后可能出現(xiàn)的致命性惡性心律失常。具體說(shuō)來(lái)，臨床心電監(jiān)測(cè)具有以下目的：及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷致命性心律失常這是設(shè)立心電監(jiān)測(cè)的主要目的，也正是因?yàn)殚_始了心電監(jiān)測(cè)時(shí)代，才使得近年來(lái)急性心肌梗死和其他危重心臟病人的心律失常猝死率明顯下降?？傊摫銛y式、低功耗心電信號(hào)處理儀可為我國(guó)的家庭醫(yī)療保健做出重要貢獻(xiàn)。本課題所研究的儀器具有便于攜帶、低功耗等特點(diǎn)，可以長(zhǎng)時(shí)間工作，非常適合家庭醫(yī)療保健。由于心電信號(hào)的分析有其經(jīng)驗(yàn)性的本質(zhì)特點(diǎn)，一般人群無(wú)法對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行分析，必須要有有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生來(lái)診斷。甚至一些衛(wèi)生站也無(wú)法負(fù)擔(dān)這些復(fù)雜昂貴的醫(yī)療設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)外的心電檢測(cè)產(chǎn)品，大多是應(yīng)用于大型醫(yī)院的、價(jià)格昂貴的大型檢測(cè)設(shè)備。危重病人ECG監(jiān)測(cè)，是對(duì)心臟節(jié)律監(jiān)測(cè)最有效的手段。心電監(jiān)測(cè)分為心律（節(jié)律）監(jiān)測(cè)和心率（速率）監(jiān)測(cè)。心電監(jiān)測(cè)儀是診斷心臟病的重要儀器之一，目前市場(chǎng)上有多種心電監(jiān)測(cè)儀，但是這些心電監(jiān)測(cè)儀都不太適合在家庭中使用。也就是說(shuō)，心電圖是從體表記錄的心臟電位隨時(shí)間變化而變化的曲線,它可以反映出心臟興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和恢復(fù)過程中的生物電位變化[28]。心臟本身的生物電變化通過心臟周圍的導(dǎo)電組織和體液，反映到身體表面上來(lái)，使身體各部位在每一心動(dòng)周期中也都發(fā)生有規(guī)律的電變化活動(dòng)。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文家用心電監(jiān)測(cè)儀的研究設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 本課題提出的意義和目的 1 1 2 心電監(jiān)測(cè)儀的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 人體心電信號(hào)的特點(diǎn) 5 本課題的設(shè)計(jì)要求及研究?jī)?nèi)容 5 本課題的設(shè)計(jì)要求 5 本課題的研究?jī)?nèi)容 6第二章 整體方案設(shè)計(jì) 7 7 7第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 10 10 12 12 13 14 14 15 17 18 50Hz陷波電路的設(shè)計(jì) 19 21 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 22 25 27 28 29 30 30 32 32 32 33第四章 軟件設(shè)計(jì) 35 35 35 35 35 35 36 36 36 37 38 39 40結(jié) 論 42致 謝 43參考文獻(xiàn) 4448第一章 緒論 本課題提出的意義和目生物電現(xiàn)象是生命活動(dòng)的基本屬性，它幾乎在機(jī)體的一切生命過程中都伴隨生物電的產(chǎn)生。人體的各種生物電的研記錄已經(jīng)成為了解人體各器官的功能、臨床診斷、治療的可靠依據(jù)。將測(cè)量電極放置在人體表面的一定部位記錄出來(lái)的心電變化曲線，就是目前臨床上常規(guī)記錄的心電圖(用ECG表示)。心血管疾病是一種較為普遍的疾病，隨著生活節(jié)奏的加快，生活水平和健康意識(shí)的提高，人們需要隨時(shí)對(duì)心臟進(jìn)行健康監(jiān)護(hù)并且能在比較危急的情況下進(jìn)行及時(shí)的診治；同時(shí)，如果長(zhǎng)期住在醫(yī)院里進(jìn)行監(jiān)護(hù)和治療，那樣花費(fèi)高而且也給醫(yī)院帶來(lái)了不小的門診壓力。為此，一種能夠在家庭中應(yīng)用、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的家用心電監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)方案應(yīng)運(yùn)而生。所謂心律，是指心跳的規(guī)律性，即每一次心跳與下一次心跳的周期間隔是否相等；所謂心率，是指心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)，心律和心率是兩個(gè)完全不同的概念。