自動體外除顫儀及其前端測量系統(tǒng)和測量方法
【專利摘要】本申請公開了一種自動體外除顫儀的前端測量系統(tǒng)和測量方法，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時，先使模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行過采樣，然后在后續(xù)處理時對過采樣的信號分別按照設(shè)定的比率進(jìn)行采樣值提取，從而可實(shí)現(xiàn)將患者阻抗、ECG信號和Pace信號三個測量通道中的兩個或三個共用一個采用通道，因此采用本申請的實(shí)施例可減少測量系統(tǒng)中的硬件，并進(jìn)而減少了因硬件多而帶來的器件分散性問題和節(jié)點(diǎn)干擾問題，提高了儀器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【專利說明】
自動體外除顫儀及其前端測量系統(tǒng)和測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種醫(yī)療上應(yīng)用的除顫儀，尤其涉及一種自動體外除顫儀及其前端測量系統(tǒng)和測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]自動體外除顫儀(AutomaticExternal Defibrillator, AED)是一種在院內(nèi)及院外公共場合廣泛使用的除顫設(shè)備，它因?yàn)椴僮骱唵?、體積小等優(yōu)點(diǎn)被越來越多的人所接受。在歐美發(fā)達(dá)國家，AED廣泛應(yīng)用于車站、機(jī)場、學(xué)校等公共場所，美國心臟協(xié)會和歐洲心肺復(fù)蘇委員會發(fā)布的2010版心肺復(fù)蘇指南，均在大力推動普及公眾除顫計(jì)劃。
[0003]目前較為常用的除顫方法是雙相波除顫。在除顫治療之前，首先將電極片與患者身體(例如人體)的合適部位接觸，AED治療系統(tǒng)需對治療相關(guān)的信息進(jìn)行采集并分析，得出是否需要電擊治療。具體內(nèi)容包括:1、測量電極片和人體接觸回路的阻抗信息，通過檢測人體阻抗判斷電極片和人體是否接觸良好、病人是否有運(yùn)動等，同時作為后續(xù)雙相波電擊除顫調(diào)整參數(shù)的參考。2、檢測患者是否存在有內(nèi)置起搏器，當(dāng)檢測到患者有內(nèi)置起搏器時，將起搏器的Pace標(biāo)記同步傳送給分析算法。3、通過治療電極片(2-lead II導(dǎo))采集人體的ECG (心電)波形數(shù)據(jù)，綜合上述對接觸阻抗、Pace信號和ECG波形數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，可確定患者是否準(zhǔn)備好，是否為可除顫節(jié)律。若檢測到除顫節(jié)律，則啟動充放電裝置對患者進(jìn)行治療。在啟動充放電裝置對患者進(jìn)行電擊治療之前進(jìn)行的檢測通常稱為AED前端測量，可以看出，精確測量人體阻抗、pace標(biāo)記、ECG波形數(shù)據(jù)等信號并進(jìn)行分析是除顫治療是否成功的關(guān)鍵。
[0004]由于在檢測和分析過程中，人體阻抗、Pace信號和ECG波形數(shù)據(jù)對信號的采樣率和精度的要求各不相同，不同的采樣率和精度，要求使用具有不同采樣率和采樣精度的AD轉(zhuǎn)換器，而對于AD轉(zhuǎn)換器而言,米樣率和精度是一對相互矛盾的參數(shù)，即米樣率高的AD轉(zhuǎn)換器，其精度不高，精度高的AD轉(zhuǎn)換器，其采樣率不高，這使得檢測人體阻抗、Pace信號和ECG波形數(shù)據(jù)必須分成三個獨(dú)立的通道進(jìn)行測量，以符合各自要求的采樣率和精度。如圖1所示，AED前端測量系統(tǒng)包括三個測量通道，分別為ECG測量通道13、人體阻抗測量通道14和Pace脈沖檢測通道15，然后三路采樣數(shù)據(jù)分別送入處理器MCU16中進(jìn)行計(jì)算和分析，當(dāng)檢測到可除顫節(jié)律并且人體阻抗測量值在可除顫范圍(電極片已可靠連接到人體)時，處理器MCU6控制啟動充電電路18給儲能裝置17充電，充電完成之后，提示操作者進(jìn)行放電，然后通過放電電路12和電極片11對人體10進(jìn)行放電,完成治療。目前，接觸阻抗、Pace信號和ECG波形數(shù)據(jù)的檢測方案如下:
[0005]人體阻抗測量采用載波驅(qū)動法，即對人體施加交流小信號，通過對人體上分壓得到的載波分量并進(jìn)行調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換可得到人體的阻抗。
[0006]Pace檢測采用硬件比較器實(shí)現(xiàn)，通常包括前級放大、濾波(高通、低通、帶通)、后級放大、雙限比較等部分。
