便携式心电监护系统
基于FPGA的便携式心电监护系统设计
基于FPGA的便携式心电监护系统设计随着现代医疗技术的不断发展，心电监护系统在临床医学中发挥着重要的作用。
然而，传统的心电监护系统存在着体积大、使用不便携等问题，限制了其在移动医疗领域的应用。
为了解决这些问题，基于FPGA的便携式心电监护系统应运而生。
基于FPGA（现场可编程门阵列）的便携式心电监护系统设计，主要通过集成电路和相关软件实现对心电信号的采集、处理和分析。
首先，系统使用传感器将患者的心电信号转换为电信号，然后通过FPGA芯片进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号。
接下来，系统通过数字信号处理算法对心电信号进行滤波、放大、去噪等处理，提高信号的质量和准确性。
最后，系统将处理后的心电信号通过显示屏或无线传输技术展示给医生或患者，实现实时监护和数据传输。
相比传统的心电监护系统，基于FPGA的便携式系统具有以下优点。
首先，该系统采用FPGA芯片作为核心处理器，具有较高的计算能力和实时性，在保证系统性能的同时，大大减小了体积和重量，便于患者携带和医生操作。
其次，系统具有较低的功耗和较长的续航时间，不需要频繁更换电池，减少了使用成本和维护困难。
此外，基于FPGA的系统还具有较高的可靠性和稳定性，能够满足临床医学对实时性和准确性的要求。
基于FPGA的便携式心电监护系统在移动医疗领域具有广阔的应用前景。
首先，该系统可以应用于急救现场，及时监护患者的心电变化，为医生提供准确的诊断依据。
其次，系统还可以应用于家庭医疗，患者可以随时随地进行心电监测，并及时与医生进行沟通和咨询。
此外，该系统还可以应用于长期护理机构、体育训练等领域，为不同人群提供个性化的心电监护服务。
总之，基于FPGA的便携式心电监护系统的设计和应用，为移动医疗领域带来了新的突破。
该系统不仅具有较小的体积和重量，方便携带和操作，还具有较高的计算能力和实时性，满足临床医学的需求。
相信随着技术的进一步发展，基于FPGA的便携式心电监护系统将发挥更大的作用，为人们的健康保驾护航。
采用SOC芯片的便携式无线心电监护系统
采用SOC芯片的便携式无线心电监护系统袁海波;戴爽;肖步文;薛鸿飞;张健;李传南【期刊名称】《吉林大学学报（信息科学版）》【年(卷),期】2015(033)003【摘要】针对传统心电监护装置电路结构复杂、体积大、携带不便等问题,设计一种高度集成的便携式无线心电监护系统.系统采用模拟前端SOC(System On Chip)芯片ADS1298作为心电信号(ECG:Electro Cardio Gram)测量的核心芯片,结合高速、低功耗的单片机STC12LE5A60S2以及无线传输模块,再将ECG数据传输给上位机,由LabVIEW软件编写的程序完成ECG信号处理.测试结果表明,该系统具有电路结构简单、体积小,抗干扰能力强、便携式、高精度等优点,有利于对心血管疾病的院前发现、防治和远程诊治,同时降低了心源性猝死的发生率.【总页数】6页(P274-279)【作者】袁海波;戴爽;肖步文;薛鸿飞;张健;李传南【作者单位】吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室,长春130012;吉林大学电子科学与工程学院,长春130012;吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室,长春130012;吉林大学电子科学与工程学院,长春130012;无锡华润华晶微电子有限公司,江苏无锡214061;吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室,长春130012;吉林大学电子科学与工程学院,长春130012;吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室,长春130012;吉林大学电子科学与工程学院,长春130012;吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室,长春130012;吉林大学电子科学与工程学院,长春130012【正文语种】中文【中图分类】TP274.2【相关文献】1.