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在这项工作中,我们描述了无线传输功能(蓝牙和GSM/GPRS),以及为移动设备的实时可视化工具都心电图的采集模块的实现。
其结构如下。
在下面的部分系统的分析,对采用的技术和开发环境进行了描述。
在第三节和第四节的硬件和软件将实施详细解释。
最后的结果与原型一起的结论都显示在第五节。
二、系统描述
该系统由三个模块组成:
病人的采集和处理器板(PAP-BT)的,PC控制器(MCU-
PC)的医疗控制单元,和移动电话(MCU-MP)的医疗控制单元。
(图一)
该MCU-
PC模块是一个用户界面,能模拟心电监护仪和提供了以下功能:
与PAP-BT,心电图连接和可视化,数据存储,和GSM/GPRS通信的蓝牙通信。
该应用程序运行在的任何配有蓝牙和Java虚拟机的移动电话或PDA的移动终端上。
它的用户界面允许与其他设备,进行心脏信号和实时数据信号的可视化通信。
该采集模块由一个生物电放大器,一个带通滤波器,微控制器和蓝牙芯片的无线传输。
a、选定技术
我们选择蓝牙作为传输协议,因为它是最商业化的移动设备中使用。
它是一种短距离的技术,允许安全,可靠的通信,并且有一个普遍接受的标准。
在发展中国家在移动设备,我们使用的J2ME,一个面向Java平台的小型嵌入式图形和有限制的计算资源设备的应用程序。
为PC设计的应用程序是在J2SE,它允许从底层的操作系统抽象开发,并提供了众多串行通信库,蓝牙等。
b、开发环境
规范,设计和采集模块的实施使用的是OrCAD,P-CAD[14]yMPLABIDE中。
Java应用程序的开发使用的是Eclipse环境。
在Docklight仿真工具是用来测试所有串行通信。
在J2ME的无线工具包允许执行小设备,如移动电话应用试验。
三、硬件描述
我们的PAP-BT电信设备由多个功能模块。
(图2)
a、传感器
在我们的心电监护系统中采用三个电极。
被采集的信号由Einthoven双极导线首次传输(图3)。
通常,电极正极在我的左臂(LA)和电极负极在右侧手臂(RA),测量两臂之间的电位差。
在这个和其他两个肢体导联,右腿上的电极作为记录的数据的参考电极。
b、生物电放大器
典型的心电采集值低的传感器(值为1至3毫伏)要求放大器的增益是1000,在0,05和200赫兹的带宽之间和大于110分贝或更大的的共模抑制比使用。
b、信号调理
该模块包括通滤波器,以消除元件和高频噪音的。
c、心电监护系统中信号的数字
一个PIC16F876微控制器用于模拟到数字的转换。
这个装置是成本低(5€),8位CMOS闪存单片机在RISC10位的多通道的模拟数字转换器技术为基础。
它的信号的频率可以达到200赫兹,所以我们选择一个500
Hz的采样频率与一个8位微控制器通过的决议规定。
扩展到12位,以满足远程信息处理紧急服务的要求[17]并且通过选择一个12位转换器的微控制器前进。
d、蓝牙无线传输
蓝牙模块使用了BISMII的EZURIO[18](图4)芯片。
无论是微控制器和蓝牙芯片都参与了这一进程。
数据包包含信号信息发送到芯片,用他们的USART的接口模块。
通过蓝牙连接到PAP-BT模块的任何设备可以因此实时获得它们。
三、软件说明
该软件开发可以分为两个层次:
与微控制器相关的低层次的软件,和在PC和移动电话中应用的高层次软件。
a、低层次的软件:
微控制器
微控制器已被编程后可以实现下列功能:
采集和数字化心电信号,建立并连接到蓝牙手机和发送数据。
蓝牙模块允许提供一种通过AT级的API通信,从而通过完整的蓝牙协议栈彻底释放程序员。
微控制器所采取的步骤可以分为以下几个阶段:
i)蓝牙配置初始化:
设备设置为可见,认证功能被激活,串行通信服务被激活,它被分配一个名称为“试验心电监护系统“中。
此名称将显示在移动电话中,它连接到PAP-BT模块。
ii)开始提供搜索服务“SPPTestECG“设备。
这项服务将使我们能够监测病人的心电图。
iii)一旦连接到移动设备时,发送包含信号的类型和大小的数据包。
发送的数据包中有100心电监护系统中值的大小。
每2毫秒发送五个数据包。
b、医疗控制单元:
移动电话
用于嵌入式设备,如手机或掌上电脑,应用程序提供了通过蓝牙端口名为“SPPTestECG“服务的SPP设备,能够允许我们用于实时监察病人的心电监护系统中。
该申请已开发使用的嵌入式设备,J2ME的Java平台。
蓝牙通讯的编程使用蓝牙API(符合JSR82)。
二进制文件获得使用J2ME无线工具包。
若要从PAP-BT模块这项服务,用户应该选择“BTMovilECG“在手机的应用。
我们的软件服务SPP在URL封装,将显示可用的服务类型蓝牙设备,以及设备的类型提供的服务。
四、医疗控制单元:
个人电脑。
这个应用程序监控病人的心电信号,接收他们的数据和可视化,如果用户需要它则存储他们。
它也允许与其他嵌入试移动设备的通信。
此工具的可能应用是在一个接收心电图数据的医院急症室。
用户界面显示,如果图5。