[0007]ECG采樣電路采用交流耦合，兩級放大的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。常包括輸入級除顫保護(hù)及濾波、前級放大、高通濾波及后級放大等部分組成。
[0008]但這種三個測量通道獨(dú)立使用的方案得出的結(jié)果準(zhǔn)確性還有待提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本申請?zhí)峁┮环N自動體外除顫儀的前端測量系統(tǒng)和測量方法，可簡化測量通道的硬件電路，減少可引入干擾的節(jié)點(diǎn)，減少硬件的分散性影響，從而提高儀器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0010]根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N自動體外除顫儀的前端測量系統(tǒng)，包括:
[0011]用于接觸患者身體合適部位的兩個電極片；
[0012]載波驅(qū)動電路，用于對產(chǎn)生的交流信號進(jìn)行放大，并輸出處理后的兩路交流信號至兩個電極片；
[0013]采樣電路，所述采樣電路至少包括一個采樣通道，其中至少一個采樣通道為共用采樣通道，所述共用采樣通道為對應(yīng)的至少兩種不同的被測試量共用的測量通道，所述被測試量為患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖中的任一種，所述共用采樣通道包括差分放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述差分放大器的兩個輸入端分別耦合到兩個電極片，輸出端耦合到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸入的模擬信號經(jīng)設(shè)定采樣率采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸出，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率大于或等于該共用采樣通道對應(yīng)的至少兩種被測試量所要求的米樣率中的最大者；
[0014]處理器，所述處理器用于產(chǎn)生交流信號并輸出到載波驅(qū)動電路，所述處理器還耦合到采樣電路，用于控制采樣電路，并接收采樣電路輸出的數(shù)字采樣信號，針對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號分成至少兩路，并按照被測試量對采樣率和精度的要求進(jìn)行信號提取處理。
[0015]根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N自動體外除顫儀的前端測量方法，包括:
[0016]通過與患者身體合適部位接觸的兩個電極片向患者施加載波信號；
[0017]檢測電極片上的信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，在數(shù)據(jù)采樣過程中將至少兩種不同的被測試量共用一個采樣通道，所述被測試量為患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖中的任一種，所述共用采樣通道的采樣率大于或等于該共用采樣通道對應(yīng)的至少兩種被測試量所要求的采樣率中的最大者；
[0018]處理器接收共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號，將數(shù)字采樣信號分成至少兩路，并按照被測試量對采樣率和精度的要求進(jìn)行信號提取處理。
[0019]本實(shí)施例中，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣時，先使模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行過采樣，然后再后續(xù)處理時對過采樣的信號分別按照設(shè)定的比率進(jìn)行采樣值提取，從而可實(shí)現(xiàn)將患者阻抗、ECG信號和Pace信號三個測量通道中的兩個或三個共用一個采用通道，因此采用本申請的實(shí)施例可減少采樣電路中的硬件，并進(jìn)而減少了因硬件多而帶來的器件分散性問題和節(jié)點(diǎn)干擾問題，提高了儀器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為除顫儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本申請一種實(shí)施例的前端測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為電極片和人體接觸的等效電路圖；
[0023]圖4為本申請一種實(shí)施例中處理器對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行的信號提取處理示意圖；
