一種雙導聯(lián)體系的動態(tài)心電記錄儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙導聯(lián)體系的動態(tài)心電記錄儀，包括導聯(lián)電極、心電信號調理電路、加速度傳感器、微處理器、液晶顯示屏、按鍵、記憶卡、實時時鐘(RTC)和電源模塊。本實用新型的有益效果是：可以在一個記錄儀電路中實現(xiàn)3導聯(lián)和12導聯(lián)切換，可以記錄加速度信息，有利于計算機分析時排除由于病人運動而引起的心電信號偽跡，提高醫(yī)生后期回放分析數(shù)據(jù)的效率。本實用新型的數(shù)字化、集成化的程度高，結構緊湊，采用小號電池，在實現(xiàn)多通道心電信號采集、加速度信息采集、LCD顯示、按鍵交互等多種功能的同時，實現(xiàn)儀器的小型化。
【專利說明】一種雙導聯(lián)體系的動態(tài)心電記錄儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于醫(yī)療儀器【技術領域】，特別涉及一種雙導聯(lián)體系的動態(tài)心電記錄儀。
【背景技術】
[0002]心血管疾病是威脅人類生命的主要病癥之一，由于未能及時發(fā)現(xiàn)病變進行早期搶救,許多心臟病患者往往極易死亡。心電信號檢測是發(fā)現(xiàn)心臟病的最直接手段,然而,心血管疾病發(fā)病具有很大的偶然性與突發(fā)性，一些異常的心電信息只有在某些特殊的情況下才出現(xiàn)，因此，有必要對被監(jiān)測者在正常生活狀態(tài)下的心電信號進行長時間記錄與分析。
[0003]為了解決該問題，目前醫(yī)學中使用比較多的是動態(tài)心電記錄儀(Holter)，Holter能夠長時間記錄心電信號并保存在記錄器上，并且可以將信號進行回放和分析，Holter能隨身攜帶，記錄病人日常生活時的心電信號，具有重要的醫(yī)學應用價值。
[0004]國內外市場上醫(yī)用Holter主要采用兩種導聯(lián)體系:標準十二導聯(lián)體系、三導聯(lián)體系。兩種導聯(lián)體系的記錄儀信號接法相互不兼容，十二導聯(lián)體系全息數(shù)據(jù)所包含的心電數(shù)據(jù)較豐富，但電路結構較復雜，消耗一次性電極較多，導線較多令病人佩戴時舒適度較差，國內重要醫(yī)院，特別是三甲醫(yī)院大部分采用十二導聯(lián)；三導聯(lián)體系的全息數(shù)據(jù)量相對十二導聯(lián)要小，電路較簡單，消耗一次性電極較少，病人佩戴時相對舒適，更適合應用在長期監(jiān)護的場合下，國內小部分醫(yī)院和國外大部分醫(yī)院采用三導聯(lián)體系。市場上Holter產(chǎn)品主要為三導聯(lián)、十二導聯(lián)獨立設計，鮮見兩導聯(lián)體系兼容的型號。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的缺陷提供一種雙導聯(lián)體系的動態(tài)心電記錄儀，可以在一個記錄儀電路中實現(xiàn)3導聯(lián)和12導聯(lián)切換，可以記錄加速度信息，有利于計算機分析時排除由于病人運動而引起的心電信號偽跡，提高醫(yī)生后期回放分析數(shù)據(jù)的效率。本實用新型的數(shù)字化、集成化的程度高，結構緊湊，采用小號電池，在實現(xiàn)多通道心電信號采集、加速度信息采集、LCD顯示、按鍵交互等多種功能的同時，實現(xiàn)儀器的小型化。
[0006]本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是:一種雙導聯(lián)體系的動態(tài)心電記錄儀，其特征在于:包括導聯(lián)電極、心電信號調理電路、加速度傳感器、微處理器、液晶顯示屏、按鍵、記憶卡、實時時鐘(RTC)和電源模塊，所述導聯(lián)電極與心電信號調理電路連接，所述心電信號調理電路、加速度傳感器、液晶顯示屏、按鍵、記憶卡和實時時鐘(RTC)分別與微處理器連接，所述心電信號調理電路、加速度傳感器、微處理器、液晶顯示屏、按鍵、記憶卡和實時時鐘(RTC)分別與電源模塊連接。
