专利名称：基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种院外远程实时心电监测设备，尤其是涉及一种基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪。
背景技术：
心血管疾病是一类常见的中老年疾病，其导致的死亡占全世界所有死亡人数的29. 1%。《中国心血管报告2010》指出，我国目前有心血管病2. 3亿人,每年死于心血管疾病300万人，占总死亡原因的41%，居各种死因的首位，给广大人民群众的生命财产造成了巨大的威胁。尤其重要的是，心血管疾病死亡大部分发生于院外，从而错失了及时的救治时间。研究表明，72%的发生心脏骤停的患者在发病前均有明显不适，其中70%的患者的症状持续超过15分钟。研究还发现，当发生心脏骤停时，无人在旁的患者生存率为0%，若有医务人员在场则可达到35%。因此，早发现将发生或已发生心血管事件并给予及时的干预能 降低心血管病死亡率、致残率。此外，我国极不健康患者(1% )和慢性病患者(19% )占用了 70%的卫生资源，而占绝大多数的正常人群只占用了 10%的卫生资源，大部分的医疗资源用于支付昂贵的诊断和治疗费用。因此，将卫生资源从过度的医疗服务逐步转向预防性干预为主，做好预防控制工作是控制心血管疾病的主要手段。远程医疗是随着通信技术、网络技术和多媒体技术的发展而形成学科，而远程实时心电监测是近年来远程医疗研究领域一个重要的发展方向。基于移动通信技术、计算机和无线通信的迅猛发展，目前在欧美国家已广泛开展了远程实时心电监测的研究和临床应用。最新研究发现，对比于门诊随访的心血管疾病患者，接受远程心电监测者其入院率减少了 27-40%，死亡率减少了 30-67%，总医疗费用则降低了 68. 3%，临床效应及社会效应十分明显。我国在这一领域起步较晚，目前尚无可用于持续远程实时心电监测的系统应用于临床。目前临床常用的各种心电监护设备，如动态心电图、床旁监测、电话传输心电图系统和心电手机等，均存在不足而不能完全满足临床需要动态心电图属于回顾性资料，实时性差；床旁监测只适合于院内病人使用；电话传输心电图具备一定的实时性，但操作复杂；心电手机操作简单，但一次操作只能采集一个导联的心电数据，信息量小，适用范围小。
实用新型内容为了克服现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供一种操作简单，信息量较大，适用范围广的基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪。本实用新型之基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪，包括心电信号采集模块、微处理器模块、Flash存储模块、无线通讯模块、人机接口模块及电源模块，心电信号采集模块与微处理器模块电连接，微处理器模块与Flash存储模块电连接，微处理器模块与无线通讯模块双向连接，人机接口模块与微处理器模块和无线通讯模块双向连接，电源模块与心电信号采集模块、微处理器模块和无线通讯模块电连接，无线通讯模块与医院监测中心或医生的PDA手机无线连接。[0008]所述心电信号采集模块负责采集、放大人体心电信号以及处理心电信号中混杂的相应的直流和高频干扰。微处理器模块将采集的心电信号进行初步的分析、计算，并提取其心电特征参数。经微处理器模块处理的心电信号一方面送入Flash存储模块中进行存储，另一方面则送入无线通讯模块，通过移动通讯网络发送至医院监测中心或对应医生的PDA手机。进一步，所述心电信号采集模块包括心电信号采集电路、用于微弱心电信号放大的多级放大电路和用于心电信号处理的滤波电路，心电信号采集电路、多级放大电路和滤波电路依次电连接。