[0024]圖5為電極片和人體接觸的具體的等效電路圖；
[0025]圖6為本申請一種實(shí)施例的外接測試負(fù)載識別步驟的流程圖；
[0026]圖7為本申請另一種實(shí)施例的外接測試負(fù)載識別步驟的流程圖；
[0027]圖8為本申請帶有校準(zhǔn)電路的前端測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下說明時以除顫儀應(yīng)用于人體(即患者為人)為例進(jìn)行說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，除顫儀還可以應(yīng)用于其他動物患者。
[0029]在除顫儀前端系統(tǒng)對患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖進(jìn)行檢測和分析時，雖然數(shù)據(jù)來源可以都從電極片獲得，但三者對于采樣數(shù)據(jù)的采樣率和精度有不同的要求。人體阻抗測量一般采用交流小信號施加到人體的測量方法。由于是交流信號，對信號的頻率有一定要求，不能太小。臨床證明，頻率大的話對人體的傷害會小一些。考慮到實(shí)際系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理，可選用32kHz的交流信號施加到人體。為了保證32kHz的信號能夠基本不失真的采樣下來，一般需要至少8倍的采樣率，即采樣率為256ksa/s。但阻抗測量部分對精度要求不高，一般12bit到13bit就足夠。對于ECG測量通道，根據(jù)ECG算法分析的要求，采樣精度要求達(dá)到5uV/lsb，所以精度要達(dá)到20bit以上。由于AED治療系統(tǒng)主要關(guān)注ECG信號在0.5?40hz范圍內(nèi)的成分,所以采樣率定為10倍即500sa/s即已足夠。對于pace檢測通道，考慮到要識別的pace脈沖的寬度為:0.1ms?2ms,幅度為:2mv?700mV。要保證在0.1ms的脈沖內(nèi)至少能采樣一個點(diǎn),采樣率至少定為10ksa/s,pace檢測通道的采樣精度要求要能識別2mv的信號，所以采樣精度至少要能達(dá)到200uV/lsb，這樣要求精度就要達(dá)到16bit?？梢姡诨颊咦杩?、ECG信號和Pace信號三個測量通道中，患者阻抗測量對采樣率要求最高，但對精度要求最低，而ECG信號測量對采樣率要求居中，但對精度要求最高，pace脈沖測量對采樣率要求最低，對精度要求居中。
[0030]本申請的思路是將患者阻抗、ECG信號和Pace信號三個測量通道中的兩個或三個共用一個采用通道。但帶來的問題是:由于在采用通道中，最重要的器件就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器(即ADC)，共用采用通道即意味著必然共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，但對于模數(shù)轉(zhuǎn)換器而言，其同一時間只能以一種采樣率和精度對模擬信號進(jìn)行采樣，并且對于同一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其采樣率和精度是一對相互矛盾的參數(shù)，因此共用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器無法同時滿足兩個以上的被測試量采樣率和精度的要求。在本申請實(shí)施例中，先使模數(shù)轉(zhuǎn)換器滿足共用的多個被測試量中采樣率的最高要求，即采用過采樣，然后在后續(xù)處理時對過采樣的信號分別按照設(shè)定的比率進(jìn)行采樣值抽取，抽取后使采樣率符合每個被測試量的采樣率要求。同時在處理過程中對過采樣信號的采樣精度進(jìn)行調(diào)整，使其符合每個被測試量的采樣精度的要求。
[0031]實(shí)施例一:
[0032]請參考圖2，本實(shí)施例中以患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖共用同一個采樣通道為例進(jìn)行說明。AED前端測量系統(tǒng)包括兩個電極片21、載波驅(qū)動電路22、采樣電路23和處理器24，處理器24的交流信號輸出端與載波驅(qū)動電路22的輸入端連接，載波驅(qū)動電路22將交流信號分為相位不同的兩路，通過兩個輸出端分別對應(yīng)耦合到兩個電極片21，采樣電路23包括患者阻抗測量、ECG波形測量和Pace脈沖測量共用的一個采樣通道，其兩個輸入端分別對應(yīng)連接到兩個電極片21，采樣電路23的輸出端通過數(shù)據(jù)接口 25連接到處理器24，用于完成患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖最初數(shù)據(jù)的采集。
[0033]電極片21可以為各種圓柱形導(dǎo)體或片狀導(dǎo)體。
