專利名稱：新型心電記錄裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型心電記錄裝置，具有靜態(tài)心電圖形和動態(tài)心電圖形的采
集記錄功能，可以作為多功能的常規(guī)心電圖儀和動態(tài)心電圖記錄裝置使用。
背景技術：
心電信號是人類最早研究并應用于臨床醫(yī)學的生物電信號之一，是生物醫(yī)學領域
重要研究對象之一，也是醫(yī)學上診斷心臟系統(tǒng)疾病十分重要的檢測依據(jù)。 自第一臺心電圖儀問世以來，心電圖儀的發(fā)展經(jīng)歷了靜態(tài)心電圖儀和動態(tài)心電圖
儀兩個重要階段。靜態(tài)心電圖儀只能記錄受檢者處于靜態(tài)時短暫的心電信號，不易發(fā)現(xiàn)偶
發(fā)性心率失常和心肌缺血等癥狀。當受檢者在睡眠、體育運動、工作勞累或情緒激動等狀態(tài)
下出現(xiàn)癥狀和變化時，無法及時記錄當時的心電圖形。針對靜態(tài)心電圖儀的局限性，為了及
時發(fā)現(xiàn)和治療早期心臟病和各類隱性、偶發(fā)性心律失常、心肌局部缺血，就必須有一種可以
攜帶在病人身上的動態(tài)心電圖儀。為解決心電圖形的動態(tài)記錄問題，國內外均開發(fā)了動態(tài)
心電圖儀(Holter)，該儀器可以在病人正常工作、生活的情況下，提供心電數(shù)據(jù)的記錄，隨
時捕捉病人在緊張勞累或情緒激動等特殊情況下心臟發(fā)生的心電信號。但是現(xiàn)有的動態(tài)心
電圖儀還存在以下不足之處 首先，現(xiàn)有動態(tài)心電圖儀的功能單一，僅可以完成5 7條導聯(lián)心電信號的采集，對患者疾病的心電信號不能全面反映并記錄出來。 其次，現(xiàn)有動態(tài)心電圖儀的心電信號采集的頻率范圍較窄，一般為0. 5 300Hz，不能對偶發(fā)性大于300Hz心電信號及過低頻信號實現(xiàn)捕捉。 因此需要設計一種新型的心電記錄裝置，使心電記錄裝置對每個心電信號的測量范圍達到0. 02 1. 5kHz，實現(xiàn)對高頻和超低頻心電信號的采集，為臨床醫(yī)護人員提供更為寬泛的心電圖形。同時，該心電記錄裝置還具有普通心電記錄裝置的功能，通過與計算機連接可以實時觀測患者12導聯(lián)靜態(tài)信號。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種新型心電記錄裝置，該心電記錄裝置具有心電信號測量范圍寬，測量準確、穩(wěn)定、高效的優(yōu)勢。 本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用的技術解決方案是 新型心電記錄裝置，包括心電信號采集單元、微處理器單元、人機交互單元、存儲器單元以及數(shù)據(jù)通訊單元，所述心電信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元、數(shù)據(jù)通訊單元分別與微處理器單元連接。 上述心電信號采集單元有十組，每組心電信號采集單元包括心電圖電極、導聯(lián)線、過壓保護電路、高頻濾波電路、導聯(lián)切換電子開關、前置放大電路、后級放大電路以及基線調整電路，所述心電圖電極、導聯(lián)線、過壓保護電路、高頻濾波電路、導聯(lián)切換電子開關、前置放大電路、后級放大電路依次連接，基線調整電路與前置放大電路連接。[0011] 上述心電圖電極表面設有一層降低電極極化、減少測量偽差的銀-氯化銀。 上述導聯(lián)線采用帶屏蔽的信號導聯(lián)線。 上述過壓保護電路采用靜電釋放保護組件。 上述高頻濾波電路采用濾波器截止頻率為10kH，能夠濾去空間高頻干擾的RC低 通濾波的電路。 上述導聯(lián)切換電子開關采用在微處理器單元控制下能夠將采樣自IO個心電圖電 極的心電信號按照標準導聯(lián)信號有序切換，形成標準12導聯(lián)心電信號的高速電子開關組。 上述前置放大電路，用于濾除采集的心電信號中的共模干擾信號，并將心電信號 放大的電路。 上述后級放大電路，采用低功耗零漂移儀表放大器INA333。 上述微處理器單元采用ARM的Cortex-M3處理內核的32位微處理器。 上述存儲器單元采用2G的NAND FLASH。 上述數(shù)據(jù)通訊單元，用于心電記錄裝置與PC機數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌趩卧?