本發(fā)明涉及一種合成式心電信號(hào)發(fā)生器，屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

心電信號(hào)發(fā)生器是一種低頻信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療儀器維修、測(cè)試、演示和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。在醫(yī)院，監(jiān)護(hù)儀、心電圖機(jī)等是臨床上最常用的急救和生命的支持設(shè)備。心電圖機(jī)、監(jiān)護(hù)儀是直接使用在患者身上，直接聯(lián)系到患者的身體健康和生命安全。當(dāng)心電圖機(jī)、監(jiān)護(hù)儀出現(xiàn)故障進(jìn)行維修后。為了保證監(jiān)護(hù)儀、心電圖機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性，一般都要檢查一下各導(dǎo)聯(lián)工作是否正常。這時(shí)可用心電信號(hào)發(fā)生器來代替人體進(jìn)行初步檢查，以進(jìn)行調(diào)試。這樣做既安全又保險(xiǎn)，避免了用人體來做檢查產(chǎn)生的不安全隱患。

目前我國(guó)使用的心電信號(hào)發(fā)生器，大部分是進(jìn)口的，價(jià)格昂貴。而且當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修起來麻煩，且費(fèi)用相對(duì)高。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的大都由分立元件組成，其體積大，功能少，精度不高，通用性不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明提供一種合成式心電信號(hào)發(fā)生器，采用常見的電子元件、集成芯片，以石英晶體作為振蕩源，精度高、功耗低、體積小、成本低、可靠性高。解決了分立元件組成心電信號(hào)發(fā)生器存在的體積大，功能少，精度不高，通用性不好，維修不便等問題。

本發(fā)明技術(shù)方案是：一種合成式心電信號(hào)發(fā)生器，包括電源模塊1、振蕩模塊2、信號(hào)適配模塊3、信號(hào)合成模塊4；

所述電源模塊1通過開關(guān)升壓器將電池的1.5v升壓至+5v作為信號(hào)發(fā)生器的電源供電，

所述振蕩模塊2的振蕩信號(hào)經(jīng)分頻輸出16hz信號(hào)送給信號(hào)合成模塊4，作信號(hào)合成模塊4的時(shí)鐘；同時(shí)分別輸出2hz、1hz、0.5hz經(jīng)心率控制開關(guān)供給信號(hào)合成模塊4，分別用于產(chǎn)生30次/分、60次/分和120次/分三種心電信號(hào)；

所述信號(hào)適配模塊3由電阻構(gòu)成分壓器，將信號(hào)合成模塊4輸出的心電信號(hào)進(jìn)行衰減，并以la、ra、rl的形式輸出心電信號(hào)；其中l(wèi)a為心電左手臂信號(hào)輸出端la，ra為心電右手臂信號(hào)輸出端、rl為心電右腿驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端；

所述信號(hào)合成模塊4在振蕩模塊2的16hz信號(hào)脈沖作用下產(chǎn)生高電平脈沖，再經(jīng)電阻、電容、二極管的疊加、濾波、整形后合成心電信號(hào)。

所述電源模塊1包括升壓芯片up(max1724ezk50)、升壓電感l(wèi)1、濾波電容器cp1、濾波電容器cp2、電源開關(guān)sw1和電池bat1；

所述電源模塊1中電池bat1的正極經(jīng)電源開關(guān)sw1分別與濾波電容器cp1的正極、升壓芯片up的1腳和3腳、電感l(wèi)1的一端相連，電感l(wèi)1的另一端與升壓芯片up的5腳連接，升壓芯片up的4腳與濾波電容器cp2的正極連接并接+5v，電池bat1的負(fù)極、濾波電容器cp1的負(fù)極、升壓芯片up的2腳、濾波電容器cp2的負(fù)極均接地。

所述振蕩模塊2包括4060芯片u1、晶體x1(8192hz)、電容c1、電容c2、電阻r1和心率控制開關(guān)sw2；

所述振蕩模塊2中芯片u1的16腳接+5v、8腳接地、芯片u1的12腳接地，電容c1的一端和電容c2的一端接地，電容c1的另一端和電容c2的一另端分別與晶體x1的兩端連接再與電阻r1并聯(lián)后分別接到芯片u1的11腳和10腳上，u1的13腳與信號(hào)合成模塊4連接，u1的1、2、3腳分別與開關(guān)sw2的三個(gè)擲向相連，sw2的刀端與信號(hào)合成模塊4相連接。

