9种不同类型心电监护仪的设计方案,包括便携式、远

心电监护仪设计心电监护仪的设计实验QYK 电子信息工程温州医科大学一、系统功能要求1、设计一个标准导联的心电信号采集、处理和显示系统。

2、能记忆当前时刻前若干秒的数据，由设计者确定参数。

3、数据回放和打印功能。

4、软件数字滤波，计算瞬时心率，并在LCD12864液晶显示器上显示出来。

5、报警参数设计，通过软件实现当心率输入大于某个固定值时，报警装置工作。

二、总体论证（1）总体方案确定心电信号作为心脏电活动在人体体表的表现，信号一般比较微弱，幅值范围0.5-5mV，带宽0.05-100Hz，因此极易受环境影响。

在采集的心电信号中，常常掺杂着各种干扰，这些来源于心脏以外的干扰信号会使心电信号在周期和形态上发生畸变，噪声严重时可完全淹没心电信号。

为了正确进行测量、波形识别和病征诊断，就必须抑制这些干扰。

而抑制干扰的主要方法是通过各种滤波器进行滤波。

考虑到心电信号的幅值很低，不能使AD芯片正常采样，因此就必须放大体表的心电信号。

最后将经过滤波、放大、AD转换后的信号输入到单片机中进行处理，得到并显示人体的生理参数。

1.采样方法选择一般临床上使用的心电采集分为胸导联和肢体导联，其中又以肢体导联最为普遍。

肢体导联分为标准导联Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和加压单极肢体导联aVR、aVL、aVF。

