專利名稱：小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療器械，特別涉及一種超小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
心臟粹死(Sudden Cardiac Death, SO))是指心臟癥狀開始后一小時(shí)內(nèi)發(fā)生的死亡，絕大多數(shù)由心室纖顫(Ventricular Fibrillation, VF)或持續(xù)性室性心動(dòng)過速(Ventricular Tachycardia, VT)惡化為VF所致。室性心動(dòng)過速是指起源于希氏束分叉處以下的3— 5個(gè)以上寬大畸形QRS波組成的心動(dòng)過速。室速的臨床癥狀輕重視發(fā)作時(shí)心室率、持續(xù)時(shí)間、基礎(chǔ)心臟病變和心功能狀況不同而異。非持續(xù)性室速(發(fā)作時(shí)間短于30秒，能自行終止)的患者通常無癥狀，持續(xù)性室速(發(fā)作時(shí)間超過30秒，需藥物或電復(fù)律始能終 止)常伴有明顯血流動(dòng)力學(xué)障礙與心肌缺血。美國每年約4(T50萬人患此種心律失常，在中國，雖無準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)數(shù)字，但絕對(duì)數(shù)肯定不止這些。由于VT、VF往往無先兆癥狀而突然發(fā)作，迅速危及生命，故多失去有利的搶救時(shí)機(jī)。Luna等報(bào)道的157例心臟猝死中，生前的Holter記錄表明，原發(fā)性心室纖顫為8%，室性心動(dòng)過速演變?yōu)閂F占62%，扭轉(zhuǎn)型室性心動(dòng)過速13%，過緩性心律失常17%。絕大多數(shù)VT，是由于心肌及傳導(dǎo)徑路發(fā)生折返所致。這種折返為微小折返，是誘發(fā)VT及VF的原因。室性心動(dòng)過速演變?yōu)樾氖依w顫的平均時(shí)間為96秒。可見室性心動(dòng)過速常演變?yōu)閂F，導(dǎo)致心臟猝死。如能在第一時(shí)間檢測(cè)到室性心動(dòng)過速并作出積極治療，可大大降低心臟猝死的發(fā)生。盡管已經(jīng)研發(fā)出各類的室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，如現(xiàn)有的監(jiān)護(hù)儀也帶有室性心動(dòng)過速自動(dòng)檢測(cè)及報(bào)警功能，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于設(shè)備較大，攜帶不便，所以小型化、低功耗是室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置的發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置不便攜帶的問題，提出了一種小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，體積小巧，方便攜帶。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，所述有源心電電極包括心電傳感器、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)送接口電路和第一供電電路，心電傳感器測(cè)量采集患者的心電信號(hào)，送放大濾波器后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊送發(fā)送接口電路輸出到處理裝置，第一供電電路給有源心電電極的各個(gè)電路供電，所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、報(bào)警模塊和第二供電電路，接收接口電路接收的有源心電電極輸出的信號(hào)和參考心電模塊的信號(hào)都送室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊，室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊經(jīng)過比較處理信號(hào)后將數(shù)據(jù)分別送顯示模塊、存儲(chǔ)模塊和聲與光報(bào)警電路，第二供電電路給處理裝置的各個(gè)電路供電。所述放大器與濾波器包括放大電路和濾波電路，所述濾波電路包括帶通濾波器和陷波濾波器，兩個(gè)濾波器前后連接，連接的先后順序不限，帶通濾波器采用無限增益多路反饋型濾波電路除直流和高頻，所述陷波濾波電路選用帶雙T網(wǎng)絡(luò)的有源濾波器濾除工頻信號(hào)。所述發(fā)送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。所述報(bào)警模塊包括聲報(bào)警模塊和光報(bào)警模塊。所述室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471芯片。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，功能強(qiáng)、功耗低、可靠性高，整個(gè)系統(tǒng)體積小巧，實(shí)現(xiàn)了便攜式要求，能夠完成心電采集、處理、自動(dòng)檢測(cè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，還能實(shí)現(xiàn)室性心動(dòng)過速的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，有利于室性心動(dòng)過速檢測(cè)走入家庭。

圖I為本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置中放大器電路圖；圖3為本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置中帶通濾波器電路圖；圖4為本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置中陷波濾波器電路圖；圖5為本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置中室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊的芯片示意圖；圖6為本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置中聲報(bào)警模塊電路圖；圖7為本實(shí)用新型小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置中光報(bào)警模塊電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示超小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意框圖，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，采集心電信號(hào)經(jīng)過調(diào)整轉(zhuǎn)換后，通過接口電路送入處理裝置中進(jìn)行檢測(cè)處理，送出狀態(tài)信號(hào)。