CN103932700A - 无线遥测超长时程心电记录系统 - Google Patents

Abstract

一种无线遥测超长时程心电记录系统，由心电记录仪和数据接收模块组成，所述的心电记录仪包括心电电极、心电信号放大模块、MCU控制模块、存储模块和数据传输模块，数据接收模块为外置设备，其中，所述的心电电极、心电信号放大模块、MCU控制模块和存储模块顺次电连接，数据传输模块分别与MCU控制模块和存储模块相连，数据传输模块设有无线射频器，数据接收模块设有与之相应的无线射频接收器，所述的无线射频器由MCU控制模块控制，用于实时传送心电图数据。本发明具有功耗低、集成度高、可操作性强、监测时间长、应用领域广泛的特点。

Description

无线遥测超长时程心电记录系统

技术领域

本发明涉及一种心电记录系统, 尤其是一种无线遥测超长时程心电记录系统，用于医疗器械领域。

背景技术

心血管疾病是一种较为普遍的疾病，也是威胁人类生命的主要病症之一。心电图(Electrocardiogram, ECG)则是诊断此类疾病的主要依据。心电记录仪通过长时间记录心电信号，使心电变化的检出率发生量的飞越，还可揭示在仰卧状态下不会出现的心电变化，并协助分析这些变化与心率、日常生活、症状、体位等其他心电活动变化之间的关系，使心电图的临床应用提高到一个新的阶段。同时具有诊断可靠，方便简洁，对病人无损害等优点。

专利文献CN102485171A所公开的一种可记录超长时间(15天以上)体表动态心电图的贴附式记录系统，包括心电信号的获取、处理部分和存储部分。存储部分采用了TF(Trans-flash Card,或称作Micro SD Card)卡作为心电数据的存储设备。TF卡是一种常用于便携式消费类电子产品的存储设备，但如果用在长时间心电记录系统中，会导致如下的问题：降低系统集成度；降低数据安全性，病人心电数据丢失或被盗窃的可能性增大；产品毁坏的可能性提高。同时,该专利虽在标题中提及遥测，但全文并未涉及实现遥测的完整技术方案。

专利文献CN101879061A所公开的一种偶发性心脏病检测系统，包括心电采集放大电路，微处理器，数据存储器和数据传输装置。所述的存储器为flash存储器或SD卡，所述微处理器与数据存储器通过SPI接口连接。该专利通过循环记录仅能提供当前24小时的数据和事件，对超长时程的心电记录并未给出满意的解决方案。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可以无线传输心电数据的无线遥测超长时程心电记录系统。

本发明的上述目的是由如下技术方案实现的：一种无线遥测超长时程心电记录系统，由心电记录仪和数据接收模块组成，其中，所述的心电记录仪包括心电电极、心电信号放大模块、MCU控制模块、存储模块和数据传输模块，数据接收模块为外置设备，其中，所述的心电电极、心电信号放大模块、MCU控制模块和存储模块顺次电连接，数据传输模块分别与MCU控制模块和存储模块相连，数据传输模块设有无线射频器，数据接收模块设有与之相应的无线射频接收器，所述的无线射频器由MCU控制模块控制，用于实时传送心电图数据。 

在上述方案的基础上，所述的无线射频器和无线射频接收器，以2.4GHz-2.5GHz频段的RF射频收发电路作为核心器件，采用的调制格式为GFSK，采用的通信码率为2Mbps。

在上述方案的基础上，所述的无线射频器和MCU控制模块之间通过SPI接口通信。

在上述方案的基础上，所述的存储模块为Nand-flash存储器，数据传输模块设有Nand-flash存储器专用接口，数据接收模块设有数据读取器。

在上述方案的基础上，所述的Nand-flash存储器以SPI接口作为Nand-flash存储器专用接口，采用两块容量均为512MByte的存储器。

在上述方案的基础上，所述的数据读取器内置USB转SPI的接口转换芯片，数据读取器和心电记录仪之间通过SPI接口通信，数据读取器和计算机之间通过USB接口通信。

在上述方案的基础上，以所述的无线射频接收器为核心器件，并配以显示界面，作为无线射频接收终端，用来实时显示心电记录仪采集到的心电信号。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、功耗低。本发明中采用低功耗Nand-flash芯片作为存储器件，与TF卡存储方案相比，在系统功耗上具有明显的优势；

