專利名稱：便攜式心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種心律失常報(bào)警裝置。
目前心臟病是一種發(fā)病率較高的病種，心臟病人發(fā)生猝死的主因是心律失常。如能在病人出現(xiàn)心律失常時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)搶救，常能挽回生命。為對(duì)心臟功能進(jìn)行監(jiān)護(hù)，目前醫(yī)院應(yīng)用普遍的是心臟監(jiān)護(hù)儀，由于其價(jià)格昂貴，限制了醫(yī)院的廣泛使用，常用于重危病人，大多數(shù)住院病人得不到監(jiān)護(hù)。還有許多心臟病患者不住院治療，常因心律失常突發(fā)而致死亡。在市場上已有心律失常儲(chǔ)存記錄器問市(不能報(bào)警)，但其價(jià)格較貴，許多病人無力購買，不能滿足病人日常監(jiān)護(hù)的需要。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種體積小，價(jià)格低，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)心律進(jìn)行上下限報(bào)警和心電異常雙重報(bào)警的便攜式心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下本實(shí)用新型包括心電檢測放大電路、信號(hào)識(shí)別電路、控制電路、報(bào)警電路、占空比電路，其特征是心電檢測放大電路由二探頭和一高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲差分放大電路組成，用以檢測和放大心電信號(hào)，其檢測到的差分放大心電信號(hào)輸入信號(hào)識(shí)別電路；該信號(hào)識(shí)別電路為一有源雙T帶通濾波器，它用以檢測出心電波中的R波(該波電學(xué)特征最為明顯)，并將該R波輸入控制電路；控制電路由上限報(bào)警控制電路、下限報(bào)警控制電路、心電異常報(bào)警控制電路三部分構(gòu)成，其中上限報(bào)警控制電路中設(shè)有一RC充放電回路，其時(shí)間常數(shù)設(shè)定值與正常心律上限值一致，由信號(hào)識(shí)別電路輸入該上限報(bào)警控制電路的R波周期小于其時(shí)間常數(shù)時(shí)，則心律過快，上限報(bào)警控制電路將輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)上限報(bào)警電路進(jìn)行心律過快報(bào)警；其中下限報(bào)警控制電路中設(shè)有一RC充放電回路，其時(shí)間常數(shù)設(shè)定值與正常心律下限值一致，由信號(hào)識(shí)別電路輸入該下限報(bào)警控制電路的R波周期大于其時(shí)間常數(shù)時(shí)，則心律過緩，下限報(bào)警控制電路將輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)下限報(bào)警電路進(jìn)行心律過緩報(bào)警；心電檢測放大電路檢測到的差分放大心電信號(hào)又輸入至占空比電路，該占空比電路由一采用互補(bǔ)電壓供電的共射極偏置三極管電路，它用于對(duì)整個(gè)心電信號(hào)的占空比進(jìn)行鑒別，取出異于正常心電占空比的心電信號(hào)，并將該信號(hào)輸入控制電路中的心律異常報(bào)警控制電路，該心律異常報(bào)警控制電路由一施密特觸發(fā)器構(gòu)成，其發(fā)出的心電異常報(bào)警信號(hào)輸至心電異常報(bào)警電路進(jìn)行心電異常報(bào)警。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是體積小，成本低，且具有心律失常上、下限報(bào)警和心電異常雙重報(bào)警的功能。便于攜帶，使用方便，可廣泛使用于心臟病患者對(duì)心臟功能進(jìn)行監(jiān)護(hù)和報(bào)警。
下面結(jié)合本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案作詳細(xì)說明


圖1給出的是本實(shí)用新型的電原理圖。
在