[0007]進一步，所述心電信號調理電路能通過內部信號線路變更，實現(xiàn)三導聯(lián)、十二導聯(lián)體系的切換。
[0008]進一步，所述加速度傳感器包括數(shù)字加速計芯片。
[0009]進一步，所述微處理器為低功耗模數(shù)混合型微處理器。[0010]本實用新型的有益效果是:可以在一個記錄儀電路中實現(xiàn)3導聯(lián)和12導聯(lián)切換，可以記錄加速度信息，有利于計算機分析時排除由于病人運動而引起的心電信號偽跡，提高醫(yī)生后期回放分析數(shù)據(jù)的效率。本實用新型的數(shù)字化、集成化的程度高，結構緊湊，采用小號電池，在實現(xiàn)多通道心電信號采集、加速度信息采集、LCD顯示、按鍵交互等多種功能的同時，實現(xiàn)儀器的小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型數(shù)字心電記錄儀的結構示意框圖；
[0012]圖2為本實用新型電源模塊的原理框圖；
[0013]圖3為本實用新型心電信號調理電路的電路原理圖；
[0014]圖4為本實用新型心電信號調理電路的十二導聯(lián)等效原理圖；
[0015]圖5為本實用新型心電信號調理電路的三導聯(lián)等效原理圖；
[0016]圖6為本實用新型數(shù)字電路的電路原理圖；
[0017]圖7為本實用新型數(shù)字心電記錄儀的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1為本發(fā)明數(shù)字心電記錄儀的結構示意框圖。該記錄儀主要由導聯(lián)電極、心電信號調理電路、電源模塊、微處理器、加速度傳感器、記憶卡、RTC、按鍵和液晶顯示屏構成。電源模塊為記錄儀供電，導聯(lián)電極連接人體和心電信號調理電路，把體表心電信號傳導到心電信號調理電路的輸入端，心電信號調理電路對心電信號進行放大、濾波后，輸出到微處理器的A/D轉換模塊輸入端，心電信號調理電路的右腿驅動輸出通過導聯(lián)電極接回到人體，微處理器對采集到的心電數(shù)據(jù)和加速度傳感器的數(shù)據(jù)進行緩沖存儲，當緩沖數(shù)據(jù)達到一定量時，微處理器以突發(fā)形式把數(shù)據(jù)寫入記憶卡，微處理器可通過液晶顯示屏顯示實時心電信號波形，用戶通過按鍵與微處理器進行交互操作，實現(xiàn)記錄的開始/停止，開啟/關閉顯示波形等功能，實時時鐘(RTC)為記錄儀提供時間信息。
[0019]其中，導聯(lián)電極可采用市售的動態(tài)心電導聯(lián)，在本實施例中，十二導聯(lián)體系采用10電極動態(tài)心電導聯(lián)線，10個電極包括四肢電極RA、LA、LL、RL，胸電極V1、V2、V3、V4、V5、V6 ;3導聯(lián)體系采用7電極動態(tài)心電導聯(lián)線，7個電極包括第一差分通道1+、1_，第二差分通道2+、2_，第二差分通道3+、3_，右腿驅動電極RL。
[0020]按照本實施例所采用的器件方案，記錄儀使用I節(jié)市售7號1.5V堿性電池，可連續(xù)記錄72小時以上。記錄儀通過電源模塊對電池進行電壓轉換和穩(wěn)流。
[0021]圖2為本實用新型電源模塊的原理框圖，該電源模塊的電路包括升壓轉換電路和降壓電路兩部分，升壓電路采用高效率升壓芯片，可采用Maxim公司的MAX1797升壓芯片，該芯片具有封裝體積小，轉換效率高，需要外圍元件少的特點，升壓電路把1.5V電池電壓轉換成3.3V電源(DVCC)，為微處理器、加速傳感器、記憶卡、按鍵、液晶顯示屏、RTC以及降壓電路供電。降壓電路1、降壓電路2把升壓電路所提供的3.3V電源降壓到2.8V，分別輸出AVCCl和AVCC2，抑制由數(shù)字電路部分引入電源的噪聲，為心電信號調理電路提供低噪聲的電源，提高心電信號的信噪比，降壓電路應選用線性度較好的0)0，如TI公司的低壓差降壓芯片TPS77001。[0022]圖3本實用新型心電信號調理電路的電路原理圖。