[0034]在一種具體實(shí)例中，載波驅(qū)動電路22包括帶通濾波器222、放大器223和延遲放大器224，帶通濾波器222的輸入端耦合到處理器24的載波信號輸出端，帶通濾波器222的輸出端分別耦合到放大器223和延遲放大器224的輸入端，放大器223和延遲放大器224的輸出端分別對應(yīng)耦合到兩個電極片21，延遲放大器224輸出的交流信號的相位相比放大器輸出的交流信號延遲一設(shè)定相位。例如延遲放大器224可以為反相放大器,反相放大器輸出的交流信號與放大器輸出的交流信號相位相反，相位相反的信號施加在人體20上后其對人體的作用可相互抵消。
[0035]在一種具體實(shí)例中，采樣電路23包括差分放大器232和模數(shù)轉(zhuǎn)換器233，差分放大器232的兩個輸入端分別耦合到兩個電極片21，輸出端耦合到模數(shù)轉(zhuǎn)換器233，差分放大器232將人體差分的模擬信號轉(zhuǎn)換為單端的模擬信號輸出，有利于抑制人體共模信號。當(dāng)差分放大器232的放大倍數(shù)控制在2?4之間時，可以提供+/-1V的極化電壓范圍，為了提高差分放大器232的共模抑制比和極化電壓范圍，可以進(jìn)一步提高差分放大器232的供電電壓。模數(shù)轉(zhuǎn)換器233對輸入的模擬信號經(jīng)設(shè)定采樣率采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸出至處理器24，采樣電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可采用SAR ADC實(shí)現(xiàn)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器233在采樣時設(shè)定為過采樣，其設(shè)定的采樣率大于或等于患者阻抗測量、ECG波形數(shù)據(jù)測量和Pace脈沖測量所要求的最大采樣率，在三者中，患者阻抗測量要求的采樣率最大，因此模數(shù)轉(zhuǎn)換器233的采樣率大于或等于患者阻抗測量要求的采樣率。為簡化處理器24的后續(xù)處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器233的采樣率設(shè)定為患者阻抗測量要求的采樣率，例如256ksa/s。處理器24通過數(shù)據(jù)接口 25控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器233的采樣時序，例如提供時鐘信號控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器233的采樣率等。
[0036]在另一種具體實(shí)例中，采樣電路23還包括兩個輸入保護(hù)電路231，兩個輸入保護(hù)電路231分別連接在采樣通道差分放大器232的兩個輸入端和對應(yīng)的電極片之間，用于吸收除顫高壓的能量，防止采樣電路中的低壓器件在除顫時損壞。輸入保護(hù)電路的具體實(shí)現(xiàn)方式可以采用氣體放電管接地的方式，將除顫的交流高壓傳導(dǎo)到大地。輸入保護(hù)電路的具體實(shí)現(xiàn)方式也可以采用高能脈沖電阻和二極管嵌位的方式，將輸入電壓限定在設(shè)定的電位。
[0037]上述實(shí)施例的工作流程如下:
[0038]處理器24通過內(nèi)置的或者外接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一定特征的交流信號，交流信號可以采用正弦波或者方波，采用正弦波可避免載波信號對ECG信號通路造成混疊干擾，因此優(yōu)先選用正弦波信號。
[0039]交流信號經(jīng)帶通濾波器222濾波后經(jīng)過放大電路放大后驅(qū)動到人體。當(dāng)電極片21和人體接觸后，人體自身相當(dāng)于一個阻抗，電極片21和人體之間存在接觸阻抗，其等效電路如圖3所示，其中Zl和Z2為載波驅(qū)動電路的等效輸出阻抗，即電極片和人體之間的接觸阻抗，Z3為被測量阻抗，即人體自身的阻抗。交流信號通過施加電極片到人體后，在電極片的兩個端子產(chǎn)生分壓信號。
[0040]采樣電路23完成交流信號通過人體后產(chǎn)生的分壓信號的調(diào)理和采集，本實(shí)施例采用直流耦合的方式檢測電極片上的原始信號。為了得到更高的分辨率和采樣精度，選用具有較高采樣速度的ADC對前端數(shù)據(jù)進(jìn)行過采樣，后續(xù)進(jìn)行信號提取處理。ADC采樣率一般為12bit?13bit，采樣率在500kSa/s以上。由于交流信號的載波頻率一般為20kHz?30kHz,因此采樣電路23的帶寬設(shè)置為40kHz左右以保證阻抗信號能夠被正常采樣，ADC采樣率設(shè)置為500kHz，這樣可以完整的將載波信號進(jìn)行數(shù)字化。