圖1給出的電原理圖中，由1和2兩電極檢測心電信號(hào)，該信號(hào)輸至心電檢測放大電路進(jìn)行放大。該心電檢測放大電路由二集成電路IC1、IC2、及外圍電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，電容器C1、二極管D1、D2、D3、D4組成。其中兩電極1和2分別串接電阻R1、R2及R3、R4后，分別與二極管D1、D2及D3、D4相并接，再分別接入二集成電路IC1及IC2。IC1及IC2的輸出端間并聯(lián)接入電阻R5和相互串接的電阻R6、R7。由于人體表面的接觸電阻很大，由皮膚表面取得的心電信號(hào)很弱(約1mv)，因此心電檢測放大電路采用高輸入阻抗、低噪聲、高共模抑制比的差分放大電路，(如IC1、IC2采用LF347)。經(jīng)過該放大電路放大后的心電信號(hào)，從電阻R7(為一可調(diào)電位器)輸出，經(jīng)電容器C2耦合到由電阻R8、R9、R10及三極管BG1組成的射極偏置放大電路再次放大，該放大后的心電信號(hào)經(jīng)電容器C3耦合，一路輸至信號(hào)識(shí)別電路，一路輸至占空比電路。該信號(hào)識(shí)別電路為一有源雙T帶通濾波器。由三極管BG2、BG3、BG4，電阻R11、R12、R13、R14、R30、R31、R32及電容器C4、C5、C6、C7組成，BG2的基極接電容器C3的輸出，集電極通過電阻R11接電源正極，發(fā)射極接地(零電位)；BG3的基極與BG2的集電極直接相接，其集電極串接電阻R12后接入BG4的基極，發(fā)射極串接電容器C6后與電阻R31、R32的一端相連接；電阻R31的另一端與電容器C3的輸出端相接，電阻R32的另一端與電阻R13、R14的共接端相接；電容器C5、C7相串接后，其相接端接入電阻R30后接入地；其中電容器C5的另一端接入三極管BG2的基極，C7的另一端接入電阻R13、R14的串接點(diǎn)；三極管BG4集電極接入電源正端，其發(fā)射極串接電阻R13、R14后接入地。在該有源雙T帶通濾波器電路中，電容器C6、電阻R31、R32及電容器C5、C7和電阻R30構(gòu)成雙T濾波網(wǎng)絡(luò)。由于人體心臟每跳動(dòng)一次，如屬正常跳動(dòng)必須包括心房收縮和心室收縮的過程，在心電表示上則表現(xiàn)為產(chǎn)生相應(yīng)的P波、Q波、R波、S波及T波。其中以R波的波幅最高，它具有區(qū)別于其他波的特有升率及帶通頻率。如果心跳異常，雖然也可能使P波、T波幅值升高甚至高過R波，但它不具R波的帶通特性。因此適當(dāng)選擇電容器C5、C6、C7及電阻R30、R31、R32雙T濾波網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，可從電容器C3輸入的心電信號(hào)中取出R波信號(hào)。適當(dāng)選取三極管BG2、BG3、BG4及其外圍元件的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)該取得的R波進(jìn)行增益放大，產(chǎn)生放大后的R波信號(hào)，由BG4的發(fā)射極輸出至控制電路?？刂齐娐返纳舷迗?bào)警控制電路和下限報(bào)警控制電路中，其中上限報(bào)警控制電路由電阻R15、R16、R62、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24，電容器C9、C10、C11，二極管D5、D6、D7、三極管BG5、BG6、BG7、BG8、BG9、BG10構(gòu)成。由于正常人的心跳一般為60至100次／分，如將上限報(bào)警值設(shè)定為大于120次／分(即心跳周期)，即心臟跳動(dòng)一次的時(shí)間為0.5秒，則當(dāng)心跳大于120次／分時(shí)，心跳周期小于0.5秒，亦即心動(dòng)過速。如將下限報(bào)警值設(shè)定為30次／分，即心跳周期為2秒，則當(dāng)心跳低于30次／分時(shí)，心跳周期大于2秒，亦即心動(dòng)過緩?；谏鲜龇治?，上限報(bào)警控制電路采用RC充放電回路來鑒別心跳周期，根據(jù)心跳周期的長短來實(shí)現(xiàn)上限報(bào)警。在上限報(bào)警控制電路中，由BG4輸出的R波信號(hào)經(jīng)電容器C8耦合后，由二極管D5削波，D5的輸入、輸出端與地間接有電阻R15、R16。該削波后的信號(hào)輸至三極管BG5的基極。在該控制電路中，電容器C9、C10串接后一端接入電源正極，一端再與電阻R17、R18串接后入地構(gòu)成充電回路，電阻R17和電容器C10的接點(diǎn)A中接入二極管D7后接至三極管BG6的發(fā)射極，其集電極串接二極管D6后接入電源正極構(gòu)成放電回路，其基極串接電阻R62后接入三極管BG5的集電極。三極管BG7、BG8構(gòu)成復(fù)合管，其中BG7的射極接電源正極，基極與BG8的集電極相接，集電極與BG8的基極相接后串接電阻R20和電容器C11入地。BG8的射極串接電阻R19后與電阻R17、電容器C10的接點(diǎn)相接。三極管BG9的基極串接電阻R21后與電阻R20及電容C11的接點(diǎn)相接，其射極接入BG8的基極，集電極接入BG10的基極。