趙新穎

摘要：針對(duì)心臟病發(fā)作的突然性和隨機(jī)性，為了對(duì)心臟病患者的信號(hào)進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)護(hù)，本文介紹了一種全新的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀，該監(jiān)護(hù)儀基于MSP430設(shè)計(jì)，攜帶方便，能夠隨時(shí)采集和監(jiān)控心臟病患者的心電信號(hào)，并進(jìn)行顯示和報(bào)警。

關(guān)鍵詞：MSP430；便攜式；無(wú)線電心電監(jiān)護(hù)儀；

中圖分類(lèi)號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3520（2014）-06-00266-01心臟病是現(xiàn)代社會(huì)的一種高發(fā)疾病，具有突發(fā)性和隨機(jī)性，而且死亡率很高，對(duì)現(xiàn)代人的生命和健康造成了很大的威脅。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，如果能夠監(jiān)測(cè)患者在工作、生活等正常條件狀態(tài)的心電信號(hào)，就可以獲得其潛在的、初級(jí)的心電信息，根據(jù)其心電信息來(lái)對(duì)患者的早期心臟狀態(tài)進(jìn)行診斷和治療，降低由于心臟病突發(fā)而造成的后遺癥以及死亡率。

一、傳統(tǒng)的心電監(jiān)護(hù)儀

目前市面上常見(jiàn)的心電監(jiān)護(hù)儀基本上已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)心臟病患者的心電信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的心電監(jiān)測(cè)儀中包括圖形打印、圖形顯示、實(shí)時(shí)診斷和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接等高級(jí)功能，能夠監(jiān)測(cè)心臟病患者的心電信息。然而，傳統(tǒng)的心電監(jiān)護(hù)儀的體積和重量都較大，操作程序較為復(fù)雜，攜帶不便，而且基本上只能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有限傳輸，醫(yī)生與患者之間不能進(jìn)行便利的溝通。

二、基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀的工作原理

基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀需要使用ECG技術(shù)，ECG作為一種信號(hào)，具有周期性微弱、信噪比低的特點(diǎn)。因此，采集ECG信號(hào)很容易受到人體和儀器的干擾，并且還會(huì)出現(xiàn)工頻干擾。所以穩(wěn)定基線、消除干擾就是ECG特征參數(shù)提取技術(shù)的關(guān)鍵所在。將信號(hào)放大后用濾波進(jìn)行處理，將通帶保證為0.05至100赫茲，并對(duì)50赫茲工頻的干擾進(jìn)行抑制。圖1為便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀心電信號(hào)采集原理框架。

圖1心電信號(hào)采集原理框架

基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀的主要工作原理是從電極中提取ECG，將其傳送至前置放大器，進(jìn)而以高通濾波將低頻基線干擾和直流信號(hào)濾除，再傳導(dǎo)至后級(jí)放大鏡。由濾波器對(duì)50赫茲的工頻干擾進(jìn)行濾除，由低通濾波器處理后成為有用的0.05至100赫茲的ECG。最后經(jīng)A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，由單片機(jī)進(jìn)行處理。如果導(dǎo)聯(lián)脫落則單片機(jī)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。

基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀具有良好的便攜性，不同環(huán)境下電極和電位的變化會(huì)使基線產(chǎn)生波動(dòng)。因此基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀能夠?qū)Σ∪烁鞣N原因造成的電極脫落和接觸不良進(jìn)行自檢，并自動(dòng)提醒病人對(duì)電極進(jìn)行調(diào)整。下圖2為便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖。

圖2系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖

三、基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀的硬件結(jié)構(gòu)

基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀主要的硬件結(jié)構(gòu)有鍵盤(pán)及LCD顯示模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、藍(lán)牙無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊、心電信號(hào)采集模塊、心電信號(hào)放大濾波處理模塊、MSP430F449模塊等等。

心電監(jiān)護(hù)儀與人體相連所得到的信號(hào)容易受到各種干擾，主要是運(yùn)動(dòng)偽跡、肌電噪聲、基線漂移以及50赫茲工頻。因此，由模擬放大電路將心電信號(hào)進(jìn)行放大和濾波之后，由MSP430單片機(jī)進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，顯示器對(duì)采集到的波形進(jìn)行顯示。ECG檢波對(duì)穩(wěn)定后的波形進(jìn)行分析，得出實(shí)時(shí)心率，從而分析病人的心率是否失常。對(duì)于監(jiān)測(cè)到的異常心率，心電監(jiān)護(hù)儀會(huì)立即進(jìn)行報(bào)警，并使用藍(lán)牙無(wú)線通信模塊將心率異常的情況傳至電腦或者醫(yī)院的中心監(jiān)測(cè)站。

四、基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀的軟件設(shè)計(jì)

（一）液晶顯示程序

液晶顯示菜單、心電波形動(dòng)態(tài)等都要依靠液晶顯示子程序來(lái)進(jìn)行顯示。液晶顯示的控制器包括初始化參數(shù)和清屏。心電監(jiān)護(hù)儀的控制器系統(tǒng)沒(méi)有漢字庫(kù)，漢字以及字符都依靠用戶(hù)自行建立點(diǎn)陣子模庫(kù)，可以使用逆向取模和縱向取模的方式對(duì)字符進(jìn)行編碼和顯示，最多可以一次顯示32個(gè)漢字。A/D轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的數(shù)值根據(jù)一定的比例在顯示屏上的相應(yīng)位置進(jìn)行顯示。

（二）藍(lán)牙通信設(shè)備

基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀使用藍(lán)牙無(wú)線通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)了無(wú)線化，采集到的心電數(shù)據(jù)可以寄存于TXSTA，藍(lán)牙無(wú)線通信設(shè)備可以將心電數(shù)據(jù)向醫(yī)院中心監(jiān)測(cè)站或者家用電腦進(jìn)行發(fā)送。在基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)中，使用USART通信將藍(lán)牙模塊和MSP430進(jìn)行異步模式連接。

（三）信號(hào)轉(zhuǎn)化程序

基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀的模數(shù)轉(zhuǎn)化具有極強(qiáng)的精度，具有通用和高速的特點(diǎn)。在實(shí)際使用中通過(guò)采樣保持寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣時(shí)間的控制，并進(jìn)行單通道模式進(jìn)行信號(hào)的多次轉(zhuǎn)化，最后通過(guò)對(duì)ADC12IFG.0狀態(tài)的檢測(cè)來(lái)判定轉(zhuǎn)化的完成。轉(zhuǎn)化結(jié)束后，采樣中斷程序中的其他模塊還要對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

五、結(jié)語(yǔ)

基于MSP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀具有先進(jìn)的硬件設(shè)備和軟件設(shè)備，能夠有效的對(duì)心臟病患者的心電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并隨時(shí)依靠藍(lán)牙系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送至家用電腦或醫(yī)院中線監(jiān)測(cè)站?；贛SP430的便攜式無(wú)線心電監(jiān)護(hù)儀實(shí)現(xiàn)了無(wú)線化，極大的提高的心電監(jiān)護(hù)儀的便攜性，使用更加簡(jiǎn)單便捷，為心臟病的早期診斷提供了依據(jù)，無(wú)論是對(duì)于醫(yī)患之間的及時(shí)交流還是患者自身都有著極大的作用，降低了心臟病帶來(lái)的后遺癥和死亡率。

參考文獻(xiàn)：

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