專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音綜合監(jiān)測(cè)儀。
以磁帶為記錄介質(zhì)的動(dòng)態(tài)心電圖由于體積和功率都很大，被逐步淘汰。目前國(guó)外的動(dòng)態(tài)心電圖儀多采用閃存卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，體積小，記錄量大，保存時(shí)間長(zhǎng)，如美國(guó)BURDICK公司生產(chǎn)的ECLIPSE PLUS型十二導(dǎo)聯(lián)可存儲(chǔ)式心電圖機(jī)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的心音圖機(jī)，如上海星宇電子儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的TJY-6胎心音監(jiān)護(hù)儀，大多利用多譜勒效應(yīng)制成探頭，后續(xù)電路復(fù)雜，功耗大，體積大。并且目前已經(jīng)研制出的心音圖機(jī)和心電圖機(jī)通常為分開(kāi)的兩個(gè)不同的儀器，各個(gè)單獨(dú)完成心音或者心電的監(jiān)測(cè)，二者不能有效的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)機(jī)器同步監(jiān)測(cè)人體的心音和心電信號(hào)。
本發(fā)明利用壓電薄膜傳感器作為心音信號(hào)采集器，心電電極作為心電信號(hào)采集器；壓電薄膜傳感器采集人體胸部三個(gè)不同位置的心音信號(hào)，形成三個(gè)心音采集通道；心電電極采集人體胸部五個(gè)不同位置的心電信號(hào)，形成五個(gè)心電采集通道；心音、心電兩組信號(hào)分別輸入單片機(jī)，本發(fā)明的外端接口有八通道。本發(fā)明可以用工業(yè)級(jí)的單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算胸部模擬Wilson網(wǎng)絡(luò)的二個(gè)通道計(jì)算出四肢的四個(gè)通道，共形成九個(gè)心電通道；模擬Wilson網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)通道為第七通道和第八通道；一片工業(yè)級(jí)的單片機(jī)完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制；單片機(jī)和閃存卡設(shè)定為低壓工作狀態(tài)，降低功耗；將模擬運(yùn)算放大器的電壓設(shè)定為低壓，以降低功耗；采用四個(gè)閃存卡實(shí)現(xiàn)大容量的存儲(chǔ)；采用USB接口實(shí)現(xiàn)與PC或打印機(jī)的連接，向外接終端傳遞數(shù)據(jù)；將整個(gè)電路的數(shù)字部分和模擬部分設(shè)計(jì)為兩塊電路板，增加電路的抗干擾的能力；兩塊電路板重疊放置，縮小體積，科學(xué)利用空間實(shí)現(xiàn)小型化。
該監(jiān)測(cè)儀是一種能夠24小時(shí)全信息監(jiān)測(cè)心電，并在需要時(shí)能同步監(jiān)測(cè)心音的全記錄式、超小型、低功耗、高性能的綜合監(jiān)測(cè)儀。
圖2是便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音監(jiān)測(cè)儀的電路圖的第一通道和第二通道的模擬放大電路部分。
圖3是便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音監(jiān)測(cè)儀的電路圖的數(shù)字電路部分。
圖2，是便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音監(jiān)測(cè)儀電路圖第一通道和第二通道的模擬放大電路圖。第一通道的心電信號(hào)先進(jìn)行阻抗變換，U31C、R0、R2、R3、R4、C1組成阻抗變換電路；R0、R2和R4為限流電阻；R3為負(fù)反饋，用來(lái)控制變換器輸出阻抗值；C1為隔直電容；經(jīng)過(guò)阻抗變換電路進(jìn)行阻抗變換和放大后，信號(hào)送入下一級(jí)低通濾波電路進(jìn)行濾波，濾掉高頻干擾部分，R5、C2和C3組成低通濾波電路；濾波后的心電信號(hào)送入同相放大電路進(jìn)行放大，U7、R7為同相放大電路，放大倍數(shù)由電阻R7控制；R6為升壓電阻，控制同相放大電路的輸入端工作電壓；C4、C5為隔直電容；R8為限流電阻；VDD為對(duì)地電壓，其值為1.5V；經(jīng)過(guò)同相放大電路放大到適合A/D轉(zhuǎn)換的范圍后，心電數(shù)據(jù)送入單片機(jī)的PF0接口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；U31C和U7為集成運(yùn)算放大器，U31C型號(hào)為MAX4044，U7型號(hào)為AD620，工作電壓均為3.3V；第三和第五通道同第一通道的結(jié)構(gòu)相同，由阻抗變換電路、低通濾波電路和同相放大電路組成。