專利名稱：便攜式心電監(jiān)護儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫(yī)用監(jiān)測儀器，特別是一種便攜式心電監(jiān)護儀。
背景技術：
心電監(jiān)護儀是一種檢測記錄并分析人體心電信號的設備。傳統(tǒng)的心電監(jiān)護儀雖能有效 地檢測心臟病患者的心電波形，但不能對其進行實時監(jiān)護，尤其是對突發(fā)性心臟病患者， 平時沒有癥狀， 一旦出現(xiàn)癥狀，幾分鐘內(nèi)就可能喪生。因此，通過使用實時心電監(jiān)測儀， 能夠記錄分析病人24小時心臟活動過程的動態(tài)心電圖，根據(jù)記錄情況自動判斷并給出報 警信號，并在事后保留心臟波形以便于醫(yī)生進一步的診斷治療，具有很大的實用價值。
目前國內(nèi)有相關的產(chǎn)品，如邁瑞公司的DECG-03A和美高公司的MGY-M1等，實現(xiàn) 的功能有心電信號采集，短時間的信號存儲，心率統(tǒng)計，顯示心電波形，對心電信號做 一些簡單分析，提示異常報警。也存在相關專利，如便攜式心電圖儀(CN1739446A)、 便攜式十二道同步心電圖分析儀(CN100389720C)等。然而這些產(chǎn)品和專利存在的不足 之處也比較明顯體積偏大，使得病人隨身攜帶不方便；存儲時間短，無法跟蹤捕捉異常 心電信號的變化狀態(tài)；傳輸方式落后，無法傳輸大容量的數(shù)據(jù)，且傳輸過程中容易出錯。
因此，有必要開發(fā)一種新型的心電監(jiān)護儀。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術缺陷，提供一種結構相對簡單，性 能穩(wěn)定可靠的便攜式心電監(jiān)護儀。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是由醫(yī)用氯化銀電極、微處理器、片外 存儲器、心電信號采集模塊及與微處理器相連的外圍部件組成。所述心電信號采集模塊， 其輸入端通過屏蔽電纜與醫(yī)用氯化銀電極相連，其輸出端由數(shù)據(jù)線連接微處理器。片外存 儲器，由數(shù)據(jù)線與心電信號采集模塊中的現(xiàn)場可編程門陣列相連。微處理器設有與計算機 通信的上位機接口。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下主要的有益效果
1. 可以對心電信號進行連續(xù)監(jiān)測，監(jiān)測的信號通道數(shù)多，能夠顯示心率、QRS振幅、 ST段的心電數(shù)據(jù)及標記，能夠顯示心律失常的標記，能夠?qū)Τ鲱A置報警值的心電信號 數(shù)據(jù)發(fā)聲報警。
2. 體積小巧，便于攜帶，操作容易。
3. 電路結構相對簡單，具有高共模抑制比和高輸入阻抗，不需要任何調(diào)試。
4. 具有上位機接口便于與計算機通信，建立心電數(shù)據(jù)庫。
總之，本實用新型便于攜帶，可以完整獲取十二通道心電信號，能夠?qū)崟r顯示并存儲 心電波形及數(shù)據(jù)，并具備自動分析和報警功能，可自定義參數(shù)并可與上位機相連，形成完整的數(shù)據(jù)庫，這將對患者的診斷和治療有參考價值。

圖1是便攜式心電監(jiān)護儀的結構示意圖。
圖2是圖1中的心電放放大電路4的電路原理圖。
圖3是圖2中的浮地驅(qū)動電路的電路原理圖。
圖中l(wèi).醫(yī)用氯化銀電極；2.屏蔽電纜；3.緩沖電路及電阻網(wǎng)絡；4.心電放大電路； 5.高通濾波電路；6低通濾波電路；7.末級放大電路；8.模數(shù)轉(zhuǎn)換器；9.液晶顯示屏； IO.微處理器；ll.上位機接口； 12.電源及充電切換電路； 13.現(xiàn)場可編程門陣列； 14.片外存儲器；15.鍵盤；16.報警電路；17.心電信號采集模塊。
具體實施方式

本實用新型提供的便攜式心電監(jiān)護儀，其由醫(yī)用氯化銀電極從人體體表提取心電信 號，通過屏蔽電纜連接到具有過壓保護和低通濾波功能的輸入緩沖電路及切換心電信號通 道的電阻網(wǎng)絡，屏蔽電纜的屏蔽端接電源地，減小了分布電容的影響。緩沖電路具有過壓 保護電路，防止人體靜電對電路造成損壞，由微處理器控制切換電阻網(wǎng)絡，選擇監(jiān)測的通道。