[0041]處理器24接收到采樣電路23輸出的數(shù)字采樣信號后，按照患者阻抗測量、ECG波形數(shù)據(jù)測量和Pace脈沖測量對采樣率和精度的要求對數(shù)字采樣信號分三路進(jìn)行信號提取處理，包括患者阻抗計(jì)算處理模塊、ECG波形數(shù)據(jù)提取處理模塊和Pace脈沖處理模塊，如圖4所示。處理后分別得到阻抗測量值、ECG檢測原始數(shù)據(jù)和Pace檢測原始數(shù)據(jù)。
[0042]對于患者阻抗的計(jì)算處理模塊，由于前端的采樣率符合患者阻抗測量要求的采樣率，因此不需要對數(shù)字采樣信號進(jìn)行采樣值抽取處理?；颊咦杩褂?jì)算處理模塊包括用于對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號進(jìn)行帶通濾波的帶通濾波單元241，和基于濾波后的數(shù)字采樣信號計(jì)算患者阻抗的計(jì)算單元242，計(jì)算單元242輸出患者阻抗值至外部導(dǎo)聯(lián)狀況判斷單元243，進(jìn)行電極片和患者連接是否良好的分析判斷。患者阻抗計(jì)算處理模塊首先對數(shù)字采樣信號進(jìn)行帶通濾波，濾除噪聲干擾，濾波帶寬的中心頻率為30KHz，然后基于濾波后的數(shù)字采樣信號計(jì)算患者阻抗，例如通過計(jì)算波形的峰峰值得到患者阻抗，然后對計(jì)算所得的患者阻抗進(jìn)行分析，例如將計(jì)算所得的患者阻抗和給定范圍進(jìn)行比較，從而確定電極片和人體是否接觸良好。在一種具體實(shí)施例中，判斷電極片與患者是否接觸良好的方法為:處理器輸出兩種不同頻率的交流信號，并根據(jù)采樣電路采集的信號判斷電極片與患者是否接觸良好。電極片與患者接觸的等效電路如圖3所示，其具體等效電路如圖5所示，其中Z1(Z2)由R1(R3)、C1(C3)、R2//C2(R4//C4)的串聯(lián)組成。Rl (R3)為除顫脈沖能量吸收電阻；C1(C3)為交流耦合電容，作用為防止直流耦合到人體，對人體構(gòu)成傷害；R2//C2(R4//C4)為電極片和人體的接觸阻抗，R5為患者胸阻抗。在實(shí)際臨床環(huán)境中，R2//C2(R4//C4)部分經(jīng)常會受到電極片和人體接觸不良(皮膚干燥、路面顛簸等)的影響，這樣會導(dǎo)致阻抗測量值偏大或者直接報導(dǎo)聯(lián)脫落而導(dǎo)致除顫治療的延誤，并最終導(dǎo)致急救失敗。對于不同的接觸程度(接觸良好、接觸不良等)，R2//C2, R4//C4會隨之變化。當(dāng)交流信號的載波頻率超過一定值后，由R2//C2以及R4//C4組成的RC網(wǎng)絡(luò)對人體阻抗測量的影響基本可忽略。當(dāng)電極片(電極板)和人體接觸良好時，R2//C2 (R4//C4)網(wǎng)絡(luò)的值均很小且基本固定，此時高通截止頻率較高，兩種不同頻率載波驅(qū)動測得的阻抗值會基本一致；當(dāng)電極片(電極板)和人體接觸不良或人體運(yùn)動時，R2//C2 (R4//C4)網(wǎng)絡(luò)的值很大或有波動，對應(yīng)的高通截止頻率很小，此時采用不同載波頻率測得的阻抗值會相差很大。由以上分析可知，通過不同頻率的交流信號驅(qū)動，將兩次測量阻抗值進(jìn)行比較可以更加詳細(xì)的得到外接導(dǎo)聯(lián)的接觸狀況，提供報警信息。
[0043]Pace脈沖處理具體包括:對數(shù)字采樣信號進(jìn)行第二低通濾波，將帶寬限制在2KHz以內(nèi)，基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照Pace采樣率進(jìn)行采樣值抽取，通過抽取，將采樣率降低為10Ksa/s以上的一個值。從而得到Pace檢測原始數(shù)據(jù)。在一種具體實(shí)例中,Pace脈沖處理模塊包括用于對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號進(jìn)行低通濾波第二低通濾波單元244，和基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照Pace脈沖測量所要求的采樣率進(jìn)行采樣值抽取的第二抽取單元245，第二抽取單元輸出Pace檢測原始數(shù)據(jù)至Pace檢測原始數(shù)據(jù)分析單元246。
[0044]ECG波形數(shù)據(jù)提取處理具體包括:對數(shù)字采樣信號進(jìn)行第一低通濾波，將帶寬限制在30Hz以內(nèi)，以保證系統(tǒng)信噪比，基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照ECG采樣率進(jìn)行采樣值抽取，將采樣率降低為500sa/s。從而得到ECG檢測原始數(shù)據(jù)。在一種具體實(shí)例中，ECG波形數(shù)據(jù)提取處理模塊包括用于對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號進(jìn)行低通濾波的第一低通濾波單元247，和基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照ECG波形測量所要求的采樣率進(jìn)行采樣值抽取的第一抽取單元248，第一抽取單元輸出ECG檢測原始數(shù)據(jù)至ECG檢測原始數(shù)據(jù)分析單兀249。