该应用程序是基于J2SE平台开发的。
对于无线的通信我们已经使用Java蓝牙通信协议栈。
通过用户界面,用户可以观察到的实时心电信号。
它的应用程序具有以下功能:
•通讯与通过蓝牙的采集模块
•心电可视化
•心电储存
•心电信号发送到其他设备。
•登录窗口将可视化所有发生的事件。
五,结果
采集,处理和蓝牙传输模块(APA-
BR)的设计,并在5×
4厘米原型(图6)实现。
被采集的信号通过第一个Einthoven双极导线。
其他多个电极的使用已被考虑纳入设计。
蓝牙通信已经进行了成功(图7)。
六、结论
我们已经制定了一个采集和可视化心电图的移动设备系统,成本低,易于为病人安装,对这方面知识陌生的医生也一样。
它的设计可以很容易地更新和技术的进一步发展以提供更多的信息系统。
结合技术,如蓝牙和GSM/GPRS,都为计算机和移动设备的软件工具开发协议实现了大范围的应用场景。
未来的研究包括连接PC的应用程序到医院数据库,心电的信号,自动检测硬件处理的病症。
鸣谢
这项工作是在IM3的(G03/185)研究网络的西班牙机关Fondode
InvestigacionesSanitarias框架开发。
WirelessECGbasedonBluetoothprotocol:
designandimplementation.
Abstract-Thedesignofportablesystemsforremotemonitoringofcardiacactivityisoneofthemostimportantfieldsintelemedicineandtelecare.Inthispaperwepresentalowcost,portablesystemwithwirelesstransmissionforrealtimeECGacquisition,archivingandvisualizationbothinamobilephoneandaPC.WehaveimplementedtheacquisitionmoduleandthevisualizationtoolforthemobiledeviceandthePC.
I.INTRODUCTION
Mobiletelemedicinesystemsarebecomingmoreimportantallthetime,especiallyinthecareofpatientsthatareisolatedortravelling,farfromareferencehospital.Thesesystemsmustbeembeddedinlowcost,smalldeviceswithlowpowerconsumption,andshouldhaveaninterfacethatisusablebythepatient.
IncorporatingtechnologiessuchasBluetooth,GPRS,GSMorWi-Fitothesesystemsallowsthewirelesstransmissiontohealthorcontrolcenters[1-4].
Thispaperdescribesalowcost,portablesystemwithwirelesstransmissioncapabilitiesfortheacquisition,processing,storingandvisualizationinrealtimeoftheelectricalactivityofthehearttoamobilephone,aPDAoraPC.
Severalgroups[5]havedevelopedapplicationstomonitortheECGinmobiledevices,wherethesampleshavebeenobtainedfromstandarddatabases[6],ortheyhavedevelopmenttheECGmodule[7].Otherworks[810]haveproposedtechniquesforsignalprocessingviasoftwaretoreducenoiseorclassifyheartpathologies.Inthisworkwedescribeboththeimplementationoftheacquisitionmodulewithwirelesstransmissioncapabilities(BluetoothandGSM/GPRS),andthetoolforrealtimeECGvisualizationinmobiledevices.
Thestructureisthefollowing.Inthefollowingsectionsystemanalysis,employedtechnologyanddevelopmentenvironmentaredescr
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