标准导联为双极肢体导联，反映其中两肢体之间电位差变化。

而加压单极肢体导联属单极导联，基本上代表检测部位电位变化。

本系统将选取标准导联的三种导联作为心电监护仪的采样方式。

2.系统组成本系统主要由模拟部分和数字部分组成。

在模拟部分中考虑到心电信号的微弱和易受干扰等特点，在设计系统组成时便不得不考虑到对信号的优化和处理，所以在信号采集和处理是本部分的重要环节。

首先，由于心电信号只有0.5-5mV，远远低于AD采用的幅值范围。

因此需将采集的信号进行放大，为了减少噪声且增加共模抑制比，此单元采用常见的分级放大。

同时因为电极是直接与皮肤接触的，基于安全考虑，将在前级放大和后级放大之间用光耦器件进行隔离，保证了测量者的人身安全。

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。

心电监护的应用和分类
心电监护是一种常见的医疗技术，它可以实时监测心脏电活动，对心脏病的诊断和治疗起到重要作用。

按照不同的应用场景和技术特点，心电监护可以分为以下几类：
1. 传统心电监护：传统的心电监护主要应用于医院内的急诊、重症监护和手术室等场景。

这种监护方式一般采用导联贴在患者胸部，通过心电图机器实时记录心电信号，并进行数据分析和处理。

2. 家庭心电监护：随着移动互联网和智能设备的发展，家庭心电监护逐渐成为了一种趋势。

这种监护方式一般采用便携式心电仪，可以随时随地对患者的心电信号进行监测和记录，为患者提供更加便捷的医疗服务。

3. 远程心电监护：远程心电监护主要应用于一些偏远地区或者无法到达医院的患者。

这种监护方式通过互联网技术实现医生对患者心电信号的远程监测和诊断，为患者提供更加全面和便捷的医疗服务。

4. 心电信号分析：除了实时监测患者的心电信号外，心电监护还可以对心电信号进行分析和处理，以辅助医生进行诊断和治疗。

例如，心电信号可以用于检测心律失常、心肌缺血、心肌梗死等心脏病的病情，为医生提供更加准确的诊断依据。

总之，心电监护作为一种重要的医疗技术，具有广泛的应用场景和技术特点。

未来随着人工智能和大数据技术的发展，心电监护将为患者提供更加智能化和个性化的医疗服务。

心电监护仪心电监护仪是一种常见的医疗设备，用于监测和记录心脏的电活动，旨在帮助医生诊断和治疗心脏疾病。

随着科技的发展和医疗需求的增加，心电监护仪在临床应用中发挥着重要的作用。

本文将从心电监护仪的基本原理、分类、功能、应用领域和发展趋势等方面进行介绍。

一、心电监护仪的基本原理心电监护仪的基本原理是利用电极将来自心脏的微小电信号转换为可视化的图形或数字形式，以便医生分析与诊断。

心脏的电信号主要来源于心脏肌肉的兴奋与传导，通过电极的贴附，可以检测心脏各个部位的电信号。

这些电信号经过放大、滤波等处理后，可以显示在心电图上，以供医生分析病情。

二、心电监护仪的分类心电监护仪根据其使用场景和功能特点，可以分为多种类型，如床旁心电监护仪、便携式心电监护仪、动态心电监护仪和远程心电监护仪等。

床旁心电监护仪通常设置在医院病房、急诊科和重症监护室等地，用于监测患者的心电情况。

便携式心电监护仪体积小巧、操作简便，可方便患者随身携带，日常监测心脏状况。

动态心电监护仪可以进行长时间的心电监测，有助于诊断不稳定的心律失常等疾病。

远程心电监护仪则通过无线传输技术，实时将心电图数据传输给医生，方便远程诊断与指导。

三、心电监护仪的功能心电监护仪的主要功能包括心电图测量、心律分析、报警提示和数据存储等。

心电图测量是心电监护仪的基本功能，可以对患者的心电信号进行采集和显示。

通过心律分析功能，医生可以判断患者的心脏情况是否正常，是否存在异常心律、心脏肌肉缺血等问题。

在患者心电信号异常时，监护仪会发出报警提示，医生可以及时采取措施。

心电监护仪还可以将心电数据进行存储，方便医生反复查阅和分析。

四、心电监护仪的应用领域心电监护仪广泛应用于各个医疗领域，特别是心内科、急诊科和心电图室等部门。

心内科医生可以通过心电监护仪来诊断各类心律失常、心脏缺血、心肌炎等疾病。

在急诊科，心电监护仪可以快速判断患者是否存在严重心脏问题，并采取相应的抢救措施。

心电图室则通过心电监护仪的数据存储与分析功能，帮助医生评估患者的病情发展。

图1 系统总体设计框图图2 输入缓冲电路+前置放大电路
2014.9
305842
57
范围为0.05-100Hz，频谱能量主要集AD620具有如下特点：
(1)AD620低成本高精度、输入在8-l0倍，防止前置放大电路出现饱和现象。

本系统是在l、8引脚之间接
(2)
(4)
图3 滤波电路图4 后级放大电路
2.3 后级放大电路设计
由于心电信号放大器总的电压放大倍数要求1000倍，前置级放大倍数为10，所以后级放大器的电压放大倍
如图4所示，放大倍数：
Au=1+2
1
R
R
=101 (9) 2.4 电平抬升电路设计
图5 电平抬升电路图
图6 施密特触发器电路
图7 系统软件流程图图8 不同滤波器的处理结果
图9 一个周期的ECG信号
的编写，在液晶上获得如图9所示的心电信号。