进一步，所述无线通讯模块为采用GPRS和CDMA的双通道无线通讯模块，其包括借助移动无线通讯网络与医生PDA手机或医院心电监测中心传输数据的GPRS模块和CDMA模块；用于在GPRS或CDMA网络中标识用户身份的用户身份识别卡(即SIM卡)；用于接收、发送GPRS或CDMA网络信号的天线；用于控制无线通讯模块上电正常工作的复位电路；用于指示无线通讯模块连上无线通讯网络的指示电路。 进一步，所述人机接口模块主要包括液晶显示屏和操作键盘。进一步，所述电源模块包括模拟电源供电模块、数字电源供电模块和电池直接供电模块，模拟电源供电模块优选3. 3V模拟电源供电模块，数字电源供电模块优选3. 3V数字电源供电模块，模拟电源供电模块与心电信号采集模块电连接，数字电源供电模块与微处理器模块电连接，电池直接供电模块与无线通讯模块电连接。无线通讯模块的工作电压为3. 7V^4. 2V，因此可选择3. 7V 4800mAh的可充电锂电池直接供电。目前，移动通讯网络已广泛覆盖全国，因此，本实用新型之基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测设备的携带者能在信号覆盖范围内随时随地接受心电监测服务，不再受到地域和时间限制。利用本实用新型，可针对院外心血管病人随时随地监护的需要，实时采集携带者的心电信息，并且通过移动通讯网络发送至医院心电监测中心或对应医生的PDA手机，以实现尽早发现、诊断可能发生或存在的心电异常，再将医嘱或处理方案通过短信发送至携带者的监测仪上，以达到早期心电预警监测的目的，实时性强，操作性强，实现与医生PDA手机或医院心电中心的点对点双向通讯，实现对用户的远程无线心电实时监护和治疗。本实用新型通过采用单芯片集成四路放大器进行微弱心电信号的放大和滤波处理，体积较小，功耗较低；在工作模式时上电，在休闲状态下自动掉电，能耗较低。本实用新型采用双通道通讯技术，监测仪能自动检测当前的网络信号，从而可以选择一个信号相对信号较好的网络进行通讯，最大限度地保证了心电信号的实时性、连续性及完整性。本实用新型传输数据的速率高，可以达到100Kbits/s左右，是目前使用的无线心电监护设备中数据传输速率最高的。本实用新型由于采用了移动通讯技术，使携带者在移动无线通讯网络覆盖范围内均能接受监测，无论在家、办公室或外出旅游都能够自由佩戴使用，适用范围广。本实用新型主要选用小体积、贴片封装芯片，整个设备体积小，便于携带。
[0020]图I是本实用新型一实施例整体结构框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。参照图I，本实施例包括心电信号采集模块I、微处理器模块2、Flash存储模块3、无线通讯模块4、人机接口模块5及电源模块6，心电信号采集模块I与微处理器模块2电连接，微处理器模块2与Flash存储模块3电连接，微处理器模块2与无线通讯模块4双向连接，人机接口模块5与微处理器模块2和无线通讯模块4双向连接，电源模块6与心电信号采集模块I、微处理器模块2和无线通讯模块4电连接，无线通讯模块4与医院监测中心或医生的PDA手机无线连接。所述心电信号米集模块I负责米集、放大人体心电信号以及处理心电信号中混杂的相应的直流和高频干扰。心电信号采集模块I包括心电信号采集电路1-1、用于微弱心电信号放大的多级放大电路1-2、用于心电信号处理的滤波电路1-3，心电信号采集电路 1-1、多级放大电路1-2和滤波电路1-3依次电连接。微处理器模块2将采集的心电信号进行初步的分析、计算，并提取其心电特征参数。经微处理器模块2处理的心电信号一方面送入Flash存储模块3中进行存储，另一方面则送入无线通讯模块4，通过移动通讯网络发送至医院监测中心或对应医生的PDA手机。无线通讯模块4为采用GPRS和CDMA的双通道无线通讯模块，其包括借助移动无线通讯网络与医生PDA手机或医院心电监测中心传输数据的GPRS模块4-1和CDMA模块4-2 ;用于在GPRS或CDMA网络中标识用户身份的用户身份识别卡(即SIM卡)4-3 ;用于接收、发送GPRS或CDMA网络信号的天线4-4 ;用于控制无线通讯模块上电正常工作的复位电路4-5 ;用于指示无线通讯模块连上无线通讯网络的指示电路4-6。