BG10的射極入地，集電極串接電阻R22至電源正極。電阻R23、R24串接于電源回路，其接點(diǎn)間接入電容C11。其中，RC充放電回路，用以鑒別心跳周期(即R波)。其時(shí)間常數(shù)由電容器C9、C10和電阻R17、R18的取值決定。當(dāng)取上限報(bào)警值為大于120次／分時(shí)，其充放電周期設(shè)定為0.5秒如需調(diào)整報(bào)警值，則在C9、C10、R17固定的情況下，調(diào)節(jié)R18的阻值即可。當(dāng)心跳小于120次／分時(shí)，則輸入三極管BG5基極的R波周期將大于0.5秒，此時(shí)電容器C9、C10及電阻R17、R18構(gòu)成的是放電回路，由于三極管BG6截至而無放電回路，故電容器C10和電阻R17的接點(diǎn)A無信號(hào)輸出，故三極管BG10的集電極無報(bào)警信號(hào)輸出，此即表征心跳屬正常。(值得注意的是當(dāng)心跳30次／分時(shí)，下限報(bào)警電路將動(dòng)作)。當(dāng)心跳大于120次／分時(shí)則輸入三極管BG5基極的R波信號(hào)周期將小于0.5秒，則處于充電狀態(tài)的電容器C9、C10充得的電能由于R波信號(hào)的到來使得三極管BG5和BG6導(dǎo)通將通過二極管D6、三極管BG6和二極管D7迅速放電。迫使接點(diǎn)A的電位迅速下降，從而使后面接入的開關(guān)三極管BG7、BG8導(dǎo)通，三極管BG9、BG10也隨之導(dǎo)通，BG10的集電極輸出一高電平報(bào)警信號(hào)，使上限報(bào)警電路報(bào)警。該上限報(bào)警電路由BG11、BG12，電阻R25、R26、R27、R28、R29及二極管D8、電容C12蜂鳴器JX1組成，其中，電阻R25、R26串接于電源回路，BG11的基極接入BG10的集電極，射極與BG12的射極并接后再串接電阻R29入地，集電極并接D8和蜂鳴器JX1后入電源正極，又串接電容C12后接入BG12的基極，BG12的基極與電源間接有電阻R27，其集電極串接電阻R28后入電源正極。當(dāng)報(bào)警信號(hào)由BG10的集電極輸出時(shí)，BG11基極為高電平，即三極管BG11導(dǎo)通，蜂鳴器JX1得電報(bào)警。由于電容器C9、C10、電阻R17、R18組成的RC充放電回路其充放電周期設(shè)定在心跳周期的上限值上(即0.5秒)，故只要輸入三極管BG5基極的R波信號(hào)周期大于0.5秒(即心跳低于120次／分)，該充放電路由于三極管BG6的截止而無放電回路，該控制電路就無報(bào)警信號(hào)輸出，反之，當(dāng)R波的周期小于0.5秒(即心跳高于120次／分)，則由電源經(jīng)電容器C9、C10和電阻R17、R18充電回路獲得充電電壓的電容器C9、C10，將由導(dǎo)通的三極管BG6放電，有報(bào)警信號(hào)輸出，同樣下限報(bào)警控制電路及下限報(bào)警電路的構(gòu)成、工作過程與上限報(bào)警控制電路及上限報(bào)警電路相似，它由電阻R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R43，電容器C14、C15、C16，三極管BG13、BG14、BG15、BG16、BG17、BG18，二極管D9、D10、D11組成，其中電容器C14、C15，電阻R34、R36構(gòu)成充電回路，二極管D10、D11，三極管BG14構(gòu)成電容器C14、C15的放電回路。該下限報(bào)警控制電路的RC充放電周期設(shè)定在2秒，與心跳30次／分相對(duì)應(yīng)，當(dāng)心跳大于30次／分時(shí)，即由電容器C13耦合的來自三極管BG4發(fā)射極的R波信號(hào)周期小于2秒時(shí)，接點(diǎn)B無信號(hào)輸出，BG18截至，無報(bào)警信號(hào)輸出，蜂鳴器JX2不報(bào)警，當(dāng)心跳小于30次／分時(shí)，BG18導(dǎo)通，蜂鳴器JX2報(bào)警。