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明，但不限定本實用新型。 本實用新型提供的便攜式心電監(jiān)護儀，其結構如圖l所示由醫(yī)用氯化銀電極l、微
處理器IO、片外存儲器14、心電信號采集模塊17及與微處理器10相連的外圍部件組成。 所述心電信號釆集模塊，其輸入端通過屏蔽電纜2與醫(yī)用氯化銀電極1相連，其輸出端由 數(shù)據(jù)線連接微處理器IO。片外存儲器14，由數(shù)據(jù)線與心電信號采集模塊17中的現(xiàn)場可編 程門陣列13 (FPGA， Field—Programmable Gate Array)相連，F(xiàn)PGA將數(shù)據(jù)傳送給微處理 器10并存儲至片外存儲器14中。微處理器10設有與計算機通信的上位機接口 11。
所述的心電信號采集模塊17為十二通道數(shù)字心電信號采集模塊，其結構如圖1所示 其輸入端為輸入緩沖及電阻網(wǎng)絡3，其輸出端為現(xiàn)場可編程門陣列13。該心電信號采集模 塊，由輸入緩沖及電阻網(wǎng)絡3、心電放大電路4、高通濾波電路5、低通濾波電路6、末級 放大電路7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8和現(xiàn)場可編程門陣列13組成，它們依次以數(shù)據(jù)線相連。
所述的輸入緩沖及電阻網(wǎng)絡3，其由數(shù)據(jù)線連接微處理器10。緩沖電路的輸入端有兩 個反向并聯(lián)的鍺二極管，具有過壓保護的功能，防止人體靜電對電路造成損壞，緩沖電路 還包括由運算放大器構成的跟隨器用于提高輸入阻抗。
心電信號經(jīng)輸入緩沖及電阻網(wǎng)絡3后，通道的信號連接至心電放大電路4和浮地驅(qū)動 電路輸入濾波電路。經(jīng)心電放大電路4的信號輸入高通濾波電路5和低通濾波電路6，高通濾 波電路和低通濾波電路均為四階電路，其幅頻相應特性可達80dB，其結構分別為壓控壓源和 無限增益多路負反饋，用于進一步減小基線漂移和高頻干擾。濾波電路均設計為貝塞爾特性， 即兩級電路的品質(zhì)因數(shù)分別為0.52和0.81。低通濾波電路最終輸出的信號通過末級放大電路7 接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器8，模數(shù)轉(zhuǎn)換器8采用串行模式，由FPGA控制采集時序，采集到的數(shù)據(jù)在FPGA中經(jīng)過數(shù)字濾波及識別算法的處理傳送給微處理器10并壓縮存儲在片外存儲器 14中，形成FIFO (First in first out,先進先出)結構，方便與外接部分的數(shù)據(jù)傳輸。片外 存儲器14可采用大容量的鐵電存儲器，如Ramtron公司的FM22L16。
所述心電放大電路4，如圖2所示設有并聯(lián)的兩個差動放大器，它們的輸入端均反相 并聯(lián)有兩個二極管，它們的輸出端接至浮地驅(qū)動電路中的集成塊A7的正向端，它們的輸出端 又經(jīng)集成塊A5接至高通電路的輸入端。兩個差動放大器包括集成塊(運算放大器)Al、 A2、 A3、 A4，以及外圍電路。A1和A4用于抑制極化電壓，提高輸入阻抗。外圍電路包括電阻和 電容，其中電阻R1、 R2、 R3、 R6和電阻R9、 R4、 R6、 R10的參數(shù)完全對稱，這種結構不 僅能有效提高共模抑制比，而且增大了輸入阻抗。電容C3、 C4加入了反饋回路，抑制了基線 漂移。電阻R1、 R9，電容C1禾QA2、 A3組成一個二端口網(wǎng)絡，連接至高通濾波電路，在高 通濾波電路和串行模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間有高階低通濾波電路用于抑制高頻干擾。圖2中的"輸 出端"是指A5的輸出端。