人机接口模块5主要包括液晶显示屏5-1和操作键盘5-2。电源模块6包括模拟电源供电模块6-1、数字电源供电模块6-2和电池直接供电模块6-3，模拟电源供电模块6-1为3. 3V模拟电源供电模块，数字电源供电模块6-2为3. 3V数字电源供电模块，模拟电源供电模块6-1与心电信号采集模块I电连接，数字电源供电模块6-2与微处理器模块2电连接，电池直接供电模块6-3与无线通讯模块4电连接。无线通讯模块4的工作电压为3. 7V^4. 2V，因此可选择3. 7V 4800mAh的可充电锂电池直接供电。多级放大电路1-2和滤波电路1-3中能选用TI公司的TLC2264集成放大器，该放大器集成有四个差分放大器，适合于手持设备的设计需要。微处理器模块2选用NXP公司的ARM7处理器，通过LPC2148单片机来实现心电数据采集、存储、无线通讯和人机对话等功能。该处理器基于包含16位Thumb指令、调试扩展和32位乘法器的ARM7TDMI-S内核，最高工作频率达60MHz。内置宽度范围的串行通信接口(USB 2.0全速器件接口、双UART、SPI、SSP、I2C)、多个32位定时器、2个10位ADC、一个10位DAC、PWM通道、45个高速GPIO及9个边沿或电平触发的外部中断引脚。单片机LPC2148的2个10位8路A/D转换器共有14通道。选择其中一个转换器的模拟通道来输入前期处理过的模拟心电信号，10位采样结果取前8位构成一个字节。另外选择一路来进行导联脱落检测，在外围电路的辅助下，对采样时钟进行类分频处理，设定每200次采样，即0. 5s进行一次导联脱落检测。 GPRS模块4-1能选用BENQ公司的GPRS模块M22，其为三频模块。该模块集成有基带处理器、FLASH闪存、RF接口、普通I/O 口、通用异步收发器、SM卡接口、电池及LED接□。CDMA模块4-2选用WAVEC0M公司的CDMA模块Q2438或Q2406，均为双频带模块。该模块集成有ARM7内核的CPU、SRAM存储器、FLASH闪速存储器、RF接口、普通I/O 口、通用异步收发器、SM卡接口、电源管理接口、RTC接口、LED接口、音频接口及键盘接口。WAVEC0M公司的CDMA模块Q2406或Q2438在进行数据传输时电流约为150mA，且由于其大部分时间并不处于数据传输状态，故平均电流仅为90mA，因此可以保证约24h的连续心电监测的需要。电源电路通过数字电路和模拟电路分开供电的方式，避免了相互之间的信号干扰，工作可靠性高。 工作原理通过心电信号采集电路1-1采集到微弱心电信号，经多级放大电路1-2耦合放大后的心电信号能够满足后端监护中心输入要求的信噪比，再经滤波电路1-3耦合滤波后的心电信号符合其相应的频率范围(0. 5-45HZ)。耦合滤波放大后的心电信号经模数转换后，由模拟信号转换成数字信号，该数字信号经微处理器模块2进行心电参数特征提取、分析与计算处理，并将处理结果和原始数据存储到Flash存储模块3中；另一方面微处理器模块2将数字信号进行编码、压缩后，送入无线通信模块4，将无线通信模块4的收发频段调制到射频频段，并通过功放把信号放大并送入内置的天线4-4，以无线电波形式发送到医院心电监测中心或相应医生的PDA手机上。微处理器模块2对其它模块的控制通过微处理模块的主串口来实现。微处理器发送AT命令和A/D转换后的心电数据给无线通讯模块4，无线通讯模块4再将响应信息发送回微处理器模块2，从而完成微处理器对无线通讯模块4的状态控制和数据发送。单片机LPC2148有两个串口 UARTO和UART1，因此可使用UARTO控制Q2406模块或UARTl控制Q2438模块，并且通过AT+CSQ指令查询当前网络信号质量，如果信号太弱则进行网络切换，从而实现双通道通信。在运行中，医生PDA手机和医院心电监测中心向无线通讯模块4发送包含医生的反馈信息，而无线通讯模块4将接收到的反馈信息后，则通过串行口把信息发送给微处理器模块2，并可将其显示在液晶显示屏5-1上，从而携带者就能及时的根据医生的建议和意见进行及时治疗。