占空比電路由R48、R49、R50、R51、R52、R53，電容器C18、C19，三極管BG21、BG22組成，其中，BG21、BG22采用共射極偏置接法，其基極并接后串入電阻R48、電容C18接至電容C3、C4的并接端，BG21的集電極串入電阻R50后接至互補(bǔ)電源的正極，BG22的集電極串入電阻R49后接至互補(bǔ)電源的負(fù)極，電阻R51、R52串接后分別接至BG21、BG22的集電極，其相接端接入電阻R53后，一路經(jīng)電容C19入地，一路接至BG23的基極。該占空比電路它用來檢測心電檢測放大電路取得的心電信號(hào)的占空比。由于正常心跳的心電波其占空比有一定的取值范圍，如只有占波無空波時(shí)，則說明發(fā)生室顫將危及生命，如只有空波無占波，則說明心跳停止?？衫眠@一特性，對(duì)心電正常與否用占空比電路進(jìn)行跟蹤鑒別，以判斷心跳是否正常，進(jìn)行報(bào)警。在本占空比電路中R48、C18的時(shí)間常數(shù)大于輸入信號(hào)波形的周期。設(shè)由心電檢測放大電路輸入的心電信號(hào)其占空比為t／T，由電容器C19耦合至三極管BG23的直流輸出電壓為Eodc，R51、R52之間的接點(diǎn)電壓為Eoc，則Eoc=R50VCCR50+R51+R52, Eodc=Eoc(1-2tT)]]>其中Vcc為電源電壓，t為輸入波形的占波時(shí)間，T為輸入波形的空波時(shí)間。故輸入占空比電路的心電信號(hào)占空比越小，輸入三極管BG23的直流電壓越高，反之，心電信號(hào)的占空比越大，則三極管BG23的直流輸入電壓越低。因此選取正常心電占空比的代表值作為報(bào)警參考值就可確定報(bào)警電壓值。為實(shí)現(xiàn)報(bào)警目的，將該Eodc信號(hào)輸入三極管BG23進(jìn)行放大，在其集電極和正電源間串接電阻R54、R55，從R54上取出放大后的部分信號(hào)輸至由施密特觸發(fā)器構(gòu)成的心律異常報(bào)警控制電路和一心電異常報(bào)警電路，該施密特觸發(fā)器由三極管BG24、BG25，電阻R56、R57、R58、R59、R60、R61及電容器C20、C21，二極管D14、D15、D16、D17構(gòu)成。其中，BG24的基極接入R54的動(dòng)觸點(diǎn)，集電極一路串接電阻R56入電源正，一路串接由R57和C20組成的并聯(lián)回路后入三極管BG25的基極，其射極串聯(lián)電阻R58及二極管D14、D15、D16、D17后入地，BG25的射極接入R58和D14的接點(diǎn)間，其集電極一路串入電阻R59入電源正，一路串入R60和C21組成的并聯(lián)回路后再串接電阻R61入地。該觸發(fā)器的觸發(fā)電壓以正常心電的占空比值為基準(zhǔn)設(shè)定，當(dāng)占空比電路輸出電壓Eocd於三極管BG23放大后經(jīng)R54取出的信號(hào)低于施密特觸發(fā)器的設(shè)定電壓時(shí)，施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，即BG25輸出高電平，從而輸出一信號(hào)使BG26導(dǎo)通，因而由三極管BG26、蜂鳴器JX3、二極管D13構(gòu)成的心律異常報(bào)警器電路中，由于BG26射極偏置，JX3和D13并接在其集電極與正電源之間，故蜂鳴器JX3報(bào)警提示心律失常。
本實(shí)用新型的心律失常報(bào)警也可用一微處理器對(duì)心電波進(jìn)行概率密度函數(shù)識(shí)別，將心電波的概率密度函數(shù)和正常心電波進(jìn)行比較，發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行心律失常報(bào)警。
權(quán)利要求1.一種便攜式心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器，由心電檢測放大電路、信號(hào)識(shí)別電路、控制電路、報(bào)警電路、占空比電路等組成，其特征在于心電檢測放大電路由二探頭及一高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲差分放大電路組成，用以檢測和放大心電信號(hào)，其檢測到的差分放大心電信號(hào)輸入信號(hào)識(shí)別電路，該信號(hào)識(shí)別電路為一有源雙T帶通濾波器，它用以檢測出心電波中的R波，并將該R波輸至控制電路，控制電路由上限報(bào)警控制電路、下限報(bào)警控制電路、心電異常報(bào)警控制電路三部分構(gòu)成，其中，上限報(bào)警控制電路中設(shè)有一RC充放電回路，其時(shí)間常數(shù)設(shè)定值與正常心律上限值一致，由信號(hào)識(shí)別電路輸入該上限報(bào)警控制電路的R波周期小于其時(shí)間常數(shù)時(shí)，即心律過快，上限報(bào)警控制電路將輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)上限報(bào)警電路，進(jìn)行心律過快報(bào)警；下限報(bào)警控制電路中設(shè)有一RC充放電回路，其時(shí)間常數(shù)設(shè)定值與正常心律下限值一致，由信號(hào)識(shí)別電路輸入該下限報(bào)警控制電路的R波周期大于其時(shí)間常數(shù)時(shí)，即心律過緩，下限報(bào