所述有源心電電極能夠貼在人體表面，通?？膳宕髟诨颊叩男夭炕虮巢浚浒ㄐ碾妭鞲衅?、放大濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)送接口電路和第一供電電路。所述心電傳感器用于測(cè)量采集患者的心電信號(hào)，由于心電是微弱的電信號(hào)，所以必須對(duì)所述心電傳感器采集到的心電信號(hào)進(jìn)行放大。所述放大器如圖2所示，其中運(yùn)放0P2177為浮地端，另一個(gè)運(yùn)放0P2177為右腿驅(qū)動(dòng)電路，AD8221/0為差分放大器。放大電路連接在所述心電傳感器的輸出端，用于對(duì)心電傳感器采集到的心電信號(hào)進(jìn)行差分采樣，本實(shí)施例中，采樣率為250，采樣分辨率為12Bits，帶寬為25-lOOHz，初級(jí)放大倍數(shù)為20倍。濾波電路連接在放大電路的輸出端，用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號(hào)。該濾波電路包括帶通濾波器和陷波濾波器，兩者連接的先后順序不限，也就是說可以先由帶通濾波器濾除直流和高頻，再由陷波濾波器濾除工頻；也可先由陷波濾波器濾除50Hz工頻后再進(jìn)行帶通濾波。所述帶通濾波器與所述心電傳感器輸出端連接且用于濾除直流和高頻干擾，其帶通濾波器電路如圖3所示，該帶通濾波器采用無限增益多路反饋型濾波電路。它是由一個(gè)理論上具有無限增益運(yùn)算放大器賦以多路反饋構(gòu)成的濾波電路，由單一運(yùn)算放大器構(gòu)成的無限增益多路反饋二階帶通濾波電路的基本結(jié)構(gòu)。無限增益多路反饋型濾波電路由于沒有正反饋，故穩(wěn)定性高。放大器采用TI公司的LM324，四運(yùn)放的一路。所述帶通濾波器的相關(guān)參數(shù)為[0020]通帶增益=
I 瓦瓦中心頻率% = I ；；
_1.1 I、品質(zhì)因素77 = 7^^+7^)
y U2 。3所述陷波濾波器連接于該帶通濾波器輸出端且用于濾除工頻信號(hào)，其陷波濾波器電路如圖4所示。該電路是帶雙T網(wǎng)絡(luò)的有源濾波器，其傳遞函數(shù)
A(S) =-ItIgEgj-- Av
'1+2(2-為)SCK+ (50)2
i i +其中 Jv = ~~
馬與以往雙T型陷波器不同的是，該電路引入放大器U2形成正反饋，以減小阻帶寬度，使得阻帶中心頻率附近兩邊的幅值增大。Rl、R2、Cl、C2的值可由中心頻率fO確定。
/o =^^ ,當(dāng) f0=50 Hz 時(shí)，C 和 R 分別取 0. 068 y F 和 47 kQ ；f0=100 Hz 時(shí)，C 和 R 分
2jtRC
別取 0. 068 ii F 和 24 kQ。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接在所述濾波器的輸出端，用于將濾波后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以獲得數(shù)字化心電信號(hào)。該模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471來實(shí)現(xiàn)，該芯片具有一個(gè)12位A/D，可以直接實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的數(shù)字化處理。所述發(fā)送接口電路用于發(fā)送所述數(shù)字心電信號(hào)，其與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，可采用MSP430-1471的RS232接口。所述第一供電電路用于向所述心電傳感器、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和發(fā)送接口電路供電，其可采用電池供電。所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、聲光報(bào)警模塊和第二供電電路。所述接收接口電路用于接收所述發(fā)送接口電路發(fā)送的數(shù)字心電信號(hào)，該發(fā)送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。所述參考心電模塊用于提供消除心電干擾所需的參考信號(hào)。所述室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊同時(shí)與所述參考心電模塊和所述接收接口電路連接，其用于消除接入的數(shù)字心電信號(hào)中的干擾成分，其根據(jù)自適應(yīng)算法將所述接收接口電路接收的數(shù)字心電信號(hào)和所述參考心電模塊所接入的參考心音信號(hào)予以處理，以消除所述數(shù)字心電信號(hào)中的干擾成分。如圖5所示室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊的芯片示意圖，該室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，該芯片具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以輕松完成自適應(yīng)心電噪聲消除算法等復(fù)雜計(jì)算，接收接口電路接收到的數(shù)字心電信號(hào)送入ADSP-BF518F芯片的主輸入端，而由參考心電模塊接入的參考心音信號(hào)送入ADSP-BF518F芯片的參考輸入端。由于初始心電信號(hào)由胸部表面皮膚采集，該初始心電信號(hào)混有肌電信號(hào)等很多干擾，心電信號(hào)和干擾之間的頻譜有很大范圍的重疊，使用普通濾波方法不能有效地將它消除。因此，ADSP-BF518F芯片采用MLMS算法濾除心電干擾成分，即若采集的心電信號(hào)為Cii = bj + hj +rij(I)其中，為信號(hào)中心電成分的采集值；<為通過體壁傳來的心電成分，\'力主輸入
端的隨機(jī)噪聲。而參考輸入端接入的心電信號(hào)是從心尖部位采集的，為Xj = Hj + rij(2)其中，％ 為心電參考信號(hào)采集值;士_為參考信號(hào)中的噪聲。 如果<和&為互不相關(guān)的，且它們與也不相關(guān)，由此可得到自適應(yīng)消噪聲器的基本方程為ej = dj - yj(3)確定的方程由采用的自適應(yīng)算法而定。采用MLMS算法，其遞推方程為^u2aXfXj] (5)Wj = Wja + OjSjXJ ( 6 )式中％ 為j時(shí)刻的自適應(yīng)權(quán)矢量。設(shè)它為p階矢量，設(shè)