为了保证数据传送的连续性，我们将便携式监测仪容量为32M的Flash存储器划分为2048个“块”，每个“块”则包含32个“页”，每“页”包含512个字节，并建立两个512字节的双缓冲区交替备份心电采样数据，容量均对应Flash中的一页，从而充分保证采样数据的完整和前端实时功能的实现。在外扩存储设备的选择上，考虑到携带者有时可能因客观环境无法实现心电数据的实时传输，因而需要监测仪自身能存储24小时甚至更长时间的心电数据，并且能在必要时实现心电信号的回放。因此，采用三星公司的K9F2G08U0MNAND Flash芯片，该芯片总容量为256M，以1200Hz的三导联心电信号采样频率、10位A/D转换精度计算，其存储容量可以保证保存至少50小时的心电数据。
权利要求1.基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪，其特征在于，包括心电信号采集模块、微处理器模块、Flash存储模块、无线通讯模块、人机接口模块及电源模块，心电信号采集模块与微处理器模块电连接，微处理器模块与Flash存储模块电连接,微处理器模块与无线通讯模块双向连接，人机接口模块与微处理器模块和无线通讯模块双向连接，电源模块与心电信号采集模块、微处理器模块和无线通讯模块电连接，无线通讯模块与医院监测中心或医生的PDA手机无线连接。
2.根据权利要求I所述的基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪，其特征在于，所述心电信号采集模块包括心电信号采集电路、多级放大电路和滤波电路，心电信号采集电路、多级放大电路和滤波电路依次电连接。
3.根据权利要求I或2所述的基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪，其特征在于，所述无线通讯模块为采用GPRS和CDMA的双通道无线通讯模块，无线通讯模块包括借助移动无线通讯网络与医生PDA手机或医院心电监测中心传输数据的GPRS模块和CDMA模块；用于在GPRS或CDMA网络中标识用户身份的用户身份识别卡；用于接收、发送GPRS或CDMA网络信号的天线；用于控制无线通讯模块上电正常工作的复位电路；用于指示无线通讯模块连上无线通讯网络的指示电路。
4.根据权利要求I或2所述的基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪，其特征在于，所述人机接口模块主要包括液晶显示屏和操作键盘。
5.根据权利要求I或2所述的基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪，其特征在于，所述电源模块包括模拟电源供电模块、数字电源供电模块和电池直接供电模块，模拟电源供电模块为3. 3V模拟电源供电模块，数字电源供电模块为3. 3V数字电源供电模块，模拟电源供电模块与心电信号采集模块电连接，数字电源供电模块与微处理器模块电连接，电池直接供电模块与无线通讯模块电连接。
专利摘要基于移动通讯技术的院外远程实时心电监测仪，包括心电信号采集模块、微处理器模块、Flash存储模块、无线通讯模块、人机接口模块及电源模块，心电信号采集模块与微处理器模块电连接，微处理器模块与Flash存储模块电连接，微处理器模块与无线通讯模块双向连接，人机接口模块与微处理器模块和无线通讯模块双向连接，电源模块与心电信号采集模块、微处理器模块和无线通讯模块电连接，无线通讯模块与医院监测中心或医生的PDA手机无线连接。本实用新型操作简单，信息量较大，适用范围广，能耗低。
文档编号H04L29/08GK202565308SQ20122011102
公开日2012年11月28日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者袁洪 申请人:黄伟, 黄志军