[0045]本實(shí)施例中，阻抗計(jì)算處理模塊、ECG波形數(shù)據(jù)提取處理模塊和Pace脈沖處理模塊可通過分立的硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)。
[0046]實(shí)驗(yàn)證明，對前端原始數(shù)據(jù)進(jìn)行過采樣后，使噪聲頻譜分布在更寬的范圍，在Pace脈沖處理和ECG波形數(shù)據(jù)提取處理過程中，通過低通濾波，可以濾除大部分噪聲，從而減小了量化噪聲的目的，相當(dāng)于提高了采樣精度。
[0047]根據(jù)分析模塊240對患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖的分析結(jié)果，處理器判斷是否適合使用電擊治療，如果適合則控制進(jìn)行后續(xù)的充電和放電。
[0048]在一種具體實(shí)例中，為了提高阻抗測量的精度，盡量提高交流信號的驅(qū)動電壓幅度，放大器和延遲放大器的放大倍數(shù)和供電電壓被配置為滿足以下條件:1、流過患者身體的電流小于安全電流；2、輸入采樣通道的信號不會導(dǎo)致采樣通道飽和。將一定特征的信號疊加在采樣信號上，可消除在過采樣過程中ADC本身轉(zhuǎn)換誤差(INL、DNL等)的影響，進(jìn)一步提高過采樣的效果。
[0049]可見，本實(shí)施例通過對原始數(shù)據(jù)過采樣，然后在后續(xù)處理中對過采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和抽取，使得過采樣的數(shù)據(jù)變?yōu)榉细鞅粶y試量采樣率和精度要求的數(shù)據(jù)，從而使得多種被測試量可共用一個采樣通道，減少了硬件，當(dāng)硬件減少時，則意味著硬件與硬件的連接節(jié)點(diǎn)也減少，從而也減少了由節(jié)點(diǎn)引入的干擾；同時當(dāng)硬件減少時，意味著儀器受硬件的分散性影響也減少，實(shí)驗(yàn)證明儀器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性得到提高。同時，因硬件的減少，也使儀器的成本相應(yīng)降低、體積相應(yīng)減小。
[0050]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在其他的實(shí)施例中，患者阻抗測量和Pace脈沖測量可以共用一個采樣通道，而ECG波形測量單獨(dú)使用一個采樣通道；或者患者阻抗測量和ECG波形測量可以共用一個采樣通道，而Pace脈沖測量單獨(dú)使用一個采樣通道；ECG波形測量和Pace脈沖測量共用一個采樣通道，而患者阻抗測量單獨(dú)使用一個采樣通道。當(dāng)采樣通道中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率與兩個被檢測量要求的采樣率中較大者相同時，在處理器中可省略對該采樣率較大者的抽取處理。
[0051]實(shí)施例二:
[0052]除顫儀在醫(yī)院一般會要求護(hù)士每日進(jìn)行自檢，自檢的時候會要求護(hù)士把測試負(fù)載接上，即將一個測試負(fù)載插在電極片的前端。但自檢完成后有可能護(hù)士會忘記把測試負(fù)載拿下來。這種情況下如果后續(xù)使用的時候，除顫儀開機(jī)后即進(jìn)入AED模式，會自動采集前端數(shù)據(jù)，由于電極片的前端連接有測試負(fù)載，所以除顫儀識別外面連接到人體，導(dǎo)致可能得到錯誤的分析結(jié)果導(dǎo)致延遲治療。
[0053]本實(shí)施例通過上電自檢來識別除顫儀是否外接測試負(fù)載。當(dāng)外接測試負(fù)載時，采用兩種不同頻率的交流載波信號驅(qū)動，測得的阻抗值會基本一致。
[0054]請參考圖6，外接測試負(fù)載識別包括以下步驟:
[0055]步驟101，檢測到除顫儀上電信號或識別外接測試負(fù)載的指令后，處理器輸出第一頻率的交流信號；
[0056]步驟102，從電極片采樣基于第一頻率的波形數(shù)據(jù)；
[0057]步驟103，基于采樣數(shù)據(jù)計(jì)算第一阻抗值；
[0058]步驟104，輸出第二頻率的交流信號，第二頻率與第一頻率不同；
[0059]步驟105，從電極片采樣基于第二頻率的波形數(shù)據(jù)；
[0060]步驟106，基于采樣數(shù)據(jù)計(jì)算第二阻抗值；
[0061]步驟107，計(jì)算第一阻抗值和第二阻抗值差值的絕對值，并判斷絕對值是否小于設(shè)定閾值，設(shè)定閾值是一個比較小的值，例如10Ω。如果兩次測量差值的絕對值小于設(shè)定閾值，則認(rèn)為除顫儀外接測試負(fù)載，執(zhí)行步驟108。否則，如果兩次測量差值的絕對值大于或等于設(shè)定閾值，則認(rèn)為除顫儀沒有外接測試負(fù)載，可進(jìn)行正常的測試。