所述的浮地驅(qū)動電路，如圖3所示設有集成塊A6、 A7。 A7的輸入與并聯(lián)差動放大器 中R12端相連，A7的輸出端經(jīng)電阻R16接至A6的反相端，又經(jīng)電阻R15接至A6的輸出端， A6的正向端經(jīng)電阻R17接地，A6的輸出端經(jīng)電阻R13與醫(yī)用氯化銀電極1相接。設有串接 的電阻R14、電容C2，它們跨接在電阻R15的兩端。本浮地驅(qū)動電路工作時，通過反饋端接 醫(yī)用氯化銀電極l，將人體共模信號放大后反饋激勵至人體，從而降低共模電壓，較強地抑制 了工頻干擾。
微處理器10發(fā)出指令，由FPGA控制電阻網(wǎng)絡的切換，選擇監(jiān)測的通道，實現(xiàn)不同 通道的信號采集，電阻網(wǎng)絡輸出的信號通過差動放大器和浮地驅(qū)動電路輸入濾波電路，模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路與FPGA相連，通過FPGA的控制和處理將高分辨率的數(shù)字信號存儲至片外存 儲器14中，同時將數(shù)據(jù)傳送至微處理器IO，由微處理器實現(xiàn)鍵盤輸入讀取、心電信號的 顯示、報警以及與上位機的通訊功能。FPGA可選擇ALTERA公司的EP2C8系列產(chǎn)品， 或者ACTEL公司的IGLOO系列產(chǎn)品。
所述外圍部件，如圖1所示包括液晶顯示屏9、鍵盤15和報警電路16，它們分別 以數(shù)據(jù)線與微處理器10相連。鍵盤用于設置本心電監(jiān)護儀的相關參數(shù)，控制其工作狀態(tài)。
微處理器10采用PC機，可選擇三星公司的2440或其它系列的ARM9處理器。微處理 器10主要用于控制液晶顯示屏9、鍵盤15和報警電路16，并能通過上位機接口 11與計算機 通信。液晶顯示屏將顯示監(jiān)測對象的心率、QRS波的波形及振幅和ST段的波形及振幅。對于 不超過報警預置值的心電波形數(shù)據(jù)顯示為正常，對于超過報警預置值的數(shù)據(jù)，除顯示具體數(shù)值 之外，還在相應的位置處標記并觸發(fā)報警電路發(fā)聲提示。
所述的上位機接口 11為USB (Universal Serial Bus，通用串行總線)接口。上位機接口 11 與PC機通信，能在PC機內(nèi)建立所有監(jiān)測對象的心電數(shù)據(jù)庫。
本實用新型中，心電放大電路、高通濾波電路、低通濾波電路、微處理器、FPGA、片 外存儲器、液晶顯示、報警電路均與電源電路連接，由電源電路供電。本實用新型供電由兩節(jié)可充電鋰電池提供，并有充電切換電路，可充電鋰電池和充電電路 構成了電源及充電切換電路12，在未接交流電時使用鋰電池供電；當接上交流電時，自動 切換至交流電為心電放大電路、濾波電路、微處理器等提供電源，同時為鋰電池充電。交 直流兩用。
本實用新型的工作過程是把醫(yī)用氯化銀電極1分別接至人體的左臂、右臂、左腿、 右腿及胸口等部位，通過屏蔽電纜2，將人體體表的微弱心電信號提取至調(diào)理電路的輸入 端，經(jīng)過保護和緩沖電路，輸入電阻網(wǎng)絡，電阻網(wǎng)絡中包含了通道切換器，在微處理器的 控制下能輸出標準的十二導聯(lián)信號，其輸出信號與心電放大電路的輸入端相連，經(jīng)過高通 和低通濾波電路的處理得到消去干擾的心電信號，最后經(jīng)末級放大電路接至模數(shù)轉(zhuǎn)化器， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號輸入FPGA，經(jīng)數(shù)字濾波處理后提供給微處理器將多通道的心電波 形顯示在液晶顯示屏上，同時對信號監(jiān)測，如果有異常的心電信號，則觸發(fā)報警電路，提 示監(jiān)測對象有非正常心跳發(fā)生。