第七通道有左肢、右肢兩通道，和第一通道一樣由阻抗變換電路、低通濾波電路和同相放大電路組成，左肢、右肢兩通道共用一個(gè)同相放大電路；第八通道結(jié)構(gòu)同第一通道，由阻抗變換電路、低通濾波電路和同相放大電路組成；第七通道和第八通道構(gòu)成模擬的Wilson網(wǎng)絡(luò)；第三、五、七和八通道心電信號(hào)經(jīng)放大處理后進(jìn)入單片機(jī)的PF2、PF4、PF6、PF7端口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
第二通道為心音通道，為雙端輸入，心音信號(hào)先通過(guò)隔直耦合，C6和C7為第二通道兩個(gè)輸入端的隔直電容；經(jīng)過(guò)隔直耦合后的心音送入同相放大電路進(jìn)行放大，R10、U8構(gòu)成同相放大電路，放大倍數(shù)由R10控制；R9和R11為升壓電阻，控制同相放大電路的輸入端工作電壓；C8為隔直電容；R12為限流電阻；VDD為對(duì)地電壓，其值為1.5V；第二通道的心音信號(hào)經(jīng)過(guò)同相放大電路放大到適合A/D轉(zhuǎn)換的范圍后，送入單片機(jī)的PF1接口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，U8型號(hào)為A/D620。心音共有三個(gè)通道，為二、四、六通道。第四、六通道的模擬放大部分的結(jié)構(gòu)和第二通道的結(jié)構(gòu)相同。第四、六通道心音信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后進(jìn)入單片機(jī)的PF3、PF5端口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
圖3，是便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音監(jiān)測(cè)儀的電路圖的數(shù)字電路部分。經(jīng)過(guò)模擬放大電路放大后的心音和心電信號(hào)送入單片機(jī)的PF*端口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其中PF*為PF0、PF1、PF2、PF3、PF4、PF5、PF6、PF7。單片機(jī)的PC*接口和U2、U3、U4、U5四塊閃存卡的片選線(xiàn)CE相連，其中PC*為PC4、PC5、PC6、PC7；單片機(jī)的PA*接口和USB接口的D*相連，其中PA*為PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7，D*為D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7；單片機(jī)的PD4、PD5、PD6、PD7分別與四塊閃存卡的S/B、CLE、ALE、WP相連，控制四塊閃存卡的工作狀態(tài)；單片機(jī)的PD3與DC/DC變換器相連；AVCC、AREF與DC/DC變換器相連，共同構(gòu)成單片機(jī)的基準(zhǔn)比較電壓。XTAL2、XTAL3與C42、C25和C52相連，提供晶震信號(hào)。單片機(jī)U1型號(hào)為AT90SMEG103，工作電壓為3.3V，在0-12MHz范圍內(nèi)全靜態(tài)工作。
U2、U3、U4和U5是四塊閃存卡，其各個(gè)VCC和VSS都和DC/DC變換器連接，通過(guò)DC/DC變換器為它們提供3.3V的低電壓，電壓選取3.3V是為了盡量地降低功耗；U2、U3、U4和U5的各個(gè)I/O*和USB接口的D*連接，向USB接口傳輸數(shù)據(jù)，其中I/O*為I/O0、I/O1、I/O2、I/O3、I/O4、I/O5、I/O6、I/O7，D*為D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7；同時(shí)也和單片機(jī)的PA*相連，向單片機(jī)傳輸處理的數(shù)據(jù)，其中PA*為PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7。U2、U3、U4和U5的型號(hào)為KM29U128T。
U18為USB接口，它除了和單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)控制和傳輸外，其讀選通WR-N和寫(xiě)選通RD-N與四塊閃存卡的WE、RE相連，控制閃存卡的讀寫(xiě)；GL-N與發(fā)光二極管連接；XTAL1、XTAL2與C43、C23、C51相連，提供晶震信號(hào)。U17A為DC/DC變換器，LA、BATT和SHDN分別接電池的正負(fù)極，OUT、PFD為U17A的輸出端口，R12、C16、C54對(duì)輸出電壓起穩(wěn)定作用。