)警控制電路輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)下限報(bào)警電路進(jìn)行心律過緩報(bào)警；心電檢測放大電路檢測到的差分放大心電信號(hào)又輸至一占空比電路，該占空比電路由一采用互補(bǔ)電壓供電的共射極偏置三極管電路，它用于對(duì)心電信號(hào)的占空比進(jìn)行鑒別，取出異于正常心電占空比的心電信號(hào)輸?shù)娇刂齐娐分械男穆僧惓?bào)警控制電路，該心律異常報(bào)警控制電路由施密特觸發(fā)器構(gòu)成，其產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)輸至心電異常報(bào)警電路進(jìn)行心律異常報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器，其特征在于所述之信號(hào)識(shí)別電路中的該有源雙T帶通濾波器由三極管BG2的基極輸入心電檢測放大電路輸出的心電信號(hào)，其射極入地，集電極通過電阻R11接電源；雙T濾波網(wǎng)絡(luò)中電容器C5和C7串接后，其接點(diǎn)通過電阻R36入地，C5的另一端接入三極管BG2的基極，C7的另一端接入電阻R13、R14的接點(diǎn)，電阻R31和R32串接后，接點(diǎn)接入電容器C6后接至三極管BG3的射極，R31的另一端接至三極管BG2的基極，R32的另一端與電阻R13、R14的接點(diǎn)相接；三極管BG3的基極接入三極管BG2的集電極，其集電極接入電阻R12后接至三極管BG4的基極；三極管BG4的集電極接電源，射極串接電阻R13、R14后入地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器，其特征在于所述之控制電路中的上限報(bào)警控制電路其信號(hào)輸入由電容器C8耦合后，通過二極管D5削波，輸至三極管BG5的基極，BG5的射極入地，集電極通過電阻R62接入三極管BG6的基極，其中電容器C9、C10串接后一端接電源，一端與電阻R17、R18相串接后入地構(gòu)成充電回路，其接點(diǎn)中接入一二極管D7后接至三極管BG6的射極，BG6的集電極接入二極管D6后入電源，該三極管BG6和二極管D6、D7共同構(gòu)成電容器C9、C10的放電回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器，其特征在于所述之控制電路的下限報(bào)警控制電路，其輸入信號(hào)由電容器C13耦合，經(jīng)二極管D9削波后輸至三極管BG13的基極，其充電回路由電容器C4、C5串接后與電阻R34、R36串接構(gòu)成，其接點(diǎn)接入二極管D11后接至三極管BG14的集電極，該BG14的集電極接入二極管D10入電源構(gòu)成電容器C14、C15的放電回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器，其特征在于控制電路中的上限報(bào)警控制電路電容器C9、C10、電阻R17、R18及三極管BG6和二極管D6、D7所組成的RC充放電回路其充放電周期為0.5秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器，其特征在于控制電路中的下限報(bào)警控制電路電容器C14、C15，電阻R34、R36，二極管D10、D11，三極管BG14構(gòu)成的RC充放電回路，其周期為2秒。
專利摘要一種便攜式心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警器，由心電檢測放大電路、信號(hào)識(shí)別電路、控制電路、報(bào)警電路、占空比電路等組成，其主要特點(diǎn)是由心電檢測放大電路檢測心電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)識(shí)別電路取出心電中的R波，并根據(jù)R波的出現(xiàn)周期或頻率通過控制電路實(shí)行心動(dòng)過速上限報(bào)警或心動(dòng)過緩下報(bào)警，并通過占空比電路識(shí)別心電的占比對(duì)心動(dòng)異常進(jìn)行報(bào)警，其優(yōu)點(diǎn)是體積小，價(jià)格廉，適合心臟病患者進(jìn)行心臟監(jiān)護(hù)報(bào)警。
文檔編號(hào)A61B5/0452GK2174163SQ9323672
公開日1994年8月17日 申請(qǐng)日期1993年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月26日
發(fā)明者謝浦荻 申請(qǐng)人:南京醫(yī)學(xué)院