基于物联网技术的家用心电监护仪的研制

摘要

心血管疾病已成为威胁我国人民健康的重大疾病之一，心电图是诊断心血管疾病的重要手段。目前市场上的心电仪体积大，携带不方便，不能长期进行实时监视和分析，且价格都很昂贵，普通家庭无法承受。随着物联网技术的发展，医疗设备正向微型化、网络化、智能化方向发展，使得心电仪从医院走向家庭使用成为可能。利用物联网等有关技术研制一种可由患者随身携带的、实现心电长期监测、并能将心电数据远程传输到医院监测中心以便得到及时诊断和救治指导的心电监护仪具有重大意义。为此，我们研制了便携式家用心电监护仪，开发了一个模拟的远程医疗诊断中心的软件平台。实验表明，心电仪能够正确测量和实时显示心电波形，心电数据能够通过ZigBee与家庭网关通信，由家庭网关转发到远程医疗诊断中心，也可以通过GPRS移动通信网络直接传输到远程医疗诊断中心，实现了心电波形的显示、存储和查询等，达到了预期的目标。
　　第一章描述了课题的研究背景和意义，分析了国内外心电仪和物联网技术的研究发展现状。
　　第二章介绍了心电信号产生的原理、心电图各部分波形的意义、心电信号的特点和干扰因素及心电检测原理等心电基础知识。分析了系统的功能需求，给出了系统的总体方案第三章介绍了心电监护仪硬件电路的设计。首先采用AD620、OP07、MAX860等芯片设计了心电调理电路，包括前置放大、右腿驱动、滤波、陷波、电平抬升和电源电路，可以对从标准Ⅱ导联获得微弱的心电信号进行调理;然后以S3C2440芯片为核心设计了处理器电路及其外围电路，包括LCD显示、SD卡存储、按键电路、ZigBee模块、GPRS模块与串口的接口电路，可以显示、存储心电波形并将心电数据通过ZigBee模块发送给家庭网关或通过GPRS模块发送给远程医疗诊断中心。
　　第四章描述了家用心电监护仪的软件设计。首先介绍了对S3C2440进行uC/OS-Ⅱ操作系统的移植;接着根据任务优先级安排的原则，设计了应用程序的各个任务并分别进行了详细介绍，包括主任务、AD采集任务、键盘扫描任务、ZigBee任务、GPRS任务和SD卡存储任务;最后描述了通过ZigBee通信协议实现的ZigBee模块之间的无线数据传输程序的设计。
　　第五章分别介绍了家庭网关的软件设计和远程医疗诊断中心软件的设计。利用DataSocket技术完成了家庭网关的程序设计，实现了家用心电监护仪的数据采集并将数据发送到DataSocket服务器;接着根据DataSocket服务器设置原理，完成了家庭网关与医疗诊断中心的通信连接;最后利用TCP/IP通信技术和Web发布技术，完成了远程医疗诊断中心软件程序设计，实现了对DataSocket服务器的数据或来自GPRS的数据的读取以及用户验证、保存数据、更新数据库、心电自动监测和诊断等功能。
　　第六章介绍了心电监护仪硬件和软件实验过程，实验表明基于物联网技术的家用心电监护仪能够正确获得心电数据在LCD上实时显示，同时能够将心电数据通过网络实时传送到远程医疗诊断中心，另外患者在家中也能上网查看医生对自己的诊断结果和建议。