圖中虛線內部電路包含了三導聯(lián)體系的所有元件，動態(tài)心電導聯(lián)線的電極接口至少需要10個端子引腳，以滿足10電極十二導聯(lián)線的電氣連接，模擬多路復用開關S1-S4用于實現(xiàn)三導聯(lián)和十二導聯(lián)信號線路的切換，電極接口的端子Pl-PlO直接或通過S1-S4接入8路結構相同的放大濾波電路，每一路放大濾波電路包括一個前置放大器(如儀表放大器U2和電阻Rl所組成的電路)和一個二級放大帶通電路(如運算放大器U4A，電容Cl、C3，電阻R4、R6、R9所組成的電路)，前置放大器的放大倍數(shù)為5倍，二級放大帶通電路的放大倍數(shù)為50倍，通帶頻率為0.5-lOOHz,以去除信號中的基線漂移和高頻噪聲，并使心電信號放大到適合微處理器采集的幅度。P1、P2、P3通過運算放大器U1A、U1B、U6B緩沖后通過電阻R3、R8、R13加和后作為中心點共模信號，通過以運算放大器U4B，電容C11，電阻R20、R21、R22所組成的右腿驅動電路進行反相放大，通過P4電極反饋回人體，以消除電路系統(tǒng)和人體之間的共模信號，提高儀器的共模抑制比。運算放大器U21A、電阻R39、R40把AVCCl分壓緩沖，其輸出作為心電信號調理電路的信號參考地，參考地的電壓以微處理器A/D轉換的參考電壓的一半為宜，上述電路中的儀表放大器可采用TI公司的INA333，運算放大器可采用TI公司的TLV2452。
[0023]在本實施例中，導聯(lián)體系切換的依靠模擬多路復用開關S1-S4的連接狀態(tài)，當SI與Pl連接，S2與Pl連接，S3與P5連接，S4與CM連接，電源模塊的AVCCl與AVCC2均開啟時，為十二導聯(lián)體系配置。
[0024]圖4為本實用新型心電信號調理電路的十二導聯(lián)等效原理圖，應使用10電極12導聯(lián)線為心電信號傳輸導線，此時8路放大濾波電路的輸出信號均為有效信號。當SI與P5連接，S2與P6連接，S3與Pl連接，S4與P7連接，AVCCl開啟、AVCC2關閉時，為3導聯(lián)體
系配置。
[0025]圖5為本實用新型心電信號調理電路的三導聯(lián)等效原理圖，應使用7電極3導聯(lián)線為心電信號傳輸導線，此時只有3路放大濾波電路的輸出信號為有效信號，其余5路放大濾波電路因AVCC2關閉停止工作，以節(jié)省電路功耗。
[0026]除了本實施例中所提供的心電信號調理電路方案外，本發(fā)明還可以采用現(xiàn)有技術中的其他心電信號調理電路方案，這些方案應當滿足一下功能要求:1.具有帶通濾波能力，通帶范圍約為0.1?100Hz，該通帶范圍可以進行修改，高通截止頻率可在0.05?
0.5Hz之間調整，高通截止頻率越低，抗基線漂移能力越弱，信號失真度越低，高通截止頻率越高，抗基線漂移能力越強，信號失真度越高，低通截止頻率必須小于微處理器采樣頻率的一半，以滿足采樣定律。2.元件必須支持單電源供電，支持2.8V工作電壓。3.具有驅動信號，該信號通過右腿驅動電極與人體連接。
[0027]圖6為本實用新型數(shù)字電路的電路原理圖，該數(shù)字電路包括微處理器、加速度傳感器、液晶顯示屏、按鍵和記憶卡。
[0028]微處理器采用低功耗模數(shù)信號混合處理器，本實施例采用TI公司的MSP430F5418微處理器(U22)，該處理器具有超低功耗管理、集成外部12路A/D轉換器，擁有16KBRAM等特點，非常適用于以電池為電源的需要長時間工作嵌入式系統(tǒng)，使用石英晶體Xl (32.768kHz)為輔助時鐘源，石英晶體X2 (16MHz)為主時鐘源，A/D轉換器輸入腳P6.0、P6.1、P6.2、P6.3、P6.4、P6.5、P6.6、P6.7分別采集心電信號調理電路的8路輸出信號CH1-CH8。[0029]U24為數(shù)字加速計，本實施例中采用AD公司的低功耗三軸向數(shù)字加速計ADXL345，與傳統(tǒng)模擬信號加速計相比，數(shù)字加速計不需要外加濾波電路或放大電路，直接以數(shù)字信號的形式提供加速度數(shù)據(jù)，能顯著減少硬件電路的規(guī)模，提高可靠性，U24通過I2C總線(SCUSDA)與 U22 連接。
