心电远程监测系统设计
迈肯思科技
发布时间:2019-11-30
 

摘要:研制一种功能强大、成本低的心电远程监测系统,可实现远程医疗心脏病患者。该系统前端采用FPGA控制,采集和存储人体的心电(ECG)信号,通过串口将心电数据传入计算机,并在LabVIEW软件平台下实现心电信号的显示和远程传输系统。其中大部分功能是由软件设计实现,以便于后续功能扩展。实验结果达到预期目标。该系统可广泛用于医院、社区、家庭、户外监护,帮助医生及时诊断病人。
关键词:FPGA;心电信号;LabVIEW;DataSocket

    心脏是人体血液循环的动力装置,心脏波动是生命存在的标志,心脏节律是人体生理状态的重要标志。当今心血管疾病已成为发病率极高的常见病之一,极大威胁人们的生命。设计一种性能可靠、价格低廉、体积较小的心电采集与远程传输系统对心血管疾病的检测和预防具有重要意义。本系统采用FPGA实现心电信号采集的硬件系统,采用LabVIEW开发平台实现对心电信号的处理,包括利用DataSocket技术实现远程监测系统。该系统将心电监测从病床、医院扩展到社区、家庭实施远程监护,对于解决医疗资源分布不平衡、减少病人转诊费用支出和劳累之苦等都具有重要意义。

1 系统的构成
    整个系统由心电信号采集、心电信号串口传输、心电信号处理等3部分构成。其结构框图如图l所示。前端硬件设计首先采集心电信号,通过串口将该心电信号传入计算机,然后在LabVIEW软件系统下对其处理。


1.1 系统硬件设计
    该系统硬件是指由FPGA控制心电信号的采集、片外存储,以及串口传输模块,前端采用标准导联采集人体的心电信号,通过电路板的信号调理电路后送入A/D转换器,利用硬件描述语言(VHDL)在FPGA中设计A/D采样控制器,片外存储(SRAM)控制器和串口通信控制器分别控制信号通过A/D转换,存储到片外SRAM中并通过串口传入计算机,存储到片外SRAM中,以便在网络临时出现故障一次未发送成功的情况下,重新发送数据。图2为该系统硬件结构框图。

获取心电图的方法是依靠与肢体接触的电极,称为“导联”。本系统通过前端电极、引入人体标准导联心电信号,对心电信号进行必要的放大和去除干扰。而同时引入的心电信号要经信号调理电路放大和滤波后才能对其A/D转换,信号调理电路如图3所示。其中右腿驱动技术对抑制交流信号干扰效果较好。前置放大器放大输入电路微弱的(变化缓慢的)心电信号,同时将干扰信号降至最低。系统设计的通带频率为

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