......馬 Hlr而為自適應(yīng)濾波器的輸入信號(hào)矢量，為々......在所述室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊中，心電信號(hào)濾除了干擾之后，采用概率密度函數(shù)法，根據(jù)心電信號(hào)相空間重構(gòu)后兩點(diǎn)間距離的概率密度函數(shù)曲線形狀并提取特征參數(shù)4，利用特征參數(shù)&可精確檢測(cè)室性心動(dòng)過速。所述顯示模塊與所述室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊連接，用于實(shí)時(shí)顯示消除了干擾的數(shù)字心電信號(hào)以便進(jìn)行心電監(jiān)測(cè)。所述存儲(chǔ)模塊與所述室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊連接，其用于存儲(chǔ)消除了干擾的數(shù)字心電信號(hào)，該存儲(chǔ)模塊包括能夠存儲(chǔ)信息的SD卡。所述第二供電電路用于向所述接收接口電路、室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊和顯示模塊供電，其可采用電池供電，由于ADSP-BF518F芯片等采用3. 3V的電壓，而兩節(jié)AA電池提供的電壓為2. 4V，所以供電電路設(shè)置了升壓電路，例如，采用凌特公司的Mc34063，輸出電壓為3. 3V。為簡(jiǎn)化圖示，圖I中所示的第二供電電路與各部件的連線未示出。所述報(bào)警模塊包括聲報(bào)警模塊和光報(bào)警模塊，聲報(bào)警模塊電路如圖6所示，光報(bào)警模塊電路見圖7所示。此外，所述處理裝置還設(shè)置有用于供用戶操作的心電監(jiān)控按鍵以及與該心電監(jiān)控按鍵連接且根據(jù)按鍵信號(hào)將濾除了干擾成分的心電信號(hào)或由所述接收接口電路接入的心電信號(hào)提供給所述顯示模塊的切換模塊等。綜上所述，本實(shí)用新型所述超小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置采用低功耗小型化的電路處理心電數(shù)據(jù)，其電路功能強(qiáng)、功耗低、可靠性高，并采用概率密度函數(shù)法，根據(jù)心電信號(hào)相空間重構(gòu)后兩點(diǎn)間距離的概率密度函數(shù)曲線形狀并提取特征參數(shù)t，利用特征參數(shù)七可精確檢測(cè)室性心動(dòng)過速。整個(gè)系統(tǒng)體積非常小巧，實(shí)現(xiàn)了便攜的要求，能夠完成心電采集、處理、室性心動(dòng)過速的自動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及實(shí)現(xiàn)室性心動(dòng)過速的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)與報(bào)警。
權(quán)利要求1.一種小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，其特征在于，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，所述有源心電電極包括心電傳感器、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)送接口電路和第一供電電路，心電傳感器測(cè)量采集患者的心電信號(hào)，送放大濾波器后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊送發(fā)送接口電路輸出到處理裝置，第一供電電路給有源心電電極的各個(gè)電路供電，所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、報(bào)警模塊和第二供電電路，接收接口電路接收的有源心電電極輸出的信號(hào)和參考心電模塊的信號(hào)都送室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊，室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊經(jīng)過比較處理信號(hào)后將數(shù)據(jù)分別送顯示模塊、存儲(chǔ)模塊和聲與光報(bào)警電路，第二供電電路給處理裝置的各個(gè)電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述放大器與濾波器包括放大電路和濾波電路，所述濾波電路包括帶通濾波器和陷波濾波器，兩個(gè)濾波器前后連接，連接的先后順序不限，帶通濾波器采用無限增益多路反饋型濾波電路除直流和高頻，所述陷波濾波電路選用帶雙T網(wǎng)絡(luò)的有源濾波器濾除工頻信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述發(fā)送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述報(bào)警模塊包括聲報(bào)警模塊和光報(bào)警模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述室性心動(dòng)過速檢測(cè)模塊采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471 芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種小型室性心動(dòng)過速檢測(cè)裝置，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，采集心電信號(hào)經(jīng)過調(diào)整轉(zhuǎn)換后，通過接口電路送入處理裝置中進(jìn)行檢測(cè)處理，送出狀態(tài)信號(hào)，功耗低、可靠性高、體積小，能夠完成心電采集、處理、自動(dòng)檢測(cè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及實(shí)現(xiàn)室性心動(dòng)過速的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，可用于室性心動(dòng)過速的快速精確檢測(cè)。
文檔編號(hào)A61B5/0464GK202553930SQ201220223619
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者陸宏偉 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)