[0030]微處理器采集的心電信號和數(shù)字加速計的加速數(shù)據(jù)后，先把信號數(shù)據(jù)進行緩沖，當緩沖數(shù)據(jù)數(shù)量達到一定長度后，微處理器將以突發(fā)形式把緩沖數(shù)據(jù)寫進記憶卡，記憶卡采用市售的SD記憶卡，SD卡具有體積纖巧，功耗低，容量大的特點，目前市售記憶卡的容量在IGB以上，完全能滿足記錄儀48小時記錄數(shù)據(jù)的空間需求。在本實施例中，SD卡U25以SPI總線模式與微處理器U22連接，SD卡中按照FAT16文件管理格式規(guī)范存放數(shù)據(jù)文件，記錄儀記錄完畢后，取出SD卡，利用市售SD卡讀卡器即可用PC讀取SD卡中的數(shù)據(jù)文件，供計算機后期回放分析使用。
[0031]電阻R41、R42和微動開關Kl、K2組成按鍵電路，按鍵電路的輸出接到微處理器的Pl.1和Pl.2，Pl.1和Pl.2設置為下降沿中斷輸入模式，微處理器利用中斷服務子程序來相應微動開關Kl和K2的閉合動作，實現(xiàn)按鍵操作功能。
[0032]本發(fā)明的記錄儀能通過液晶顯示屏顯示實時信號波形，液晶顯示屏采用COG(玻璃封裝)式點陣型LCD，本實施例中采用杭州清達光電公司的HG012864A，具有體積小、功耗低的特點。用戶在需要查看實時信號波形的時候，通過按鍵控制微處理器開啟LCD，在顯示波形一段時間后，關閉LCD波形顯示，以節(jié)省記錄儀功耗。
[0033]時鐘芯片U26，石英晶體X3和紐扣式后備電池BATl組成實時時鐘電路，本實施例中時鐘芯片采用Maxim公司的DS1388-33，U26通過I2C總線(SCL、SDA)與U22連接。
[0034]圖7為本實用新型數(shù)字心電記錄儀的工作流程圖，采用的步驟如下:
[0035](I)用戶通過按鍵啟動記錄；
[0036](2)微處理器采集來自心電信號調理電路輸出的信號數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)；
[0037](3)如果用戶開啟了顯示波形的選項，則通過IXD顯示該次所采集信號的波形，如果關閉了波形顯示選項，則不顯示波形；
[0038](4)微處理器采集加速度傳感器的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)；
[0039](5)如果緩沖區(qū)沒有填滿，則返回第(2)步；
[0040](6)緩沖區(qū)滿，把緩沖數(shù)據(jù)寫入SD卡；
[0041](7)如果記錄沒有結束，則返回第(2)步；記錄結束，微處理器停止采集數(shù)據(jù)。
[0042]盡管上面結合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下所做的添加、修改、省略、替換等變形，均在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種雙導聯(lián)體系的動態(tài)心電記錄儀，其特征在于:包括導聯(lián)電極、心電信號調理電路、加速度傳感器、微處理器、液晶顯示屏、按鍵、記憶卡、實時時鐘(RTC)和電源模塊，所述導聯(lián)電極與心電信號調理電路連接，所述心電信號調理電路、加速度傳感器、液晶顯示屏、按鍵、記憶卡和實時時鐘(RTC)分別與微處理器連接，所述心電信號調理電路、加速度傳感器、微處理器、液晶顯示屏、按鍵、記憶卡和實時時鐘(RTC)分別與電源模塊連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙導聯(lián)體系動態(tài)心電記錄儀，其特征在于:所述心電信號調理電路能通過內部信號線路變更，實現(xiàn)三導聯(lián)體系、十二導聯(lián)體系的切換。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式數(shù)字動態(tài)心電記錄儀，其特征在于:所述加速度傳感器包括數(shù)字加速計芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式數(shù)字動態(tài)心電記錄儀，其特征在于:所述微處理器為低功耗模數(shù)混合型微處理器。
【文檔編號】A61B5/0402GK203483416SQ201320564267
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】李頂立, 周樂川, 葉樹明 申請人:蘇州百慧華業(yè)精密儀器有限公司