便携式心电监护系统中心电信号的实时分析方法设计 [J], 田福英2.便携式十二导联低功耗心电监护系统的设计 [J], 王思毅;孙瑞杰3.心电监护系统便携式智能终端的设计 [J], 杨子立4.基于ARM11的便携式心电监护系统 [J], 张鹤;夏利;孙丹5.基于Android的便携式心电监护系统设计 [J], 吴兆强;彭龑;宋光珍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
新型便携式心电监测仪的设计原理
新型便携式心电监测仪的设计原理一、绪论心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病，而心电图是检查、诊断和预防该类疾病的主要手段和依据。
由于传统的基于PC机平台的心电监护仪，价格昂贵，体积庞大，不便于移动且主要集中在大医院，而无法实时监护患者的病情，给医生和病人带来了很大的不便。
近年来，随着嵌入式和网络通讯技术的飞速发展，我们研制出一种基于ARM7处理器的新型嵌入式心电监护仪，它采用Samsung公司的一款ARM7TDMI核的RISC的32位高速处理器S3C44B0X,具有成本低、体积小、可靠性高、操作简单等优点，适用于个人、中小医院和社区医疗单位，为家庭保健（HHC）和远程医疗（Telem edicine）等新兴的医疗途径提供良好的帮助与支持。
二、系统的工作原理图一新型嵌入式心电监护仪的系统结构框图心电信号通过专用电极从人的左右臂采集到后，送入信号调理电路，先经过前置放大器初步放大，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的工频干扰，经低通滤波器后得到符合要求的心电信号，由模拟信号输入端送入ADC，进行高精度的A/D转换。
为了更好的抑制干扰信号和防止导联松动及脱落，我们在电路中还引入了右腿驱动电路和导联脱落检测电路。
系统控制核心采用Samsung公司的S3C44BOX,液晶显示屏（LCD）建立良好的人机交互界面，采集到的信号可以通过LCD实时显示和回放，数据通过因特网基于TCP/ IP(传输控制协议、网际协议) 顺序可靠地传输数据到心电监护中心,为医护人员及时准确的诊断提供参考。
嵌入式实时操作系统采用现在流行的uClinx,管理协调各模块工作，为系统可靠的运行提供保证。
三、系统硬件模块设计3．1、信号调理电路信号调理电路主要包括：放大器、带通滤波器、陷波器等。
图二心电前置放大电路人体心电信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，一般只有0.05-5mV,频谱范围为：0.05-100HZ,心电信号正常输出时其幅值约为1mV,而A/D转换器的输入电平要求到达1V左右，即心电放大倍数约为1000倍，由于肌电干扰可能造成前置放大器静态工作点的偏移，甚至截至饱和，所以前置放大器的增益不能太大。
便携式监护仪的使用流程
便携式监护仪的使用流程1. 简介便携式监护仪是一种用于监测患者重要生命体征的医疗设备。
它具有体积小、重量轻、便于携带的特点，广泛应用于急救、病房护理、家庭监护等场景。
本文档将介绍便携式监护仪的使用流程，包括准备、操作和注意事项等内容。
2. 准备工作在使用便携式监护仪之前，需要进行以下准备工作：•确保便携式监护仪已经充电，并且电量足够使用；•检查监护仪的连接线、传感器等部件是否完好；•准备好监护仪的使用说明书，以便在需要时进行参考。
3. 操作步骤使用便携式监护仪的步骤如下：3.1 步骤一：确定患者信息在使用便携式监护仪之前，需要确定患者的基本信息，包括姓名、性别、年龄等。
这些信息将用于记录患者的监护数据。
3.2 步骤二：连接传感器将便携式监护仪的传感器与患者的身体部位进行连接，以便监测患者的生命体征数据。
常见的传感器包括血氧饱和度传感器、心电图传感器、血压传感器等。
3.3 步骤三：开机启动按下便携式监护仪的电源按钮，等待监护仪开机启动完成。