，其包括高?USB2. 00TG接口電路、RS485接口電路、GPRS通信接口電路，所述各接口電路采用電氣隔離 結構。 上述新型心電記錄裝置還包括供電單元，供電單元有鋰電池供電電路和外接直流 電源供電電路。 本實用新型的有益效果 1、新型心電記錄裝置可以完成靜態(tài)時心電信號的實時采集與傳輸，同時也可以完 成人在活動狀態(tài)時實時心電信號的記錄存儲功能，并具有心電信號采集頻率范圍寬的優(yōu) 勢，可采集心電信號的頻率范圍為0. 02 2kHz。 2、心電信號采集單元，主要作用是提取人體體表微弱心電信號，并按照標準導聯(lián) 形式組合，并將選定導聯(lián)的心電信號進行放大，同時完成調整基線位置，濾除干擾信號作 用。 3、導聯(lián)線采用帶屏蔽的信號導聯(lián)線，有效較小對微弱心電信號的干擾。 4、過壓保護電路采用靜電釋放保護組件，有效防止除顫儀等設備產(chǎn)生的高壓脈沖
對儀器的影響。 5、基線調整電路完成對不同導聯(lián)心電信號偏移調整，以達到在處理不同的導聯(lián)信 號通道時，輸入微處理器的信號幅值相同。 6、采用ARM的Cortex-M3處理內核的32位微處理器，具有實時性高、功耗低的優(yōu) 點。 7、數(shù)據(jù)通訊單元的各接口電路采用電氣隔離結構，有效實現(xiàn)與PC機的電氣隔離， 避免對人體的電擊傷害。 8、高速USB2. OOTG接口電路，實現(xiàn)了 12Mbps的全速數(shù)據(jù)通訊，保證了大量數(shù)據(jù)的 高速傳輸。

圖1為新型心電記錄裝置各單元模塊的連接框圖。 圖2為心電信號采集單元各電路的連接框圖。
4[0033] 圖3為心電信號采集單元的電路簡圖。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明
具體實施方式結合圖1、圖2、圖3，新型心電記錄裝置，包括心電信號采集單元1、微處理器單元 6、人機交互單元4、5、存儲器單元2、3以及數(shù)據(jù)通訊單元7、8、9，所述心電信號采集單元1、 人機交互單元4、5、存儲器單元2、3、數(shù)據(jù)通訊單元7、8、9分別與微處理器單元6連接。 心電信號采集單元1有十組，每組心電信號采集單元1包括心電圖電極11 、導聯(lián)線 12、過壓保護及高頻濾波電路13、導聯(lián)切換電子開關14、前置放大電路15、后級放大電路16 以及基線調整電路17，所述心電圖電極11、導聯(lián)線12、過壓保護及高頻濾波電路13、導聯(lián)切 換電子開關14、前置放大電路15、后級放大電路16依次連接，基線調整電路17與前置放大 電路15連接。 心電圖電極11電極為一次性使用心電電極，極片表面鍍有一層銀_氯化銀，以降 低電極的極化，減少測量的偽差。 導聯(lián)線12采用帶屏蔽的信號導聯(lián)線，有效避免對微弱心電信號的干擾能力。導聯(lián)
線將電極上的心電信號送到心電記錄裝置的放大器輸入端，電極部位、電極符號及導聯(lián)線
標志顏色等均按照標準規(guī)定。從電極獲得的心電信號幅值僅有幾毫伏，為了減少空間電磁
波對心電信號的干擾，在導聯(lián)線外加有屏蔽層，屏蔽層與心電記錄裝置的地相連。 過壓保護電路采用靜電釋放保護組件，有效防止除顫儀等設備產(chǎn)生的高壓脈沖對
記錄裝置的影響。 高頻濾波電路采用RC低通濾波電路組成，其濾波器的截止頻率選為10kHz，濾去 空間高頻干擾。 導聯(lián)切換電子開關14采用高速電子開關組，在微處理器的控制下可以將采樣自
10個電極的心電信號按照標準導聯(lián)信號有序切換，形成標準12導聯(lián)心電信號。 前置放大電路15濾除采集的心電信號中的共模干擾信號，并放大心電信號。選擇