權利要求1. 一種便攜式心電監(jiān)護儀，其特征是由醫(yī)用氯化銀電極(1)、微處理器(10)、片外存儲器(14)、心電信號采集模塊(17)及與微處理器(10)相連的外圍部件組成，其中所述心電信號采集模塊，其輸入端通過屏蔽電纜(2)與醫(yī)用氯化銀電極(1)相連，其輸出端由數(shù)據(jù)線連接微處理器(10)；片外存儲器(14)，由數(shù)據(jù)線與心電信號采集模塊(17)中的現(xiàn)場可編程門陣列(13)相連；微處理器(10)設有與計算機通信的上位機接口(11)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征在于的心電信號采集模塊(17),其輸入端為輸入緩沖及電阻網(wǎng)絡(3)，其輸出端為現(xiàn)場可編程門陣列(13);該心電信號采集模塊，由輸入緩沖及電阻網(wǎng)絡(3)、心電放大電路(4)、高通濾波電路(5)、低通濾 波電路(6)、末級放大電路(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)和現(xiàn)場可編程門陣列(13)組成，它 們依次以數(shù)據(jù)線相連。
3. 根據(jù)權利要求2所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征在于所述的輸入緩沖及電阻網(wǎng)絡 (3)，其由數(shù)據(jù)線連接微處理器(10)。
4. 根據(jù)權利要求2所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征在于所述心電放大電路(4)，設有 并聯(lián)的兩個差動放大器，它們的輸入端均反相并聯(lián)有兩個二極管，它們的輸出端接至浮地驅(qū) 動電路中的集成塊A7的正向端，它們的輸出端又經(jīng)集成塊A5接至高通電路的輸入端。
5. 根據(jù)權利要求4所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征是浮地驅(qū)動電路設有集成塊A6、 A7，其中A7的輸出端經(jīng)電阻R16接至A6的反相端，又經(jīng)電阻R15接至A6的輸出端，A6 的正向端經(jīng)電阻R17接地，A6的輸出端經(jīng)電阻R13接至醫(yī)用氯化銀電極(1)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征是浮地驅(qū)動電路設有串接的電阻 R14、電容C2，它們跨接在電阻R15的兩端。
7. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征是所述外圍部件包括液晶顯示屏 (9)、鍵盤(15)和報警電路(16)，它們分別以數(shù)據(jù)線與微處理器(10)相連。
8. 根據(jù)權利要求1或3或7所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征是微處理器(10)采用 PC機。
9. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征是上位機接口 (11)為通用串行總線接口。
10. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式心電監(jiān)護儀，其特征是所述便攜式心電監(jiān)護儀由電源及充電切換電路(12)供電。
專利摘要本實用新型是一種便攜式心電監(jiān)護儀，其由醫(yī)用氯化銀電極(1)、微處理器(10)、片外存儲器(14)、心電信號采集模塊(17)及與微處理器相連的外圍部件組成，其中所述心電信號采集模塊，其輸入端通過屏蔽電纜(2)與醫(yī)用氯化銀電極(1)相連，其輸出端由數(shù)據(jù)線連接微處理器；片外存儲器(14)，由數(shù)據(jù)線與心電信號采集模塊(17)中的現(xiàn)場可編程門陣列(13)相連；微處理設有與計算機通信的上位機接口(11)。本實用新型便于攜帶，可以完整獲取十二通道心電信號，能夠?qū)崟r顯示并存儲心電波形及數(shù)據(jù)，并具備自動分析和報警功能，可自定義參數(shù)并可與上位機相連，形成完整的數(shù)據(jù)庫，這將對患者的診斷和治療有參考價值。
文檔編號A61B5/0402GK201267468SQ20082019054
公開日2009年7月8日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權日2008年8月28日
發(fā)明者馗 向, 張世杰, 林海平, 楠 程, 純 肖, 濤 郭, 靜 陳 申請人:溫州職業(yè)技術學院;武漢理工大學