在启动过程中，监护仪将进行自检，确保各项功能正常。
3.4 步骤四：选择监护模式根据患者的需要，选择合适的监护模式。
常见的监护模式包括血氧监护、心电监护、呼吸监护等。
根据监护模式的不同，需要连接相应的传感器。
3.5 步骤五：开始监护点击监护仪上的开始按钮，启动监护过程。
监护仪将开始收集患者的生命体征数据，并进行实时显示。
同时，监护仪还会记录这些数据，以便后续分析和报告。
3.6 步骤六：监护结束在需要结束监护时，点击监护仪上的停止按钮，停止监护过程。
监护仪将停止收集患者数据，并显示监护结果。
4. 注意事项在使用便携式监护仪时，需要注意以下事项：•确保便携式监护仪的传感器连接稳定，避免松动或脱落，以免干扰监护数据的准确性；•定期清洁便携式监护仪及传感器，保持其清洁卫生；•防止便携式监护仪接触水或其他液体，以免损坏设备；•若出现异常情况或故障，应立即停止使用，并咨询专业技术人员进行维修；•定期检查便携式监护仪的电池电量，确保充足。
9种不同类型心电监护仪的设计方案,包括便携式、远
9种不同类型心电监护仪的设计方案，包括便携式、远
随着人们生活节奏加快，人口逐渐老龄化，心脏疾病成为危害人类健康和生命的主要疾病之一。
心电监护系统为心脏病人诊断和治疗提供了一个有效的手段，对心脏疾病的防治和诊断具有重大的意义，本文为大家介绍几种心电监护仪的设计方案，包括便携式，低功耗，远程监控等类型。
基于Android 的低功耗移动心电监控系统的设计方案
本文通过研究人体心电信号的各项主要特征和实际监测应用需求，设计开发了一套无线传感心电信息监测系统，该系统通过嵌入内衣穿戴的智能电极对心电信号进行采集处理，并通过目前已成为移动设备标配的蓝牙无线数据网络将心电数据发送至Android 智能监控终端进行接收数据的存储、管理和分析。
基于Linux 和MiniGUI 的心电监护仪设计
本介绍一种基于Linux 和MiniGUI 的心电监护系统，能够满足患者随时随地对心电进行方便快捷的监测，及时地发现异常情况并采取有效的措施，从而更好地保护人们的身体健康。
基于TMS320LF2407A DSP 的心电监护系统分析
本文设计了一种以TMS320LF2407A DSP 为信号处理器的心电监护系统，该系统把心电信号的采集、分析和显示集成于一体,而且系统体积小、成本低、便于携带、实用性强。
基于S3C2410 设计三导联远程心电监护
本方案是基于S3C2410 设计三导联远程心电监护系统，可以对心脏病患者进行实时监护。
具有无线传输功能，因而患者可以不受时间和空间的限制使用本系统。
系统的24 小时无间断心电图记录功能，足以捕捉突发性的异常心电数据，为医护人员提供有力的诊断依据。
基于Android的便携式心电监护系统设计
文献标识码：A
文章编号：1001-7119（2016）06-0051-06
Portable Ecg Monitoring System Design Based on Android Platform
Wu Zhangqiang1，Peng Yan1，Song Guangzhen2
0 引言
心 电 监 护 系 统 作 为“4P”医 学 模 式（即 预 防 性、预测性、个体化和参与性，强调人的主动性， 以预防为主）下的经典智慧医疗方案，可以实时 检测心率状况，并对心率做出基本诊断，预测心
血管健康状况 。 [1] 本文设计了基于 Android 平台 的心电监护系统，用于接收便携式心电仪检测的 心电数据（通过蓝牙 4.0），绘制实时波形，显示平 均心率以及返回自身健康状况，并将检测到的数 据以一定压缩文件格式传送到医院服务器端存 储，医生可以通过查看用户历史数据对用户做出
