浅谈便携式心电监护仪器的研发

叶家勇

【摘 要】由于目前的心电设备体积庞大、价格昂贵、专业需求高等原因，心电设备未能很好的普及。城市患者人口众多不能充分得到监测，偏远农村由于价格限制也不能及时得到测量，所以，研发便携式、价格低廉心电监护仪器迫在眉睫。

【关键词】便携式；心电监护仪器；研发

随着生活环境的污染和食品安全的隐患，我国心血管疾病发病率每年都在增加。由于心电图信息能反映出心脏的基本情况，所以心电图数据对于心血管疾病有着预测能力。但是，由于目前的心电设备体积庞大、价格昂贵、专业需求高等原因，心电设备未能很好的普及。城市患者人口众多不能充分得到监测，偏远农村由于价格限制也不能及时得到测量，所以，研发便携式、价格低廉心电监护仪器迫在眉睫。

一、研究意义

随着改革开放的不断深入，人民的生活水平大幅提高，以及我国人口老龄化的到来，心脏疾病严重危及人们的身体生命。在中国，因心脑血管疾病死亡的人数约占死亡总人数的44%，据《2008年中国慢性心脏病年报》显示，国内每年近50%的死亡病例为冠心病。众所周知，受技术的约束，心脑血管疾病的有效控制率仍然很低，而提前知晓率是有效防治心脑血管疾病的关键因素，所以，便携式心电检测（监测）仪器是提前发现的有效仪器。

便携式家庭心电监测仪设备体积小、价格低廉且便于携带。虽功能不及大型的医疗仪器，但基本应用可以满足家庭需要。为此，确有必要研发便携式心电监测仪，将普通大型的心电监测仪小型化、家庭化、便于使用，同时价格低廉、惠及民众。

二、研究现状

在十九世纪八十年代，Einthoven用毛细管静电计记录了心脏运动微电流。为了得到更加精确的心电图，他改进了德·阿森瓦尔氏的镜影电流计的设计，制备出的心电检测仪提高了心电图精确度。而1903年设计的弦线式电流计采用极细的镀银石英丝代替动圈，并通过反射镜记录心动电流，改进了设备。同年，他又制定了标准测量单位，即心电图的影线在纵坐标上波动 1cm，代表1mV 的电位差，在横坐标上移动 1cm 为0.4秒。这种方法简单直观，并采用 P、Q、R、S、T 等字母标出心电图上的各波，这种标记方法一致沿用至今。在1912年他深入研究了正常心电图的波动范围后，提出了著名的“爱因托芬三角”理论，因对心电图的创立和发展贡献，被誉为“心电图之父”，并获得了1924 年诺贝尔生理学和医学奖。

1949 年，美国 Holter 创立了动态心电图（Dynamic Electrocardiography DCG），又称Holter 心电图。在西方国家 80 年代已广泛应用于临床，而中国近几年才得以发展。该设备由磁带式记录演变为闪光卡记录和固态式记录，由单导记录发展为至今的12 导联全记录。动态心电图功能强大，能够不间断的记录长达24 小时心电活动，能够检测出心肌缺血和心律失常等一些常规ECG不易检测的疾病，对临床分析、诊断、治疗有着重要作用。

计算机、电子、微电子在医疗界的广泛应用，对心电设备的发展发挥了重要的作用。为了满足市场的需要，各个医疗设备公司花了大量的时间和精力去研发，使医疗设备更智能化、大众化、人性化，在提高人们医疗环境的同时也为自己的公司效益增加了有力砝码。其发展趋势主要体现在数字化、无线化、自动化、远程医疗等。

三、研发构想

结合现在流行的计算机技术、嵌入式技术、网络和通信技术，研发一种能够及时准确的监测心电信号的基于ST公司的低端ARM处理器 STM32 芯片设计的一种低价格、高性能，能自动采集心电信号并把采集信号通过数据通信接口把相应的信息传送计算机和其他设备进行处理和显示的便携式心电监测设备将会很有意义。

（一）主要工作

1.心电信号和心脏疾病的理论分析。

2.心电测量设备的硬件电路模块的组成和设计。

1）信号采集的A/D采集模块的设计。

2）便携式电源模块的设计。

3）数据通信接口的设计。

4）智能化人机交流模块的设计。

3.心电图仪的软件系统的组成和设计。

1）系统自检。

2）外设的初始化。

3）按键识别。

4）数据的显示。

5）数据的通信。

（二）技术难点

1.心电信号的获取和处理。心电信号是微弱的生物信号，该系统能识别的是电信号，所以要经过传感器把生物信号转换成电信号。由于电信号微小，所以，对信号处理的同时还要保证信号信息的完整性。

2.电源电路的设计。电源的稳定性是一个系统安全可靠的保证，因此，设备的功耗是一个非常重要的课题。

四、预期效果

系统以STM32微处理器为核心，结构合理、稳定、体积小，能完成心电信号的采集、放大、调理、模数信号转换、滤波、存储、通信及显示等功能。随着周围环境的渐渐恶化，心血管疾病的患者越来越多以及人们对心血管疾病的高度重视，价格低廉、携带方便的心电监护仪器注定会得到大范围的普及，从而具有宽广的应用价值。

【参考文献】

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