所述信號(hào)適配模塊3包括心電左手臂信號(hào)輸出端la、心電右手臂信號(hào)輸出端ra、心電右腿驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端rl、電阻r12、電阻r13、電阻r14、電阻r15；

信號(hào)適配模塊3中電阻r12的一端與電阻r13的一端相連后再接到心電右腿驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端rl上、電阻r12的另一端與電阻r15的一端相連后再與信號(hào)合成模塊4中的輸出端連接，電阻r13的另一端接地、電阻r15的另一端與電阻r14的一端連接后再接到心電左手臂信號(hào)輸出端la上，電阻r14的另一端接地，心電右手臂信號(hào)輸出端ra接地。

所述信號(hào)合成模塊4包括芯片u2、發(fā)光二極管lr、二極管d1、二極管d2、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電阻r6、電阻r7、電阻r8、電阻r9、電阻r10、電阻r11、電容c3、電容c4、電容c5；

信號(hào)合成模塊4中芯片u2的16腳接+5v、8腳接地、14腳與振蕩模塊2中的芯片u1的13腳連接，u2的13腳與其11腳相接后再與電阻r4的一端連接，電阻r4的另一端接地，電容c3的一端與振蕩模塊2中的心率控制開關(guān)sw2刀端連接，電容c3的另一端與電阻r2的一端及二極管d1的正極連接，電阻r2的另一端接地，二極管d1的負(fù)極與電阻r3的一端及芯片u2的15腳連接，電阻r3的另一端接地，芯片u2的4腳、1腳、6腳分另與電阻r6、電阻r7、電阻r8的一端連接，電阻r6、電阻r7、電阻r8的另一端連接在一起后再與電阻r10、電容c5的一端相連，電容c5的另一端接地，電阻r10的另一端與電阻r11的一端連接后作為信號(hào)合成模塊4的輸出，r11的另一端與電阻r9的一端、二極管d2的負(fù)極、電容c4的一端連接，電阻r9的另一端及二極管d2的正極接地，電容c4的另一端與電阻r5的一端及芯片u2的10腳連接，電阻r5的另一端與發(fā)光二極管lr的正極連接、發(fā)光二極管lr的負(fù)極接地。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明電路簡(jiǎn)單、可靠性高、精度高、功耗低、體積小、價(jià)格便宜。采用石英晶體作這振蕩器、用集成芯片進(jìn)行信號(hào)處理、采用1.5v電池供電，可輸出30次/分、60次/分和120次/分三種心率信號(hào)，并帶有r波信號(hào)輸出及指示led，可用于心電圖機(jī)，監(jiān)護(hù)儀的維修、報(bào)警設(shè)置的檢驗(yàn)和心電圖機(jī)、監(jiān)護(hù)儀導(dǎo)聯(lián)電纜線的測(cè)試以及醫(yī)學(xué)教學(xué)研究場(chǎng)合中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明電源模塊電路原理圖；

圖2是本發(fā)明振蕩模塊電路原理圖；

圖3是本發(fā)明信號(hào)適配模塊電路原理圖；

圖4是本發(fā)明信號(hào)合成模塊電路原理圖；

圖5是本發(fā)明電路原理圖；

圖6是本發(fā)明合成式心電信號(hào)發(fā)生器輸出波形圖（60次/分，r波1.5mv）。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：如圖1所示，一種合成式心電信號(hào)發(fā)生器，包括電源模塊1、振蕩模塊2、信號(hào)適配模塊3、信號(hào)合成模塊4；所述電源模塊1通過開關(guān)升壓器將電池的1.5v升壓至+5v作為信號(hào)發(fā)生器的電源供電（具體是作為振蕩模塊2和信號(hào)合成模塊4中的4060、4017芯片供電），所述振蕩模塊2的振蕩信號(hào)經(jīng)分頻輸出16hz信號(hào)送給信號(hào)合成模塊4，作信號(hào)合成模塊4的時(shí)鐘；同時(shí)分別輸出2hz、1hz、0.5hz經(jīng)心率控制開關(guān)供給信號(hào)合成模塊4，分別用于產(chǎn)生30次/分、60次/分和120次/分三種心電信號(hào)；所述信號(hào)適配模塊3由電阻構(gòu)成分壓器，將信號(hào)合成模塊4輸出的心電信號(hào)進(jìn)行衰減，并以la、ra、rl的形式輸出心電信號(hào)；其中l(wèi)a為心電左手臂信號(hào)輸出端la，ra為心電右手臂信號(hào)輸出端、rl為心電右腿驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端；所述信號(hào)合成模塊4在振蕩模塊2的16hz信號(hào)脈沖作用下產(chǎn)生高電平脈沖，再經(jīng)電阻、電容、二極管的疊加、濾波、整形后合成心電信號(hào)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，具體的電源模塊1、振蕩模塊2、信號(hào)適配模塊3、信號(hào)合成模塊4可以采用如下的設(shè)計(jì)：