Abstract：The traditional way of using Matlab processes ecg signals can not achieve real-time processing of data ,timely diagnosis of symptoms, and carrys not convenient. In view of this, we propose a design method that based on the Android platform of the portable ecg real-time monitoring system. System first receive the real- time ecg data via bluetooth 4.0, then using ecg digital filtering algorithm filters interference signal, map the ideal real- time waveform, Finally back to Diagnostic information by ecg diagnosis algorithm after a period of time , transfer the compressed data to the hospital server, so that the doctor can communicate with users timely through the chat function. Experimental results show that the system filtering effect is good, return to diagnosis results are accurate, Achieved with the same treatment effect on Matlab. Keywords：Android platform；bluetooth 4.0；digital filtering arithmetic；diagnostic arithmetic；ecg monitoring；system design
高效诊断便携式心电监护仪使用说明
高效诊断便携式心电监护仪使用说明随着医疗技术的不断进步，便携式心电监护仪作为一种便捷、高效的医疗设备，被广泛应用于医疗机构和家庭护理中。
本文将为您详细介绍使用便携式心电监护仪的方法和注意事项，以确保您能正确合理地使用该设备进行心电监测和诊断。
1. 准备工作在使用便携式心电监护仪之前，首先需要进行一些准备工作：1.1 确保便携式心电监护仪已经充电，电源充足。
1.2 检查监护仪电极的粘性胶贴是否完好，是否需要更换。
确保电极与皮肤接触良好，以确保监护结果的准确性。
2. 使用方法以下是使用便携式心电监护仪的步骤：2.1 清洁患者皮肤。
使用温和的皂液和清水清洁患者胸部及四肢等需要监测的部位。
确保皮肤干燥后，用酒精棉球擦拭监护仪电极的接触面。
2.2 选择正确的心电监护仪模式。
根据具体需求，选择适当的监护模式，如测量心率、分析心电图等。
2.3 将心电监护仪正确安装在患者身上。
根据监护仪的设计，将仪器的电极贴片粘贴在患者的胸部或四肢上，确保粘贴位置正确，以保证监测数据的准确性。
2.4 启动心电监护仪。
按下仪器上的启动按钮，心电监护仪将开始采集和分析心电信号。
2.5 完成监护记录。
根据需要，监护仪可以进行长时间记录或短时间记录。
长时间记录可以持续监测患者的心电信号，并生成相应的心电图报告。
短时间记录则可用于日常健康检查或临时心电监测。
3. 注意事项为了确保使用便携式心电监护仪的效果和安全性，您需要注意以下事项：3.1 确保心电监护仪的存储和使用环境干燥清洁。
避免接触水分或污染物质，以免影响设备的正常工作和测量结果的准确性。
3.2 在使用过程中，避免使用过多的电极胶贴，确保每个电极的贴片与皮肤完全贴合。
同时，定期更换电极贴片，以免粘性减弱影响监护结果的准确性。
3.3 使用便携式心电监护仪时，要确保患者处于放松状态，避免受到其他干扰和刺激，尽量保持平静。
3.4 在使用过程中，要随时关注监护仪显示屏上的数据。
如有异常情况或警告提示，应及时采取相应措施，如调整监护仪的位置、检查电极连接等。
便携式心电监护系统设计
摘 要 采 用基 于Ａ Ｒ Ｍ ７ 内核 的Ｌ Ｍ ３ Ｓ ８ １ １ 处理 器为核 心