通過監(jiān)測(cè)，可發(fā)現(xiàn)心臟節(jié)律異常，各種心律紊亂，如房性、室性早搏，心肌供血情況、電解質(zhì)紊亂等[2]。而Holter雖然體積小，但價(jià)格不菲，并且必須到指定醫(yī)院才能看到心電圖形。出于人們對(duì)醫(yī)療保健的需求日益提高，心臟保健也越來(lái)越體現(xiàn)出其重要性。因此，心電監(jiān)護(hù)在臨床診斷和治療上不可或缺，而家用心電監(jiān)護(hù)儀的研究不僅解決了以上的問題，也使心電監(jiān)護(hù)更方便快捷準(zhǔn)確，便于普及，降低突發(fā)性心臟病帶來(lái)的危險(xiǎn)，也使心臟病人更放心健康的生活。醫(yī)生可以讀取，并在PC上顯示心電波形，進(jìn)一步對(duì)患者的病情進(jìn)行診斷，使得醫(yī)院之外監(jiān)護(hù)成為可能，解決了大型心電監(jiān)護(hù)儀在家庭醫(yī)療保健中存在的價(jià)格、缺少實(shí)時(shí)性分析等問題，緩解了醫(yī)院監(jiān)護(hù)的壓力。臨床心電監(jiān)測(cè)的直接目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和確診各種心律失常，最終的目的是對(duì)各種致命性心律失常進(jìn)行及時(shí)有效的處理，減低心律失常猝死率。及時(shí)發(fā)現(xiàn)和指示致命性心律失常的先兆通過動(dòng)態(tài)觀察心律失常的發(fā)展趨勢(shì)和規(guī)律，可預(yù)示致命性心律失常的發(fā)生。指導(dǎo)臨床抗心律失常治療通過心電監(jiān)測(cè)可確定心律失常的類型和程度，有助于選擇抗心律失常治療的方法和時(shí)機(jī)，同時(shí)，還能有效評(píng)價(jià)這些治療措施的療效和副作用。協(xié)助涉及臨床心電活動(dòng)的研究工作包括評(píng)價(jià)各種心血管疾病和治療對(duì)病人心電活動(dòng)的影響等。具有可以隨身攜帶，不受檢測(cè)距離影響，不受體位變化及活動(dòng)的限制的特點(diǎn)。近年來(lái)，第56代3導(dǎo)聯(lián)心電儀和第23代12導(dǎo)聯(lián)心電儀，不僅硬件先進(jìn)，軟件設(shè)計(jì)合理，而且自動(dòng)分析功能越來(lái)越強(qiáng)大、全面。如Mortar公司的12導(dǎo)聯(lián)心電圖儀，ST段分析精確達(dá)到μV級(jí)，獨(dú)有的ST與HRV相關(guān)分析與動(dòng)態(tài)血壓同步測(cè)定等，美國(guó)DMS公司的第二代高性能12聯(lián)心電圖儀，除具有各種心律失常軟件外，獨(dú)有P波分析功能，12導(dǎo)聯(lián)ST段維彩色超視圖，率先在QT間期離散度分析上提出具有實(shí)用性很高的色譜理論、高性能起搏分析功能，將心率變異性的時(shí)域、頻率分析用于阻塞性睡呼吸暫停綜合征的篩選和診斷；美國(guó)Preideal Instrument公司生產(chǎn)的3通心電圖儀，能準(zhǔn)確地對(duì)起搏信號(hào)加以識(shí)別，并能分析各種心率失常、STT改。近年來(lái),心臟病的發(fā)病率和致死率都有不斷增高的趨勢(shì)。最早出現(xiàn)的是基于PSTN (公共電話交換網(wǎng))的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng),利用modem進(jìn)行“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”方式的心電數(shù)據(jù)傳輸。為解決這一問題,后來(lái)又出現(xiàn)了基于以太網(wǎng)接口,利用Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)，由于采用了TCP/IP協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)護(hù)中心對(duì)多個(gè)患者數(shù)據(jù)的同時(shí)接收和監(jiān)護(hù)。隨著移動(dòng)通訊產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,各種無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)相繼出現(xiàn),終于使患者可以不再受時(shí)間、地域的限制,隨時(shí)隨地得到監(jiān)護(hù)。2000年前后,又出現(xiàn)了使用GSM modem或帶紅外接口的手機(jī)作為通訊載體的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。同時(shí),由于患者可以隨意移動(dòng),就要求在危急情況下能夠馬上確定患者的位置,而現(xiàn)有的無(wú)線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)都沒有定位功能。