Research for remote electrocardiogram signal monitor based GSM short information
摘要：研究一種監(jiān)測人體心電異常信號、自動通過手機(jī)短信傳遞數(shù)據(jù)并報(bào)警的方法。分析了如何通過心電信號采集電路、單片機(jī)、接口電路、手機(jī)以及基于GSM的AT指令程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)；采用局部極大極小值和斜率相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)心率異常判斷程序；選用內(nèi)部資源豐富的MSP430F449單片機(jī)，以滿足系統(tǒng)低功耗、體積小、使用方便的要求；提出的手動按鍵消除誤報(bào)警模型，使系統(tǒng)可靠性、實(shí)用性更好；借助廣泛使用的手機(jī)作為無線模塊，使監(jiān)護(hù)儀成本大幅度下降，使遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)更易于推廣應(yīng)用。通過與常規(guī)心電圖儀對照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明心率計(jì)算的準(zhǔn)確率達(dá)到病房監(jiān)護(hù)的實(shí)用要求；沒有出現(xiàn)報(bào)警錯誤。實(shí)驗(yàn)證明該方法可行。
關(guān)鍵詞：心電監(jiān)測；遠(yuǎn)程心電報(bào)警；GSM短信息
Abstract: Researching a method to monitor the electrocardiogram signal abnormity and give an alarm automatically though short information of GSM mobile telephone. The article analyzed how to make up the system by electrocardiogram signal circuit, single chip, mobile telephone, interface circuit and the GSM-SMS-AT program. The system adopts the combinative method of local maximum, local minimum and slope to judge cardiogram abnormity; selects inner resourceful MSP430F449 single chip to meet the system demand for low power consume, small volume, using convenient. The model of cancel button can avoid misinformation alarm. Thus, the system reliability and practicability is better. By dint of the abroad using GSM mobile telephone not expert wireless module，the cost of monitor drops more. It is convenient for home monitor of cardiogram. Control experiment with general electrocardiograph, the result indicates the system meets the request of sickroom wardship and no misinformation alarm. The experiment proves the method is doable.
Key words: electrocardiogram monitor，remote electrocardiogram alarm，GSM-SMS
1 概述
心臟疾病已經(jīng)成為人類健康的頭號殺手，據(jù)報(bào)告，約60%的心臟病患者死亡發(fā)生在家里，由于發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，延誤搶救時(shí)機(jī)而釀成悲劇的消息時(shí)有報(bào)道。醫(yī)學(xué)實(shí)踐表明．對猝發(fā)性心律失�；颊撸绻霸绨l(fā)現(xiàn)心律失常先兆，及時(shí)采取搶救措施，其中70％～80％的患者可以避免死亡。對這類患者發(fā)病前的心電異常信號進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測報(bào)警，是挽救患者生命的重要措施之一。
客戶端監(jiān)護(hù)設(shè)備以及心電數(shù)據(jù)如何傳回醫(yī)院是遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)的關(guān)鍵。目前常用的方案多采用MODEM通過電話線或網(wǎng)線傳遞數(shù)據(jù)，監(jiān)護(hù)設(shè)備體積較大，患者不能活動，使用不方便，成本較高，沒有大范圍推廣應(yīng)用。目前國內(nèi)也出現(xiàn)了利用手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和報(bào)警的方式，但在價(jià)格、功耗、體積、實(shí)用性等方面還需進(jìn)一步研究。本文針對這些問題，研究一種基于GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測心電異常信號，自動發(fā)送手機(jī)求救短信的報(bào)警方法及其實(shí)現(xiàn)。
2系統(tǒng)原理及構(gòu)成
系統(tǒng)主要由心電信號采集電路，單片機(jī)、單片機(jī)與手機(jī)的接口電路、手機(jī)等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
系統(tǒng)工作時(shí)，如果信號采集電路采集到心律失常信號，單片機(jī)將觸發(fā)聲響報(bào)警電路工作，發(fā)出引人注意的提示音，并開始記錄連續(xù)10秒的心電數(shù)據(jù)；同時(shí)在這10秒鐘內(nèi)單片機(jī)等待來自按鍵的中斷信號，若沒有按鍵信號，表示用戶默認(rèn)需要救助，于是單片機(jī)經(jīng)GSM手機(jī)將這些數(shù)據(jù)和用戶的姓名、住所、年齡、血型、病史、藥物過敏史等內(nèi)容，用求救短信的方式發(fā)送給預(yù)先指定的救援中心和親人等。當(dāng)短信得到正確發(fā)送后，救援終端將收到的短信讀入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行短信內(nèi)容的存儲和心電圖顯示，以便進(jìn)一步采取救治行動。
心電信號采集電路主要由傳感器、信號前置處理電路組成。心電電極采集的信號并不是純粹的心電信號，其中夾雜著一些直流或低頻分量，通常來自于電極極化電壓的不平衡、人體的活動等因素。這不僅會引起心電信號的基線漂移，也不利于后續(xù)電路的處理。所以設(shè)計(jì)截止頻率為0.3Hz的RC高通濾波器來濾除這些直流和低頻分量[1]。
電壓放大器由兩級組成，前級是同相并聯(lián)差分放大電路,采用ADI公司的低噪聲小體積低功耗儀表放大器AD620芯片（其最大供電電流僅1.3mA），前置放大后得到具有抑制共模干擾和噪聲的電信號；后級放大采用同相放大電路。心電信號的最高幅值為4mV，經(jīng)過200倍放大為0.8V。再由低通濾波器濾除高頻干擾信號。前置放大電路如圖2所示：
圖1系統(tǒng)框圖 圖2 前置放大電路