了高輸入阻抗、高共模抑制比、低零點漂移、低噪聲、低功耗、高帶寬的儀用放大器進行前置放大。 后級放大電路16采用低功耗零漂移儀表放大器INA333。 基線調整電路17完成對不同導聯(lián)心電信號偏移調整，以達到在處理不同的導聯(lián) 信號通道時，輸入微處理器的信號幅值相同。 微處理器單元6采用ARM先進架構的Cortex_M3處理內核的32位微處理器，具有 實時性高、功耗低的優(yōu)點。 人機交互單元設計有按鍵控制電路4與語音提示電路5，按鍵控制電路4采用簡 易按鍵結構，并對其做濾波處理，防止誤判或動作。語音提示電路5由語音芯片與揚聲器構 成，語音芯片完成對語音段的存儲，根據(jù)不同的工作狀態(tài)，由微處理器控制其放音，對心電 信號異常提示或工作方式進行提示。 存儲器單元設計有一片靜態(tài)RAM存儲器2，型號為IS61V51216，存儲容量為512M， 16位，用于動態(tài)心電信號的臨時記錄、數(shù)據(jù)處理，對處理后的數(shù)據(jù)存儲在2G容量的NAND FLASH存儲器3中，存儲器3型號為HY27UG088，實現(xiàn)對心電信號的實時記錄或異常記錄功[0048] 數(shù)據(jù)通訊單元用于心電記錄裝置與PC機數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌趩卧?，其包括高?USB2. 00TG接口電路、RS485接口電路、GPRS通信接口電路，所述各接口電路采用電氣隔離 結構。USB接口實現(xiàn)了 12Mbps的全速數(shù)據(jù)通訊，保證了大量數(shù)據(jù)的高速傳輸。USB接口不 僅實現(xiàn)的數(shù)據(jù)的高速傳輸，而且接口簡單、通用性強。隔離RS485的設計，滿足了PC機與心 電記錄裝置在電氣上的隔離，確保受檢者的安全。 新型心電記錄裝置還包括供電單元，供電單元有鋰電池供電電路和外接直流電源 供電電路。其中，心電記錄裝置主控模塊和GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送模塊由兩塊鋰電池獨立供電。通 過多組穩(wěn)壓電路產(chǎn)生系統(tǒng)所需的電壓。 該新型心電記錄裝置與配有數(shù)據(jù)分析軟件的PC機連接，由分析軟件完成對心電 數(shù)據(jù)的計算、分析、診斷。具有完善的ST段分析功能、先進的心率變異性分析系統(tǒng)以及各通 道T波分析功能等。系統(tǒng)采用模式識別的方法，建立自適應神經(jīng)系統(tǒng)，對心電信號進行對 照、特征提取和識別分析，大大提高了分析系統(tǒng)對復雜心律失常的判定，不僅能夠檢測出各 種復雜的心律失常，對微小信號的檢測更為靈敏。 具體的心電信號采集單元1的各元器件的連接關系，結合圖3作出如下說明 心電信號采集單元1共有(V1-V10) 10組。 Jl為心電圖電極，貼于相應的肢體和胸部位置，采用一次性使用心電電極，極片表 面鍍有一層銀-氯化銀，以降低電極的極化，減少測量的偽差，提高心電信號的提取質量。 Z1為TVP雙向瞬態(tài)抑制二極管，在設計PCB板布局時，其盡可能靠近電極的引線位 置，以提高其保護的有效性。Zl與D1、D2組成對起搏器等設備產(chǎn)生的瞬時高壓脈沖起限幅 作用，保護信號處理電路不被損壞。 Rl、 Cl組成低通濾波電路，其截止頻率的設置大于設計采集心電的高頻頻率(> 2. 5kHz)。 Dl、 D2為鍺材料二極管，進行限幅保護。運算放大器U1A為高輸入阻抗、低漂移、 軌對軌單電源工作運算放大器。 運算放大器U2為高增益、輸入電阻達G級的運放儀表放大器INA333， KG為高速電子開關組，實現(xiàn)對12導聯(lián)信號的邏輯組合，產(chǎn)生標準12導聯(lián)的心電信
號。通過電極采集到的10個心電信號(R， L， F， VI， V2， V3， V4， V5， V6， S)經(jīng)過威爾遜網(wǎng)絡
后合成符合國際標準的12導聯(lián)信號。同一時刻有4組導聯(lián)信號輸入到數(shù)據(jù)處理單元，僅需
切換三次即可實現(xiàn)一組12導聯(lián)心電信號的采集，為實現(xiàn)寬范圍的心電信號頻率采集提供
技術保證。做監(jiān)護功能使用時，由10個電極中特定的4個電極與右腿驅動電極組合成兩通
道的監(jiān)護導聯(lián)信號。 基線調整通過微處理器的DAC輸出完成，根據(jù)12導聯(lián)的心電信號計算出其基線 值，以調整輸出信號到正確幅值。 