设 计 了便携 式 心 电监 护 系统 。通过输 入保 护 电路 、前 置放 大 电路 、带 通滤 波 电路 、５ ０ Ｈ ｚ 限波 电路 、主放 大 电 路 ，主要 实现 对心 电信 号 的前 级 采集和 调理 ；通过 Ｌ Ｍ Ｓ Ｓ ８ １ １ 控 制Ａ ／
Ｏ Ｐ Ａ２ ６ ０ ４ 的 第二 个 放大 器 与 电阻Ｒ６ 、Ｒ７ 和 电容 ｃ １ ９ 构 成 右腿 驱 动 电路 ，可将 人 体共 模 信号倒相放大后用于激励人体右腿 （ 接 入 ＲＬ ） ，从 而 降低 甚 至 抵 消共 模 电压 ，以 达 到较 强抑制 ５ ０ Ｈｚ 工频 干扰 之 目的 。 ３ ．３主放 大 电路设 计 在 前 置 放 大 电 路 中 ，本文 将 心 电信 号 放大 了约 １ Ｏ 倍 ，对于 １ ０ ０ ０ 倍 的放大 要求 ，主 放 大 电路需 将 其 放大 １ ０ ０ 倍 左 右 才能 达 到后 级处 理 的要求 。主 放大 电路 由一片 运放 和两 个 电阻组 成的 同 向放大 电路构 成 ，其 电路 图 如 图３ ～６ Ｎ示 。若 取
比。
其 放 大 倍 数 为
Ｇ ：１ ＋ Ｒ １ ０ ０
文献标 识 码 ：Ａ 中 图分类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９
引言
心 电 图是 心 脏 疾 病 诊 断 的 重 要 手 段 。 常规 心 电 图需 要到 医院 去检 查 ，而心 脏病 发 作带 有很 大 的偶然 性和 突发性 ，便携 式心 电 监护 系统 可 以 录 下 来 ，提 供 给 医 生进 行诊 断分 析 ，人们 还可 以通 过便 携式 心 电监 护 系统 实现 自我检 测 ，为人 们 的健康 维 护提 供一 种便 利 的手 段 。
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便携式心电监护系统
作品背景
随着年龄的增加，人体解剖组织结构和生理代谢发生一系列变化，机体功能衰退，应变能力减退，骨骼也变得较为松脆，这些生理或其他原因引发的变化常常可以通过人体的心律和身体状态表现出来。
当人生病时，特别是心脏病发作时，心律都会发生明显的改变。
另外，由于自身疾病如心脑血管疾病或外界影响等因素，人的身体状态也常常发生改变如跌倒。
根据美国国家安全委员会的报告指出，在65岁以上的人口中，跌倒所造成的死亡居所有意外死亡原因的第一位，占此年龄段意外死亡的33％。
近年来，我国心脑血管疾病发病率持续上升，每年有54.4万人心脏性猝死。
面对越来越严峻的现实，我们应该做好相对的预防措施。
心脑血管疾病的发生是有先兆的，如果刚出现病灶时就立刻救治，很多人是能够缓解过来的。
现在有很多心脏性猝死的病人是由于发病时无人知晓，没有得到及时的救治，才导致严重的后果。
面对越来越严峻的现实，我们应该做好相对的预防措施。
随着生命科学技术、信息技术、网络技术的高速发展，家庭、社区、野外救助现场等更多领域有了对心电监护设备的大量需求。
但是目前的心电监护设备（如杰瑞那心电监护仪）有以下不足：
1）监护设备成本高
2）操作复杂、体积大不便于移动
3）无法长时间监护。
设计方案
针对目前心电监护设备的不足，提出一种能够提供无线心电采集与心率显示、操作简单、便于移动，成本低的心电监护设备，以实现在正常环境中进行心电的采集和无线传输，心电图的显示以及心率的显示，在心率不正常时报警，可以把心电数据存储起来以便于进行更准确的分析。
为实现上述目的，参照图1，本系统包括：电极片1、胸带2、Zigbee心电采集和发送模块3、Zigbee无线接收模块4、嵌入式显示模块5：两个电极片1和Zigbee 心电采集和发送模块3由导线相连分别安装在胸带2的中心的内外两侧； Zigbee接收模块4、嵌入式显示模块5依次连接。
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图1
前置放大电路低通滤波电路
高通滤波电路电平抬升电路等比例变换变换
陷波电路
CC2530发射电路
CC2530接收电路
STM32控制电路LCD显示电路
SD卡存储电路
图2