[0062]步驟108，報儀器外接測試負(fù)載。操作人員將測試負(fù)載取下后即可正常使用除顫儀。
[0063]在有的具體實(shí)例中，還將外接測試負(fù)載識別和患者阻抗測試一起判斷，其流程圖如圖8所示。
[0064]實(shí)施例三:
[0065]在根據(jù)采樣值進(jìn)行阻抗計(jì)算時，通常是基于采樣電壓值在采樣電壓值和阻抗的對應(yīng)曲線查到阻抗值，但由于系統(tǒng)各器件參數(shù)的漂移，實(shí)際的阻抗會和根據(jù)采樣電壓值在采樣電壓值和阻抗的對應(yīng)曲線上查到的阻抗值有所不同。因此本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還增加了校準(zhǔn)電路26，如圖8所示，校準(zhǔn)電路26包括開關(guān)261、第一校準(zhǔn)電阻262和第二校準(zhǔn)電阻263，開關(guān)261的兩個輸入端耦合到兩個輸入保護(hù)電路231的輸出端，兩個輸出端根據(jù)控制耦合到第一校準(zhǔn)電阻262的兩端或耦合到第二校準(zhǔn)電阻263的兩端，第一校準(zhǔn)電阻262和第二校準(zhǔn)電阻263具有不同的阻值。開關(guān)261可以為雙刀開關(guān)，也可以是處理器控制的多路開關(guān)。
[0066]當(dāng)需要校準(zhǔn)時，將開關(guān)261連接到第一校準(zhǔn)電阻262，處理器產(chǎn)生交流信號施加到第一校準(zhǔn)電阻262，同時采樣原始信號，獲得第一采樣電壓值。然后將開關(guān)261連接到第二校準(zhǔn)電阻263，處理器產(chǎn)生交流信號施加到第二校準(zhǔn)電阻263，同時采樣原始信號，獲得第二采樣電壓值。采用獲得的第一采樣電壓值和第二采樣電壓值更新除顫儀存儲的原采樣值和阻抗的對應(yīng)曲線。
[0067]在一定頻率和幅度的載波驅(qū)動下，測得采樣電壓值和阻抗近似成線性關(guān)系。但由于系統(tǒng)的各種誤差，例如電阻、電容以及各IC的分散性影響，采樣電壓值和阻抗的關(guān)系呈現(xiàn)一定的曲線，通過分別接入第一校準(zhǔn)電阻和第二校準(zhǔn)電阻測量得到曲線上兩點(diǎn)，即可建立被測阻抗值和采樣電壓值的關(guān)系曲線。
[0068]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種自動體外除顫儀的前端測量系統(tǒng)，其特征在于包括: 用于接觸患者身體合適部位的兩個電極片； 載波驅(qū)動電路，用于對產(chǎn)生的交流信號進(jìn)行放大，并輸出處理后的兩路交流信號至兩個電極片； 采樣電路，所述采樣電路至少包括一個采樣通道，其中至少一個采樣通道為共用采樣通道，所述共用采樣通道為對應(yīng)的至少兩種不同的被測試量共用的測量通道，所述被測試量為患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖中的任一種，所述共用采樣通道包括差分放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述差分放大器的兩個輸入端分別耦合到兩個電極片，輸出端耦合到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸入的模擬信號經(jīng)設(shè)定采樣率采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸出，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率大于或等于該共用采樣通道對應(yīng)的至少兩種被測試量所要求的采樣率中的最大者； 處理器，所述處理器用于產(chǎn)生交流信號并輸出到載波驅(qū)動電路，所述處理器還耦合到采樣電路，用于控制采樣電路并接收采樣電路輸出的數(shù)字采樣信號，針對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號分成至少兩路，并按照被測試量對采樣率和精度的要求進(jìn)行信號提取處理。