所述電源模塊1包括升壓芯片up(max1724ezk50)、升壓電感l(wèi)1、濾波電容器cp1、濾波電容器cp2、電源開關(guān)sw1和電池bat1；

所述電源模塊1中電池bat1(1.5v)的正極經(jīng)電源開關(guān)sw1分別與濾波電容器cp1的正極、升壓芯片up的1腳和3腳、電感l(wèi)1的一端相連，電感l(wèi)1的另一端與升壓芯片up的5腳連接，升壓芯片up的4腳與濾波電容器cp2的正極連接并接+5v，電池bat1的負(fù)極、濾波電容器cp1的負(fù)極、升壓芯片up的2腳、濾波電容器cp2的負(fù)極均接地。

電源模塊1將電池bat1的1.5v通過升壓芯片up(max1724ezk50)升壓至+5v作為信號(hào)發(fā)生器的電源供電。

所述振蕩模塊2包括芯片u1(4060)、晶體x1(8192hz)、電容c1、電容c2、電阻r1和心率控制開關(guān)sw2；

所述振蕩模塊2中芯片u1的16腳接+5v、8腳接地、芯片u1的12腳接地，電容c1的一端和電容c2的一端接地，電容c1的另一端和電容c2的一另端分別與晶體x1的兩端連接再與電阻r1并聯(lián)后分別接到芯片u1的11腳和10腳上，u1的13腳與信號(hào)合成模塊4連接，u1的1、2、3腳分別與開關(guān)sw2的三個(gè)擲向相連，sw2的刀端與信號(hào)合成模塊4相連接。

振蕩模塊2中晶體x1(8192hz)信號(hào)經(jīng)芯片u1分頻從13腳輸出16hz信號(hào)供信號(hào)合成模塊4使用；其1、2、3腳輸出分別輸出2hz、1hz、0.5hz經(jīng)sw2供給信號(hào)合成模塊4產(chǎn)生30次/分、60次/分和120次/分三種心率信號(hào)。

所述信號(hào)適配模塊3包括心電左手臂信號(hào)輸出端la、心電右手臂信號(hào)輸出端ra、心電右腿驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端rl、電阻r12、電阻r13、電阻r14、電阻r15；

信號(hào)適配模塊3中電阻r12的一端與電阻r13的一端相連后再接到心電右腿驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端rl上、電阻r12的另一端與電阻r15的一端相連后再與信號(hào)合成模塊4中的輸出端連接（電阻r10與電阻r11的連接端），電阻r13的另一端接地、電阻r15的另一端與電阻r14的一端連接后再接到心電左手臂信號(hào)輸出端la上，電阻r14的另一端接地，心電右手臂信號(hào)輸出端ra接地。

信號(hào)適配模塊3中由電阻構(gòu)成分壓器，將信號(hào)衰減約53db，使r波的幅值在1.5mv左右并以la、ra、rl的形式輸出心電信號(hào)（可采用ⅰ、ⅱ、ⅲ導(dǎo)聯(lián)）。

所述信號(hào)合成模塊4包括芯片u2、發(fā)光二極管lr、二極管d1、二極管d2、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電阻r6、電阻r7、電阻r8、電阻r9、電阻r10、電阻r11、電容c3、電容c4、電容c5；