便携式心电监护系统的设计与解决方案心电图(ECG)是心脏疾病诊断的重要手段。

常规心电图是病人在静卧情况下由医院的心电图仪记录的短时间心电活动，由于心脏病发作带有很大的偶然性和突发性，所以在非发作期做常规心电图检查获取疾病信息的几率很低。

因此，将心电监护从病床边、医院内扩展到家中，实现实时远程监护具有重要的现实意义。

互联网尤其是无线网络的迅速普及促使嵌入式技术应用的条件日趋成熟，此外，心电监护对心脏病诊断的重要性也使得远程监护也具有现实的可能性。

本文主要研究并设计了一套实用的便携式移动心电监护系统。

通过该系统可以随时随地将患者的心电信号通过GPRS网络无线发送到设在医院的PC机上，或者将心电数据先存储在本系统中，然后再通过USB实现高速回放。

一、系统的总体设计本文所设计的便携式移动心电监护系统由心电监护仪、通信网络和监护中心三部分组成(如图1所示)。

其工作过程如下：图1：便携式心电监护系统总体框图。

心电监护仪由患者随身携带，通过粘贴式电极可随时采集用户的心电数据，并进行放大、滤波、A/D转换，然后存储到串行闪存中。

当存储一定时间的心电数据后，可以通过GPRS 无线上网，利用无线网络将数据传送给位于监护中心的上位机。

也可通过USB直接连接到上位机，进行本地高速回放。

本文将重点介绍心电监护仪的设计。

由于是便携式设备，所以设计时必须考虑尽量降低功耗、体积和成本。

经过反复地分析比较，最终决定采用Z-World公司的工业级控制芯片Rabbit3000微处理器作为心电监护仪的主芯片。

尽管Rabbit3000是8位微处理器，但其内存空间可达1M，主频可达22M。

它具有丰富的接口资源，共有40条并行I/O口线(与串行口共用)。

此外，该器件的功耗非常低，处理器时钟可由32.768KHz振荡器驱动，并将主振荡器断电。

此时电流约为100μA，而处理器仍能保持每秒10,000条指令的执行速度。

二、系统硬件设计在进行总体硬件设计时，以Rabbit3000高性能微处理器为核心，利用外部接口扩展了512K 的并行Flash和512K的SRAM，存储空间达到1M，并扩展了USB接口。

便携式心电监护仪设计
一、现有研究现状
自20世纪80年代以来，心电监护仪一直是心血管疾病检测和诊断的
基础设备，在心血管研究领域中发挥着重要作用。

然而，人们对心电监护
仪设备不断改进和升级，使其更紧凑、轻便，方便携带，同时也有助于提
高设备功能和精度，从而使其应用场景更加广泛。

研究表明，目前的心电监护仪通常使用现有设备中的传感器，用于检
测心电活动，并在电极板上录制和分析心电图。

然而，由于器件的体积大，成本高，分析准确度低，设备的可移动性不强，使得心电监护仪在移动医疗、家庭监督以及便携式心电图等方面仍存在一定的不足。

二、设计目的
本设计旨在研发一种新型的、具有更强移动性、功能更强的便携式心
电监护仪，以更有效、更精确地检测心电图并分析诊断，从而改善病人的
健康管理水平。

三、设计参数
新型心电监护仪采用更新的传感器设计，具有更高的准确率和灵敏度，能够更准确地获取心电图信号。

设备采用小型化芯片，能够支持更多样化
的计算机技术，以实现心电图信号处理和数据传输。

具有远程诊断功能的便携式心电监护系统的设计根据我国的现状,我国即将进入老龄化的时代,老年人是心脏疾病的高发人群,并且心脏疾病在潜伏期不易被察觉。

心电图可以实时反映心脏的状态,然而医院的心电监护仪的体积比较大,使用价格比较昂贵,现在的一些便携式心电监护系统抗噪性能较差,缺少检测异常心电的功能,目前市场上急需一种便于携带并且能实时对心脏进行监测的系统。

本文设计一种具有远程诊断功能的便携式心电监护系统,本系统由下位机硬件平台、手机端和远程诊断平台三部分组成。

选用DSP芯片作为便携式心电监护系统下位机硬件平台的主控芯片。

围绕DSP芯片设计硬件电路,其中包括:主控单元电路、液晶模块电路、通信模块电路、心电信号采集模块电路。

心电信号在采集过程中,受到基线漂移、肌电干扰和工频干扰等噪声的影响,严重影响后期对心脏功能的诊断。

本文通过经验模态分解法对心电信号进行分解,再分别与FIR带通滤波器和小波阈值滤波相结合去除噪声,进而得到比较纯净的心电信号。

然后对心电信号的特征值进行提取,对QSR波群定位使用自适应阈值差分法,本算法时效性相对较高,对P波与T波也进行了定位。

将得到的数据与异常心电图的特征值进行对比,进而可得出初步的诊断结果。

将心电数据以及初步诊断结果在下位机显示屏上进行显示,同时可以通过通信模块将其发送到手机端,再由互联网将实时心电数据上传到远程医生诊断平台,可由专业医生为用户进行诊断。