當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例， 本技術領域的技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應 屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求新型心電記錄裝置，其特征在于所述心電記錄裝置包括心電信號采集單元、微處理器單元、人機交互單元、存儲器單元以及數(shù)據(jù)通訊單元，所述心電信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元、數(shù)據(jù)通訊單元分別與微處理器單元連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述心電信號采集單元有 十組，每組心電信號采集單元包括心電圖電極、導聯(lián)線、過壓保護電路、高頻濾波電路、導聯(lián) 切換電子開關、前置放大電路、后級放大電路以及基線調整電路，所述心電圖電極、導聯(lián)線、 過壓保護電路、高頻濾波電路、導聯(lián)切換電子開關、前置放大電路、后級放大電路依次連接， 基線調整電路與前置放大電路連接。
3. 根據(jù)權利要求2所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述心電圖電極表面設有 一層降低電極極化、減少測量偽差的銀-氯化銀，所述導聯(lián)線采用帶屏蔽的信號導聯(lián)線。
4. 根據(jù)權利要求2所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述過壓保護電路采用靜 電釋放保護組件，所述高頻濾波電路采用濾波器截止頻率為lOkH，能夠濾去空間高頻干擾 的RC低通濾波的電路。
5. 根據(jù)權利要求2所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述導聯(lián)切換電子開關采用在微處理器單元控制下能夠將采樣自io個心電圖電極的心電信號按照標準導聯(lián)信號有序切換，形成標準12導聯(lián)心電信號的高速電子開關組。
6. 根據(jù)權利要求2所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述前置放大電路，用于濾除采集的心電信號中的共模干擾信號，并將心電信號放大的電路，所述后級放大電路，采用低功耗零漂移儀表放大器INA333。
7. 根據(jù)權利要求l所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述微處理器單元采用ARM 的Cortex-M3處理內核的32位微處理器。
8. 根據(jù)權利要求1所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述存儲器單元采用2G的 應D FLASH 。
9. 根據(jù)權利要求l所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)通訊單元，用于心 電記錄裝置與PC機數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌趩卧?，其包括高速USB2. 00TG接口電路、RS485接口電 路、GPRS通信接口電路，所述各接口電路采用電氣隔離結構。
10. 根據(jù)權利要求1至9任一項所述的新型心電記錄裝置，其特征在于所述新型心電 記錄裝置還包括供電單元，供電單元有鋰電池供電電路和外接直流電源供電電路。
專利摘要本實用新型公開一種新型心電記錄裝置，該心電記錄裝置包括心電信號采集單元、微處理器單元、人機交互單元、存儲器單元以及數(shù)據(jù)通訊單元，所述心電信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元、數(shù)據(jù)通訊單元分別與微處理器單元連接。心電信號采集單元有十組，每組心電信號采集單元包括依次連接的心電圖電極、導聯(lián)線、過壓保護電路、高頻濾波電路、導聯(lián)切換電子開關、前置放大電路、后級放大電路，基線調整電路與前置放大電路連接。新型心電記錄裝置可以完成靜態(tài)時心電信號的實時采集與傳輸，同時也可以完成人在活動狀態(tài)時實時心電信號的記錄存儲功能，并具有心電信號采集頻率范圍寬的優(yōu)勢，可采集心電信號的頻率范圍為0.02～2kHz。
文檔編號A61B5/04GK201542630SQ20092025297
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權日2009年11月13日
發(fā)明者劉隆吉, 張松梅, 徐坤山, 李世光, 桑志峰, 畢博, 毛文沛, 高正中 申請人:青島盤古電氣有限公司;山東科技大學