基于ZigBee的胎兒心電社區(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究

李帥三，李佳，劉剛

牡丹江醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院 電工電子教研室，黑龍江 牡丹江 157011

基于ZigBee的胎兒心電社區(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究

李帥三，李佳，劉剛

牡丹江醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院 電工電子教研室，黑龍江 牡丹江 157011

由ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將采集到的胎兒心電信號以射頻方式發(fā)送和接收，再利用軟件MATLAB將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示。該系統(tǒng)實現(xiàn)了社區(qū)內(nèi)胎兒心電的遠(yuǎn)程無創(chuàng)監(jiān)護(hù)，社區(qū)醫(yī)療人員可直觀地實時監(jiān)測胎兒的心電。

胎兒心電；ZigBee；MATLAB；社區(qū)監(jiān)護(hù)

胎兒監(jiān)護(hù)是目前保障產(chǎn)期孕婦和胎兒安全、實現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育的重要手段[1]。隨著社會對母嬰健康和安全，以及對其他生理信號的實時監(jiān)護(hù)的要求日益提高，一種以預(yù)防為主、以社區(qū)醫(yī)療為中心的新型的醫(yī)療模式——社區(qū)醫(yī)療監(jiān)護(hù)應(yīng)運(yùn)而生。本設(shè)計以此為基礎(chǔ)，來實現(xiàn)胎兒心電信號的實時遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

1 設(shè)計簡介

本設(shè)計包括胎兒心電信號采集及發(fā)送和社區(qū)監(jiān)護(hù)兩部分。其中，信號采集及發(fā)送的電源均由一節(jié)5號電池提供。

2 胎兒心電信號采集的設(shè)計

由供電電路、信號采集及處理電路和ZigBee無線發(fā)送3個部分構(gòu)成。

2.1 供電電路

供電電路采用AH805升壓模塊，當(dāng)輸入為1.5V電壓時，可輸出+5V電壓，供給信號采集及處理。我們再添置一個分壓電阻，還可得到+3V的電壓，供給ZigBee無線發(fā)送電路[2]。

2.2 信號采集及處理

用氧化銀無源電極分別在母親胸部和腹部取兩路信號，由于胎兒的心電信號比較弱，而母親腹部的干擾信號復(fù)雜，前置放大我們用AD620的三運(yùn)放儀表放大器[7]。這樣，可以使輸人阻抗高，共模抑制比高，滿足了前置放大的要求。輸出的信號中還夾雜著不少干擾，因為胎兒心電信號的頻率在0.05～100Hz之間，所以還需要高通和低通濾波。分別以0.03Hz和100Hz為截止頻率[9]，并在其間設(shè)置有源雙T濾波器來抑制50Hz的工頻干擾，再經(jīng)過主放大電路，即可得到胎兒的心電信號[3]。

圖1 信號采集及處理流程圖

2.3 ZigBee無線發(fā)送

發(fā)送部分我們用ZigBee系列產(chǎn)品中的CC2430，其具有最新的SmartRF 03技術(shù)，接收和發(fā)送時電耗僅需25～27mA，只需配備很少的部件就能實現(xiàn)發(fā)送和接收,傳輸速率可達(dá)到250 Kb/s。將采集到的胎兒心電信號輸入到CC2430，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再通過射頻的方式，把轉(zhuǎn)換后的信號發(fā)送至社區(qū)監(jiān)護(hù)的接收端[10]。

3 社區(qū)監(jiān)護(hù)的設(shè)計

信號的接收仍用CC2430來實現(xiàn)，輸入到計算機(jī)。在計算機(jī)上利用軟件MATLAB（Matrix Laboratory）作為技術(shù)平臺，把采集到的胎兒心電信號進(jìn)行處理并使其可視化[4]（見圖2）。

圖2 胎兒心電信號

4 結(jié)語

本設(shè)計把胎兒心電信號的檢測和ZigBee無線傳感器技術(shù)結(jié)合起來，并利用MATLAB實現(xiàn)了胎兒心電信號的實時遠(yuǎn)程無創(chuàng)監(jiān)護(hù)[6]。另外，本設(shè)計還可以與其他生理信號的檢測電路集成，完成生理多參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，為社區(qū)遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)提供了一種新的思路[8]。

[1] 姜佩杰,吳水才,賈文娟,等.胎兒心電信號的提取及遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(3):67-69.

[2] 申廣浩,劉娟,路麗華,等.睡眠呼吸暫停綜合征遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計 [J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2010,31(6):16-19.

[3] 王家達(dá),劉祖望.基于S3C2410的無線胎兒心電監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計[J].中國醫(yī)療器械雜志,2007,31(1):30-33.

[4] 曾山,陸堯勝,代軍弟,等.基于MATLAB胎兒心電實時顯示[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2007,22(3):21-22.

[5] 賈文娟,白燕萍,繩秀君,等.生理多參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2009,24(8):76-78.

[6] Edmond Zahedi,et al.Applicability of adaptive noise cancellation to fetal heart rate detection using photoplethysmography[J]. Computers in Biology and Medicine,2008,38(1):31-41.

[7] Farshid Soheili Najafabadi,et al.Fetal heart rate monitoring based on independent component analysis[J].Computers in Biology and Medicine,2006,36(3):241-252.

[8] 楊謙,何明霞.我國醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)的最新進(jìn)展[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2006,27(8):38-39．

[9] A Khaled.Extraction of Fetal Electrocardio-gram Using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems[J].IEEE Trans.Biomed Eng, 2007,54(1):59-68.

[10] CARLO S,GIULIA B,CAMILLO P.Fetalmagnetoca diographic signals extracted by'signal subspace'blin source separation[J].IEEE Trans.Biomed.Eng.,2005,52(6):1140-1142.

Fetal Electrocardiogram Community Remote Monitoring System Research Based on ZigBee

LI Shuai-san, LI Jia, LIU Gang
Electrical and Electronic Department, Mudanjiang Medical University Medical Imaging College,Mudanjiang Heilongjiang 157011, China

Via ZigBee wireless network technology, transmit and receive the colleceed fetal electrocardiogram signals in radioactive way. Then use the MATLAB software to tackle and display the receipt data. This system realizes the remote hurtless monitoring of community fetal electrocardiogram. Community medical staff can directly monitor fetal electrocardiogram in time.

FECG;ZigBee;MATLAB;community surveillance

TP277

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.06.043

1674-1633(2011)06-0111-02

2011-01-28

作者郵箱：stef1596321@163.com