基于ZigBee的胎兒心電社區遠程監護系統的研究

李帥三，李佳，劉剛

牡丹江醫學院醫學影像學院 電工電子教研室，黑龍江 牡丹江 157011

基于ZigBee的胎兒心電社區遠程監護系統的研究

李帥三，李佳，劉剛

牡丹江醫學院醫學影像學院 電工電子教研室，黑龍江 牡丹江 157011

由ZigBee無線網絡技術將采集到的胎兒心電信號以射頻方式發送和接收，再利用軟件MATLAB將接收的數據進行處理并顯示。該系統實現了社區內胎兒心電的遠程無創監護，社區醫療人員可直觀地實時監測胎兒的心電。

胎兒心電；ZigBee；MATLAB；社區監護

胎兒監護是目前保障產期孕婦和胎兒安全、實現優生優育的重要手段[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護的要求日益提高，一種以預防為主、以社區醫療為中心的新型的醫療模式——社區醫療監護應運而生。本設計以此為基礎，來實現胎兒心電信號的實時遠程監護。

1 設計簡介

本設計包括胎兒心電信號采集及發送和社區監護兩部分。其中，信號采集及發送的電源均由一節5號電池提供。

2 胎兒心電信號采集的設計

由供電電路、信號采集及處理電路和ZigBee無線發送3個部分構成。

2.1 供電電路

供電電路采用AH805升壓模塊，當輸入為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雜，前置放大我們用AD620的三運放儀表放大器[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]，并在其間設置有源雙T濾波器來抑制50Hz的工頻干擾，再經過主放大電路，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無線發送

發送部分我們用ZigBee系列產品中的CC2430，其具有最新的SmartRF 03技術，接收和發送時電耗僅需25～27mA，只需配備很少的部件就能實現發送和接收,傳輸速率可達到250 Kb/s。將采集到的胎兒心電信號輸入到CC2430，進行A/D轉換，再通過射頻的方式，把轉換后的信號發送至社區監護的接收端[10]。

3 社區監護的設計

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

圖2 胎兒心電信號

4 結語

本設計把胎兒心電信號的檢測和ZigBee無線傳感器技術結合起來，并利用MATLAB實現了胎兒心電信號的實時遠程無創監護[6]。另外，本設計還可以與其他生理信號的檢測電路集成，完成生理多參數遠程監護，為社區遠程醫療監護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程監護系統的研究[J].中國醫療設備,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程監護系統的設計 [J].醫療衛生裝備,2010,31(6):16-19.

[3] 王家達,劉祖望.基于S3C2410的無線胎兒心電監護儀的設計[J].中國醫療器械雜志,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].醫療設備信息,2007,22(3):21-22.

[5] 賈文娟,白燕萍,繩秀君,等.生理多參數遠程監護系統的研究進展[J].中國醫療設備,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.我國醫療監護技術的最新進展[J].醫療衛生裝備,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