参照图2，本系统包括，前置放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、电平抬升电路、等比例变换电路、陷波电路、CC2530发射电路、CC2530接收电路、STM32控制电路、LCD显示电路、SD卡存储电路。
其中：
前端放大电路，低通滤波电路，高通滤波电路，陷波电路，电平抬升电路，等比例变换电路，都采用贴片式集成运放构成。
前置放大电路用于将微弱的心电信号进行差分放大，以方便进行A/D转换。
由于心电信号的频率在100Hz以下，所以要用低通滤波电路滤除高频信号。
由于采集的信号中还含有呼吸产生的低频分量，所以要用高通滤波滤除低频信号。
由于信号中还有市电产生的工频而且干扰很大，所以要用陷波电路滤除。
但是得到的信号是双极性的而且幅值过大，不便于A/D转换，所以用电平抬升电路、等比例变换电路把把信号变换到合适的范围。
CC2530发射电路包括A/D转换电路，无线射频电路，电源电路、时钟电路、复位电路。
A/D转换电路是集成在CC2530内部，用的是12位的A/D转换，精度高、操作简单。
CC2530接收电路包括无线接收电路、D/A转换电路、串口电路。
通过CC2530中的51CPU把收到无线信号转换为数字信号，通过串口传给嵌入式控制模块。
嵌入式控制电路，包括STM32处理器、时钟电路、JTAG接口电路、电源电路、复位电路、串口接口电路、LCD接口电路、SD卡接口电路、SPI接口电路。
STM32处理器通过串口与无线接收模块通信，通过LCD接口电路控制TFT触摸屏显示心电图和心率。
LCD显示电路，包括SSD1289LCD控制器、SPI Flash、3.2寸TFT触摸屏。
嵌入式控制模块通过对SSD1289LCD控制器的操作实现心电图和心率的显示，SD卡存储电路用于存储心电数据。
工作原理
电极片1将心电信号传入前置放大电路进行差分放大，经过低通滤波电路，高通滤波电路，滤除呼吸信号的干扰，通过陷波电路滤除工频信号，得到稳定的心电
信号。
再经过电平抬升电路，等比例变换电路得到适合A/D转换的信号。
经过Zigbee心电采集和发送模块3将信号进行A/D转换并把转换后的信号发送出去。
Zigbee无线接收模块4接收的数据通过串口传给心电显示模块5，心电显示与报警模块5将收到的数据，通过程序进行处理，计算出心率。
并且通过操作LCD显示模块，把心电图和心率都显示在TFT触摸屏上，同时把收到的心电数据存储到SD 卡中，以便进行进一步分析。
具体实施方式
参照图1，本发明系统，包括电极片1、胸带2、Zigbee心电采集和发送模块3、Zigbee无线接收模块4、嵌入式显示模块5；电极片1、Zigbee心电采集和发送模块3分别安装在胸带2的内侧和外侧。
安装好后，根据被测者的胸围不同，调整电极片1的位置；采用胸口导联方式采集心电，正电极位置在胸骨右缘第4肋间，负电极位置在左腋前线与左锁骨中线第5肋间同一水平。
监测时，将带有心电电极的那一面向内，把胸带系于胸前；保证电极与衣服接触紧密。
打开心电采集和发送模块的开关，指示灯亮起。
然后打开Zigbee无线接收模块4和嵌入式显示模块5，指示灯亮；实时的心电图就会显示在TFT屏幕上，两分钟后就会有正确的心率显示在屏幕上，并且把监测的心电数据保存到SD卡上。
本发明具有如下优点
1、本发明将Zigbee心电采集和发送模块3集成在CC2530上；CC2530是低功耗的系统，可以在电池供电的情况下长时间工作，满足心电监护的要求。
2、本发明的嵌入式显示模块5，可以实时的显示心电图和心率，心电数据保存到SD卡中。
3、本发明由于心电数据保存到SD卡中，可以通过专业的分析软件进一步分析心电数据。
作品实用性
本发明属于医疗器械技术领域，是一种便携式的心电监测的仪器。
可用于正常环境中的心电的无线采集和显示，协助医护人员和家人对被测者进行辅助诊断与治疗。
本人收益
通过制作本作品，我了解了心电信号的特征、产生机理，对于小信号的放大，滤波电路的设计，无线传输，MCU控制，A/D转换有了更深入的认识。
更重要的是我体会到了书本上的理论知识和工程实践都是很重要的，理论要结合实践才更有意义。