2、集成度高。本发明中采用Nand-flash芯片作为存储器件，可在一块电路板中实现心电采集和存储功能，相比之下，TF卡存储方案需要通过板外的TF卡完成存储功能；

3、操作性强。本发明利用转换模块完成数据读取，无需进行取卡和读卡操作，可有效地防止丢失或弄混存储卡，便于操作和管理；

4、应用领域广泛。本发明通过无线射频器实时发送采集到的心电数据到无线射频接收器，并通过显示设备实时显示心电信号，有利于及时评价患者的状态；

5、监测时间长，本发明实现持续30天的心电记录，临床诊断意义明显。

附图说明

图1是本发明的模块示意图；

图中标号说明：

1——心电记录仪；             11——心电电极；

12——心电信号放大模块；      13——MCU控制模块；

14——存储模块；              15——数据传输模块；

151——无线射频器；           152——Nand-flash存储器专用接口；

2——数据接收模块；

21——无线射频接收器；        22——数据读取器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

请参照图1为本发明的模块示意图：

如图1所示，一种无线遥测超长时程心电记录系统，由心电记录仪1和数据接收模块2组成，其中，所述的心电记录仪1包括心电电极11、心电信号放大模块12、MCU控制模块13、存储模块14和数据传输模块15，数据接收模块2为外置设备，其中，所述的心电电极11、心电信号放大模块12、MCU控制模块13和存储模块14顺次电连接，数据传输模块15分别与MCU控制模块13和存储模块14相连，数据传输模块15设有无线射频器151，数据接收模块2设有与之相应的无线射频接收器21，所述的无线射频器151由MCU控制模块13控制，用于实时传送心电图数据。

在上述方案的基础上，所述的无线射频器151和无线射频接收器21，以2.4GHz-2.5GHz频段的RF射频收发电路作为核心器件，采用的调制格式为GFSK，采用的通信码率为2Mbps。

在上述方案的基础上，所述的无线射频器151和MCU控制模块13之间通过SPI接口通信。

在上述方案的基础上，所述的存储模块14为Nand-flash存储器，数据传输模块15设有Nand-flash存储器专用接口152，数据接收模块2设有数据读取器22。

在上述方案的基础上，所述的Nand-flash存储器以SPI接口作为Nand-flash存储器专用接口152，采用两块容量均为512MByte的存储器。

在上述方案的基础上，所述的数据读取器22内置USB转SPI的接口转换芯片，数据读取器22和心电记录仪1之间通过SPI接口通信，数据读取器22和计算机之间通过USB接口通信。

在上述方案的基础上，以所述的无线射频接收器21为核心器件，并配以显示界面，作为无线射频接收终端，用来实时显示心电记录仪1采集到的心电信号。

心电记录仪1用于采集、处理、存储和发送心电数据；数据接收模块2用于接收心电记录仪中的心电数据，可将心电数据发送至计算机通过软件进一步处理；无线射频器151和无线射频接收器21实现心电数据的实时无线传输。

心电记录仪1采用单导测量方式，通过心电电极11与人体体表接触，心肌发生激动过程中所产生的微弱生物电通过心电电极11传送到心电信号放大模块12。

心电信号放大模块12，对心电电极11传送的心电信号进行运算放大和滤波。经过1000倍的放大后，微弱的心电信号会放大到适合AD转换的幅值；经过0.5-40Hz的带通滤波后，有效心电信号得以保留，噪声将被滤除。

MCU控制模块13内置12位AD转换模块和SPI接口，利用内置的AD转换模块对心电信号放大模块12传送的放大滤波后的心电信号进行AD转换，得到数字化的心电数据。MCU控制模块13对数字化的心电数据进行压缩等处理后，通过SPI接口传送到存储模块14。

存储模块14为Nand-flash存储器，并以SPI接口作为Nand-flash存储器专用接口152，采用两块容量均为512MByte的存储器，其容量足以存放30天以上的200Hz采样率，12位采样精度的心电数据。Nand-flash存储器根据MCU控制模块13的指令，存储心电数据至指定的地址，或根据数据读取器22的指令，读取指定地址中的心电数据后，传送给数据读取器22。