该系统具有体积小、成本低和运算性能高的特点,因此它具有一定的实际应用价值。

便携式心电监护仪的硬件设计随着科技的进步和医疗设备的发展，便携式心电监护仪在临床医疗和家庭健康监护中发挥着越来越重要的作用。

本文将详细介绍便携式心电监护仪的硬件设计，包括传感器、数据采集器和显示器等关键部分的构成及设计思路。

在便携式心电监护仪的硬件设计中，首先要考虑的是传感器部分。

传感器负责采集心电图信号，为了准确地捕捉心电图波形，通常采用生物电传感器。

这种传感器基于电生理原理，能够将微弱的生物电信号转换为电压信号。

为了降低噪声干扰，一般采用差分信号输入的方式，提高信号的抗干扰能力。

数据采集器是便携式心电监护仪的另一个重要组成部分。

它负责将传感器采集的模拟信号转换为数字信号，并对数据进行处理。

为了实现这一功能，数据采集器通常采用模数转换器（ADC）对输入的模拟信号进行采样和量化。

数据采集器还需要具备一定的数据处理能力，以便对采集到的数据进行预处理，如滤波、放大等操作。

显示器是便携式心电监护仪的另一个关键部分。

它负责将处理后的心电数据以图形或数字的形式显示出来，方便用户读取。

为了使显示器更加轻便且省电，通常采用液晶显示屏（LCD）或电子墨水显示屏（E-ink）。

这些显示器不仅具有低功耗的优点，还能够实现较高的显示效果，为使用者提供清晰、直观的心电数据。

便携式心电监护仪的硬件设计需要充分考虑传感器的选择与布局、数据采集器的性能参数以及显示器的显示效果和功耗等因素。

在保证准确、稳定的心电监测基础上，还需注重设备的便携性和耗电情况，以满足不同临床需求和家庭监护的需要。

未来的便携式心电监护仪将在硬件和软件设计上继续优化和创新。

硬件方面，随着传感器技术的不断发展，未来的心电监护仪将采用更加灵敏、精确的生物电传感器，提高心电图的分辨率和准确性。

随着集成度的提高，未来的心电监护仪将趋向于小型化、轻便化和多功能化，以便于携带和操作。

软件方面，未来的心电监护仪将采用更加智能化的数据处理技术，如机器学习、深度学习等，对心电数据进行自动分析和诊断。

目录1 引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3 研究现状 (2)2 心电监护仪的医学基础 (5)2.1 人体心电信号的产生机理 (5)2.2 体表心电图及心电信号的特征分析 (5)2.2.1 心脏电传导过程分析 (5)2.2.2 心电信号时域特征分析 (5)2.3 心电电极和导联体系分析 (7)2.3.1 电极选择 (7)2.3.2 心电信号导联体系分析 (7)2.4 心电的信号特点 (9)2.5 信号采集电路的设计要求 (9)3 心电监护仪的方案及硬件电路设计 (11)3.1 设计要求 (11)3.2 设计方案 (11)3.3 硬件电路设计 (11)3.3.1 前置放大电路 (11)3.3.2 高通滤波电路 (13)3.3.3 后级放大电路 (13)3.3.4 低通滤波电路 (15)3.3.5 50Hz陷波电路 (16)3.3.6 电流放大电路 (16)3.3.7 单片机供电电路 (17)3.3.8 信号偏置电路 (17)3.3.9 单片机外围电路 (18)4 单片机程序设计 (23)4.1 单片机开发软件及编程语言简介 (23)4.2 主程序设计 (23)4.3 中断服务程序 (25)5 上位机程序 (27)5.1 控件添加方式 (27)5.2 MSComm 控件使用说明 (29)5.3 主程序设计 (31)6 调试过程及结果 (33)6.1 调试所需的仪器设备 (33)6.2 调试过程与内容 (33)6.2.1 断电调试 (33)6.2.2 上电调试 (33)6.3 调试结果 (34)6.4 结果分析 (35)7 结论 (36)8 展望 (37)附录A 总电路图 (38)附录B PCB版图 (39)附录C 单片机程序代码 (40)附录D 上位机程序代码 (44)参考文献 (46)致谢 (47)1 引言1.1 研究背景心脏是人体血液循环的动力泵，心脏搏动是生命存在的重要标志，心脏搏动的节律也是人体生理状态的重要标志之一。