但是,有些心律失常并不伴隨明顯的身體不適,患者可能因疏忽而貽誤救治的時(shí)機(jī)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)醫(yī)療儀器公司也紛紛轉(zhuǎn)向12導(dǎo)聯(lián)動(dòng)態(tài)心電圖儀分為以下幾種類型：國(guó)產(chǎn)化(自主研制開發(fā))12導(dǎo)聯(lián)AECG儀：西安藍(lán)港公司研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一代3導(dǎo)聯(lián)心電圖以后，有心電圖儀，記錄器具有顯示屏，可以觀察心率失常及STT改變等情況?？煞謩e顯示3個(gè)導(dǎo)聯(lián)的動(dòng)態(tài)心電圖。進(jìn)口器件改進(jìn)儀器：長(zhǎng)春時(shí)代數(shù)碼有限公司，首家推出SDD系列心電圖儀，使用windows2003，、最新電子U盤記錄盒、僅用一節(jié)五號(hào)電池就能記錄48乃至72h心電圖[29]?；谇度胧较涤昧水?dāng)今的網(wǎng)絡(luò)、電話線、GPRS、藍(lán)牙等通信技術(shù),使醫(yī)院之外的心電監(jiān)護(hù)變得更加方便和快捷。 人體心電信號(hào)的特點(diǎn)心電信號(hào)屬生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，具有如下特點(diǎn)：(1)信號(hào)具有近場(chǎng)檢測(cè)的特點(diǎn)，離開體表微小的距離，就基本上檢測(cè)不到信號(hào)。(3)屬低頻信號(hào)，～100Hz，～20Hz。干擾既來(lái)自生物體內(nèi)，如肌電干擾、呼吸干擾等；也來(lái)自生物體外，如工頻干擾、信號(hào)拾取時(shí)因不良接地等引入的其他外來(lái)干擾等[5]。(6)不穩(wěn)定性，人體與外界有密切的聯(lián)系，且內(nèi)部各器官間存在相互影響，所以，無(wú)論來(lái)自外部或內(nèi)部的刺激，都會(huì)使人體心電信號(hào)發(fā)生相應(yīng)的變化。由于人體的不均勻性以及可接收多通道輸入，信號(hào)易隨外界干擾而變化，從而使心電信號(hào)表現(xiàn)出隨機(jī)性 [6]。 本課題的研究?jī)?nèi)容l 信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)，選取心電傳感器提取人體的心電信號(hào)；l 信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)，對(duì)采集的心電信號(hào)進(jìn)行放大和濾波等操作；l 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，將模擬的心電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主控單元；l 存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)，完成對(duì)心電信息的存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)回顧；l 打印機(jī)的選擇及其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)心電波形和信息的打印功能；l 主控芯片的選擇和設(shè)計(jì)，主控芯片要對(duì)采集的心電信息進(jìn)行處理和判斷，從而完成實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)、打印和報(bào)警等功能；l 電源驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源，提供177。12V和5V電源；l 重病報(bào)警電路的設(shè)計(jì)，當(dāng)病人發(fā)生心律失常時(shí)能立刻得到提醒。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖由圖可知，該系統(tǒng)的前端硬件電路由信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路，以及系統(tǒng)電源部分組成。15V、177。同時(shí)，完成數(shù)據(jù)分析和診斷分析的中央處理系統(tǒng)由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮以及顯示、存儲(chǔ)、打印等處理，使整個(gè)系統(tǒng)具有智能化的特點(diǎn)，并且，當(dāng)病人心律發(fā)生異常時(shí)具有報(bào)警功能。生物電引導(dǎo)電極是完成人體和測(cè)量系統(tǒng)之間的界面作用。因而形成一個(gè)金屬電解質(zhì)溶液界面,產(chǎn)生一定的電位差。由于人體心電信號(hào)十分微弱，～100Hz之間，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV。電源工頻干擾主要是以共模形式存在，幅值可達(dá)幾伏甚至幾十伏，所以心電放大器必須具有很高的共模抑制比。由于信號(hào)源內(nèi)阻