心电远程监测系统设计

　　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

　　0.05～100 Hz的带通滤波电路，将心电信号的有用成分从采集到的信号中分离出。输出放大器将进一步放大心电信号，这样可使信号调理电路输出的心电信号满足本系统采用的A/D转换模块的刻度范围。由于心电信号易受市电50 Hz工频干扰，因此这里采用陷波电路，即带阻滤波器，滤除干扰。最后将处理后的心电信号送入A/D转换器的输入端。本系统设计的心电信号采集板为单通道采集板，适用于众多心脏疾病患者。

　　1.2 LabVIEW软件系统

　　LabVIEW是NI公司推出的专业测试软件开发平台，其特点是图形化编程环境，软件设计和功能设计相互独立，网络功能强大，支持多种常用网络协议，开放性强等。LabVIEW软件是图形化编程环境的引领者，使用该软件进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统，可大大提高丁作效率。