心电仪产品设计方案模板一、引言心电仪是一种用于监测心脏电活动的医疗设备，广泛应用于临床诊断、健康管理等领域。

本文旨在制定一个心电仪产品的设计方案，以满足市场需求和用户期望。

二、市场分析1. 市场规模和增长趋势根据市场调研数据显示，心电仪市场呈现出持续增长的趋势。

随着人们对健康意识的增强以及老龄人口的增加，心电仪作为一个重要的医疗设备将持续受到市场的关注和需求。

2. 市场竞争态势目前心电仪市场上存在着众多的竞争对手。

这些对手在产品功能、易用性、价格等方面都有各自的优势和特点。

我们需要通过研发出具有差异化竞争优势的产品来赢得市场份额。

三、产品定位1. 目标用户我们的目标用户主要包括医院、诊所、家庭用户等。

针对不同的用户需求，我们需要开发出多款不同规格和功能的心电仪产品。

2. 核心竞争力我们的产品将注重在产品设计上的创新和用户体验的提升。

通过引入先进的测量技术和人性化的界面设计，我们的产品将具有较高的精确度和易用性，提供更好的用户体验。

四、产品设计要求1. 测量精度心电仪作为一种医疗设备，其测量精度至关重要。

我们将追求尽可能高的精度，确保能够提供准确可靠的心电测量结果。

2. 数据传输与存储我们的产品应支持数据的传输和存储功能，方便用户随时查看和管理心电数据。

可以通过蓝牙、USB接口等方式与智能手机、电脑等设备进行数据传输。

3. 设备便携性在产品设计上，注重产品的便携性是很重要的。

我们的产品应具备小巧、轻便的特点，方便用户携带和使用。

4. 用户界面设计用户界面设计应简洁明了，符合人机工程学的原理，确保用户可以轻松操作并获得所需信息。

五、产品技术方案根据以上的产品需求，我们将采取以下技术方案来设计心电仪产品：1. 采用先进的信号处理算法，提高测量精度和抗干扰能力。

2. 配备高质量的传感器，确保信号采集的准确性和稳定性。

3. 引入蓝牙和USB接口，实现与其他设备之间的数据传输。

4. 设计紧凑轻便的外观，方便携带和使用。

便携式心电监护仪的设计续岭岭;杨景常;郝明刚【摘要】根据社区医疗监护的发展趋势,设计了一款基于嵌入式系统的便携式心电监护仪.以MSP430单片机为核心处理器,将采集到的心电信号经心电采集电路的处理后,通过液晶实时显示心电波形和相关数据.以SD卡作为数据存储设备,通过ZigBee无线通信设备进行数据传输.该设计充分利用了MSP430单片机功耗低、体积小的优势,将其应用在社区心电监护系统中,为社区医疗和家庭监护提供了一种有效的解决方案.%According to the development tendency of community medical monitoring system, a portable ECG monitor based on em-bedded system was introduced. The MSP430 was used as the core processor, collection of ECG signals was processed through the ECG circuit, wave form and relevant data were displayed on the LCD in real - time, and SD card was employed as the data storage device. All the data were transferred through the Zigbee wireless telecommunication device. The monitor takes full use of the advantages of the MSP430, which is low in power consumption and small in volume, has wide application in community ECG monitoring system, and provides an effective solution to community medical care and home monitoring.【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(031)002【总页数】5页(P50-53,57)【关键词】监护仪;MSP430;心电采集;ZigBee;社区医疗;嵌入式系统【作者】续岭岭;杨景常;郝明刚【作者单位】西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TP216随着老龄化的到来、人们生活质量的改善以及健康观念的变化，HHCE(home health care engineering)在我国突显出广阔的发展前景。

专利名称：一种便携式心电监护仪专利类型：实用新型专利
发明人：钟健
申请号：CN201320059111.0
申请日：20130203
公开号：CN203089110U
公开日：
20130731
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种便携式心电监护仪，包括监护仪主体和可活动的显示框架，所述显示框架上设有液晶显示屏，所述显示框架底部连接监护仪主体，所述监护仪主体前方顶部设有按钮，所述监护仪主体右侧设有电源按钮，所述监护仪主体底部设有盒体，所述盒体两侧设有导轨，所述监护仪主体前方设有拉手，所述监护仪主体后方顶部开设有凹槽，所述凹槽与显示框架配合安装，由于监护仪主体后方顶部开设有凹槽，通过凹槽内设置旋转连接件，使凹槽与显示框架配合安装，其结构简单，诊断可靠，方法简便，分类合理，且便于携带等优点。

申请人：深圳市金瑞凯利生物科技有限公司
地址：518000 广东省深圳市福田区皇岗北路彩电工业区工业厂房402栋第六层西北
国籍：CN
代理机构：小松专利事务所
代理人：洪善信
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