基于模糊控制的便携式心电监护仪的设计

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目前，以采集心电信号、分析和诊断为主的心电监护系统已经得到了广泛的应用，对于心脏系统疾病的预防、诊断发挥了很大的作用。但是此类心电监护仪只能是在病人静态或者病人要在特殊的情况下才能使用，对心脏病人的要求太高特别是心脏病疑似病人和早期的心脏病患者，影响他们正常的工作生活；而另一类便携式心电监护仪，其24小时可以监护，但是其存储需要大量的空间，对于心电信号的回放也需要大量的时间，鉴于以上两个问题，本文设计基于模糊控制的便携式心电监护仪。他在克服以上两个问题的同时也突破以往在线诊断疾病的单值处理，能够更加准确地判断心电信号正、异常实现及时发出报警。
1 系统总统设计
      1.1 系统设计目标
      根据心电信号特征、生物信号处理系统和现代心电监护技术发展要求，本系统选用高速SOC系列单片机C8051F020作为心电监护仪的主芯片实现以下功能：
      (1) 测量具有无创、安全、准确、可重复性强等；
      (2) 操作方便，测量简单，不影响待监护病人的正常的生活；
      (3) 能实时分析心电信号并判断信号正、异常，初步诊断出监护病人的心电异常疾病；
      (4) 16 MB的FLASH存储器能够24小时存储使用者的异常信号；
      (5) 系统出错的报警功能；
      (6) 能够将存储的异常心电信号通过USB接口转移到PC机上做进一步的心电信号诊断。
     1.2 系统硬件构成
      本系统的硬件框图如图1所示。
      首先从电极电路采集被测对象的微弱的心电信号，然后对此信号进行放大、滤波处理后一支直接进入主控芯片，另一支进入导联脱落检测电路，然后再与主控芯片C8051F020连接。信号进入主控芯片C8051F020之后，对其进行相应的处理，实现报警、存储、判断、传送等功能。

     1.3 系统总体流程图
      系统总体流程图如图2所示。

2 模糊控制部分
      心电自动分析的主要目标是进行心律失常诊断。临床上对心律失常的自动诊断就是结合节律分析和波形形态分析，对测得的心电波形识别分类，并根据预先确定的诊断标准或判据做出相应的临床诊断。而本设计是根据所提取的特征值结合医学知识和医学专家系统完成判断的。
      首先根据下列判据对待检测病人进行初步的诊断：
      心动过速 R-R间期<0.5 s(120次／min)；
      心动过缓 R-R间期>1.5 s(40次／min)；
      停搏和室颤 在一段较长时间内没有QRS波，一般这个时间>1.6 s；
      漏搏 一个R-R间期大约是以前平均R-R间期的2倍后并且没有出现一次早搏的就是作为漏搏检出，如果R-R间期大于平均的2倍但小于1.5 s，则作为房窦停止检出；
      室性早搏 室性早搏成对(连续出现两次室性早搏)：室性二联律(正常和室早交替出现连续两次以上)；室性三联律(正常、正常和室早交替出现连续两次以上)，都归为室性早搏。检测标准复杂，需要进一步用逻辑模糊分析判断；
      R落在T上(R on T) 这是在心室复极化时期(T波)出现的PVC，由于T波无法检测，所以只有靠节律分析；
      插入性期前收缩 是没有代偿停歇的早搏，早搏的R-R间隔大致等于早搏前的平均R-R间隔；