基于MSP430的便携式心电监护仪

　　心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。由于心脏病的发作具有随机性和突发性，因此随时监护心脏病患者的心电信号(Electrocardiograph,ECG)，配合及时有效的治疗，是防止患者猝死的有效手段之一。但国内的心电监护系统大多体积庞大，操作复杂，不便于患者随身携带。因此，设计出一款便携式心电监护仪具有一定的现实意义。

　　1 工作原理

　　ECG是低信噪比的周期性微弱信号，在ECG信号采集过程中，易受仪器、人体等方面的影响，并混有很强的工频干扰，因此ECG特征参数提取的关键技术包括消除干扰、稳定基线等，即放大后的信号还要经过滤波处理以保证通带为0.05 100Hz，并抑制50Hz工频干扰。

　　系统原理框图如图1所示。从电极提取的ECG经导联传送到前置放大器，进行前置放大，经高通滤波滤除直流信号及低频基线干扰后，由后级放大器放大，再经滤波器进一步滤除50Hz工频干扰，经低通滤波器后得到0.05 100Hz的有用ECG，由A/D转换后送至单片机处理。同时导联脱落检测电路把检测结果传给单片机，脱落时产生报警。时间是心电信号分析中一个很重要的参考项，所以时间对本系统来说是一个关键的参数。实时时钟电路提供了各段心电信号对应的时间。为提供友好的人机界面，增强监护功能，本监护仪采用了液晶显示器显示菜单和心电波形。心电监护仪要求在整个工作过程中，电极与皮肤有良好的接触。病人活动时，电极松动或脱落，会造成大量伪差干扰，甚至导致记录失败。此外，不同环境条件下电极电位的变化也会产生各种干扰和基线的大幅度波动。

　　因此电极安装的好坏是记录成败的关键问题之一[1]。所以监护仪必须能自动检出由于病人长期监护等原因引起的电极接触不良或脱落，提醒病人重新安放电极。

　　2 系统硬件设计

　　2.1 放大器设计

　　2.1.1 ECG放大器设计要求

　　由于人体的心电信号有微弱、低频、易受干扰、不稳定、随机等特点，因此对心电放大器的设计有很苛刻的要求。

　　一般心电放大器的设计有如下要求[2]：

　　(1)增益为800～1000左右;

　　(2)频率响应为0.05～100Hz;

　　(3)输入阻抗为5.1～10MΩ;

　　(4)共模抑制比大于80dB;

　　(5)低噪声、低漂移。

　　为抑制电路的零点漂移，进一步提高共模抑制比，要求放大电路必须分两级实现，前置放大器的增益不能太高，设计为7倍，后级为140倍。另外，考虑到本监护仪的便携特性，所以在选择放大器时，同时要考虑到其功耗及体积的特性，以便更好地降低整机的功耗和体积。