信號(hào)合成模塊4中芯片u2的16腳接+5v、8腳接地、14腳與振蕩模塊2中的芯片u1的13腳連接，u2的13腳與其11腳相接后再與電阻r4的一端連接，電阻r4的另一端接地，電容c3的一端與振蕩模塊2中的心率控制開關(guān)sw2刀端連接，電容c3的另一端與電阻r2的一端及二極管d1的正極連接，電阻r2的另一端接地，二極管d1的負(fù)極與電阻r3的一端及芯片u2的15腳連接，電阻r3的另一端接地，芯片u2的4腳、1腳、6腳分另與電阻r6、電阻r7、電阻r8的一端連接，電阻r6、電阻r7、電阻r8的另一端連接在一起后再與電阻r10、電容c5的一端相連，電容c5的另一端接地，電阻r10的另一端與電阻r11的一端連接后作為信號(hào)合成模塊4的輸出，r11的另一端與電阻r9的一端、二極管d2的負(fù)極、電容c4的一端連接，電阻r9的另一端及二極管d2的正極接地，電容c4的另一端與電阻r5的一端及芯片u2的10腳連接，電阻r5的另一端與發(fā)光二極管lr的正極連接、發(fā)光二極管lr的負(fù)極接地。

信號(hào)合成模塊4中芯片u2在16hz的時(shí)鐘脈沖作用下q0－q9輸出端依產(chǎn)生一系列高電平脈沖，選取q2、q4、q5、q7的波形經(jīng)電阻、電容、二極管的疊加、濾波、整形后合成心電信號(hào)，芯片u2的mr端引入復(fù)位脈沖，可控制心率，發(fā)光二極管（led）lr可指示r波信號(hào)。

本發(fā)明的工作原理是：

心電信號(hào)波形是復(fù)雜的，它由p，q，r，s，t,u波形信號(hào)組合而成。而且p，q，r，s，t,u波是在不同的區(qū)段按一定的順序組合在一起。用一個(gè)脈沖順序發(fā)生器就可以完成序列組合的工作，這里采用芯片u1(4060)和芯片u2(4017)來實(shí)現(xiàn)。

首先，由u1中的振蕩器產(chǎn)生振蕩信號(hào)(8192hz)經(jīng)分頻從13腳輸出16hz信號(hào)供信號(hào)合成模塊4使用中的u2使用；其1、2、3腳輸出分別輸出2hz、1hz、0.5hz經(jīng)sw2供給信號(hào)合成模塊4產(chǎn)生30次/分、60次/分和120次/分三種心率信號(hào)。

然后，在加到u2上14腳的16hz脈沖的作用下，u24017的q0－q9依次出現(xiàn)高電平，選取q2、q4、q5、q7的波形經(jīng)電阻、電容、二極管的疊加、濾波、整形后合成心電信號(hào)，其中q2的波形經(jīng)電阻r8、電容c5濾波形成p波；q4的波形經(jīng)電阻r9、電容c4微分、再由二極管d2取其正脈沖后得到r波；q5的波形經(jīng)電阻r7、電容c5濾波形成t波；q7的波形經(jīng)電阻r8、電容c5濾波形成u波，最后經(jīng)電阻r10、電阻r11合成完整的心電波形信號(hào)。

當(dāng)芯片u2的q9為高電平時(shí)與之相連接的e端也為高電平，u2停止工作，完成一個(gè)周期的心電信號(hào)波形輸出；只有當(dāng)復(fù)位脈沖重新到達(dá)u2的mr端(15腳)時(shí)，u2再開始工作，如此循環(huán)，就像人的心臟有節(jié)律性的跳動(dòng)。

因此mr端引入復(fù)位脈沖的頻率可控制心率，復(fù)位脈沖由ws2選擇2hz、1hz或0.5h的波形經(jīng)電容c3、電阻r2、二極管d1、電阻r3處理后獲得?？僧a(chǎn)生30次/分、60次/分和120次/分三種心率的控制信號(hào)。

發(fā)光二極管（led）lr可指示r波信號(hào)。與電阻r5相連的發(fā)光二極管(led)lr，在工作期間閃光，其閃光頻率的快慢，代表了心跳的快慢。

信號(hào)適配模塊3由電阻構(gòu)成分壓器，將信號(hào)衰減約53db，使r波的幅值在1.5mv左右（r波的典型值）并以la、ra、rl的形式輸出心電信號(hào)（可采用ⅰ、ⅱ、ⅲ導(dǎo)聯(lián)測(cè)量），如圖6所示，即為合成式心電信號(hào)發(fā)生器輸出波形圖（60次/分，r波1.5mv）。

電源模塊1通過up(max1724ezk50dc－dc開關(guān)升壓器)將電池bat1的1.5v升壓至+5v作為信號(hào)發(fā)生器的電源供電。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。