本發(fā)明可提供三個(gè)通道的心音和九個(gè)通道的心電數(shù)據(jù)，獲取24小時(shí)全信息心電數(shù)據(jù)，并在需要時(shí)同步獲得心音數(shù)據(jù)；可靠性好，采用最新的IC芯片技術(shù)，模擬放大電路采用低功耗，低失真的運(yùn)算放大器；一片工業(yè)級(jí)的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了所有的數(shù)字處理和控制電路；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，采用四片17M字節(jié)的閃存卡，可全信息的存儲(chǔ)24小時(shí)的心電心音數(shù)據(jù)；功耗低，選用低功耗的集成器件，工作在低壓狀態(tài)，電流小于20mA，兩節(jié)五號(hào)電池可使用30小時(shí)以上；體積小，只有9.6×6×2.5(cm)，重量只有82克，方便隨身攜帶；使用方便，采用USB接口技術(shù)，可方便隨意的連接PC和各種型號(hào)的打印機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音監(jiān)測(cè)儀，心音信號(hào)和心電信號(hào)采集器采集的心音和心電信號(hào)通過(guò)外端接口進(jìn)入模擬放大電路，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算，其數(shù)據(jù)存入閃存卡中，并由計(jì)算機(jī)指令USB接口向外接終端傳遞數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述心音信號(hào)采集器為壓電薄膜傳感器；所述心電信號(hào)采集器為心電電極。
3.如權(quán)利要求1或2所述的監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述心音信號(hào)采集器采集人體胸部三個(gè)不同位置的心音信號(hào)，形成三個(gè)心音采集通道；所述心電信號(hào)采集器采集人體胸部五個(gè)不同位置的心電信號(hào)，形成五個(gè)心電采集通道。
4.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述外端接口為八個(gè)通道，其中心音信號(hào)通道三個(gè)，為第二、四、六通道；心電信號(hào)通道五個(gè)，為第一、三、五、七、八通道。
5.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)儀，其特征在于通過(guò)單片機(jī)計(jì)算胸部模擬Wilson網(wǎng)絡(luò)的二個(gè)通道計(jì)算出四肢的四個(gè)通道，共形成九個(gè)心電通道。
6.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述心音信號(hào)經(jīng)隔直耦合后進(jìn)入同相放大電路；所述心電信號(hào)經(jīng)阻抗變換電路和低通濾波電路后進(jìn)入同相放大電路。
7.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口向外接終端傳送。
8.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述外接終端為顯示器或打印機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明屬于便攜式動(dòng)態(tài)全信息心電心音監(jiān)測(cè)儀的制造，以壓電薄膜傳感器為心音信號(hào)采集器，心電電極為心電信號(hào)采集器。心音信號(hào)采集器采集人體胸部三個(gè)不同位置的心音信號(hào)，形成三個(gè)心音采集通道。心電信號(hào)采集器采集人體胸部五個(gè)不同位置的心電信號(hào)，形成五個(gè)心電采集通道。采集的心音和心電信號(hào)通過(guò)八通道的外端接口進(jìn)入同相放大電路，其中第二、四、六通道為心音信號(hào)通道，第一、三、五、七、八通道為心電信號(hào)通道。心音信號(hào)經(jīng)隔直后進(jìn)入同相放大電路。心電信號(hào)經(jīng)阻抗變換放大電路和低通濾波電路后進(jìn)入同相放大電路。經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算，其數(shù)據(jù)存入閃存卡中，并由單片機(jī)指令USB接口向外接終端傳遞數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK1425354SQ0215642
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者劉雅言, 徐建, 胡紅峰, 劉欣, 王剛, 周玉業(yè), 于曉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所