数据传输模块15，用于监控心电数据的连接状态。当数据接收模块2未连接到心电记录仪1时，数据传输模块15会输出高电平信号给MCU控制模块13，系统会工作在正常工作模式中，采集和存储心电数据；当数据接收模块2连接到心电记录仪1时，数据传输模块会输出低电平信号给MCU控制模块13，系统会工作在待机模式中，把存储模块14的读写权限交给数据接收模块2。

无线射频接收终端以无线射频接收器21作为核心器件，并配以显示界面，用来实时显示心电记录仪1采集到的当前的心电信号，无需连接计算机。

数据读取器22是用于读取心电记录仪1中存储的心电数据再传输至计算机。计算机中的软件利用Visual Studio环境，用C++语言编写。软件主要功能是读出心电记录仪中存储的数据，并根据用户指令，把心电数据存储到计算机的指定路径。

Nand-flash存储器是Flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。基于上述的特点，Nand-flash存储器作为长时间心电记录系统的存储设备具有很高的匹配度。考虑到贴附式心电记录系统要求的产品尺寸很小，本发明中采用了SPI接口为通信接口的串行低功耗Nand-flash芯片。

SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，是一种常用的工业标准总线，它可以使主机与各种外围设备以串行方式进行通信以交换数据。SPI接口为高速的全双工通信方式，通信原理简单易用，结构简单易于布局，能为电路板设计节省空间。

本实施例紧贴病人，便携设计降低佩戴不适感受，在不影响患者正常工作生活的前提下,可以长期观察患者的实时心电图，通过无线射频器151实时发送采集到的心电数据到无线射频接收终端，并通过显示设备实时显示心电信号，有利于医生及时分析评价患者的状态。在偶发性心血管疾病的监测上具有不可取代的意义。同时其能够快速反应与血流动力学障碍相关的心悸。房颤消融治疗后，随观察时间延长，房颤的复发率理论上成如下渐近曲线，即观察时间越长，复发临床事件越多。临床上，如不明原因晕厥、停搏等心律失常异常事件都符合此规律。

本实施例具有功耗低、集成度高、操作简便等特点，可以存储至少30天的连续心电数据，通过小型的数据读取器22就能方便地在计算机上读取和保存心电记录仪1中的心电数据，通过无线射频接收终端可以显示实时的心电信号。

Claims (7)

1.一种无线遥测超长时程心电记录系统，由心电记录仪（1）和数据接收模块（2）组成，其中，所述的心电记录仪（1）包括心电电极（11）、心电信号放大模块（12）、MCU控制模块（13）、存储模块（14）和数据传输模块（15），数据接收模块（2）为外置设备，其特征在于：所述的心电电极（11）、心电信号放大模块（12）、MCU控制模块（13）和存储模块（14）顺次电连接，数据传输模块（15）分别与MCU控制模块（13）和存储模块（14）相连，数据传输模块（15）设有无线射频器（151），数据接收模块（2）设有与之相应的无线射频接收器（21），所述的无线射频器（151）由MCU控制模块（13）控制，用于实时传送心电图数据。

2.根据权利要求1所述的无线遥测超长时程心电记录系统，其特征在于：所述的无线射频器（151）和无线射频接收器（21），以2.4GHz-2.5GHz频段的RF射频收发电路作为核心器件，采用的调制格式为GFSK，采用的通信码率为2Mbps。

3.根据权利要求2所述的无线遥测超长时程心电记录系统，其特征在于：所述的无线射频器（151）和MCU控制模块（13）之间通过SPI接口通信。

4.根据权利要求1所述的无线遥测超长时程心电记录系统，其特征在于：所述的存储模块(14)为Nand-flash存储器，数据传输模块（15）设有Nand-flash存储器专用接口（152），数据接收模块（2）设有数据读取器（22）。

5.根据权利要求4所述的无线遥测超长时程心电记录系统，其特征在于：所述的Nand-flash存储器以SPI接口作为Nand-flash存储器专用接口（152），采用两块容量均为512MByte的存储器。

6.根据权利要求4所述的无线遥测超长时程心电记录系统，其特征在于：所述的数据读取器（22）内置USB转SPI的接口转换芯片，数据读取器（22）和心电记录仪（1）之间通过SPI接口通信，数据读取器（22）和计算机之间通过USB接口通信。

7.根据权利要求1所述的无线遥测超长时程心电记录系统，其特征在于：以所述的无线射频接收器（21）为核心器件，并配以显示界面，作为无线射频接收终端，用来实时显示心电记录仪（1）采集到的心电信号。