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述共用采樣通道為患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖共用的通道，共用采樣通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率等于患者阻抗測量所要求的采樣率，所述處理器包括患者阻抗計(jì)算處理模塊、ECG波形數(shù)據(jù)提取處理模塊和Pace脈沖處理模塊； 患者阻抗計(jì)算處理模塊包括用于對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號進(jìn)行帶通濾波的帶通濾波單元，和基于濾波后的數(shù)字采樣信號計(jì)算患者阻抗的計(jì)算單元； ECG波形數(shù)據(jù)提取處理模塊包括用于對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號進(jìn)行低通濾波的第一低通濾波單元，和基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照ECG波形測量所要求的采樣率進(jìn)行采樣值抽取的第一抽取單元，第一抽取單元輸出ECG檢測原始數(shù)據(jù)； Pace脈沖處理模塊包括用于對共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號進(jìn)行低通濾波第二低通濾波單元，和基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照Pace脈沖測量所要求的采樣率進(jìn)行采樣值抽取的第二抽取單元，第二抽取單元輸出Pace檢測原始數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣電路還包括兩個輸入保護(hù)電路，兩個輸入保護(hù)電路分別連接在采樣通道的兩個輸入端和對應(yīng)的電極片之間，用于吸收除顫高壓的能量。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括校準(zhǔn)電路，所述校準(zhǔn)電路包括開關(guān)、第一校準(zhǔn)電阻和第二校準(zhǔn)電阻，所述開關(guān)的兩個輸入端耦合到兩個輸入保護(hù)電路的輸出端，兩個輸出端根據(jù)控制耦合到第一校準(zhǔn)電阻兩端或耦合到第二校準(zhǔn)電阻兩端，第一校準(zhǔn)電阻和第二校準(zhǔn)電阻具有不同的阻值。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述載波驅(qū)動電路包括帶通濾波器、放大器和延遲放大器，帶通濾波器的輸入端耦合到處理器的載波信號輸出端，帶通濾波器的輸出端分別耦合到放大器和延遲放大器的輸入端，放大器和延遲放大器的輸出端分別對應(yīng)耦合到兩個電極片，延遲放大器輸出的交流信號的相位相比放大器輸出的交流信號延遲一設(shè)定相位。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述延遲放大器為反相放大器，反相放大器輸出的交流信號與放大器輸出的交流信號相位相反。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述放大器和延遲放大器的放大倍數(shù)和供電電壓被配置為在滿足流過患者身體的電流小于安全電流且輸入采樣通道的信號不會導(dǎo)致采樣通道飽和時盡量提高交流信號的幅度。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器輸出兩種不同頻率的交流信號，并根據(jù)采樣電路采集的信號判斷電極片與患者是否接觸良好，或者處理器響應(yīng)于上電信號輸出兩種不同頻率的交流信號，并根據(jù)采樣電路采集的信號判斷電極片是否被外部導(dǎo)體短接。
9.一種包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的前端測量系統(tǒng)的自動體外除顫儀。
10.一種自動體外除顫儀的前端測量方法，其特征在于包括: 通過與患者身體合適部位接觸的兩個電極片向患者施加載波信號； 檢測電極片上的信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，在數(shù)據(jù)采樣過程中將至少兩種不同的被測試量共用一個采樣通道，所述被測試量為患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖中的任一種，所述共用采樣通道的采樣率大于或等于該共用采樣通道對應(yīng)的至少兩種被測試量所要求的采樣率中的最大者； 處理器接收共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號，將數(shù)字采樣信號分成至少兩路，并按照被測試量對采樣率和精度的要求進(jìn)行信號提取處理。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將患者阻抗、ECG波形數(shù)據(jù)和Pace脈沖共用一個采樣通道，所述處理器將接收的共用采樣通道輸出的數(shù)字采樣信號分別經(jīng)患者阻抗計(jì)算處理、ECG波形數(shù)據(jù)提取處理和Pace脈沖處理；患者阻抗計(jì)算處理包括對數(shù)字采樣信號進(jìn)行帶通濾波，基于濾波后的數(shù)字采樣信號計(jì)算患者阻抗；ECG波形數(shù)據(jù)提取處理包括對數(shù)字采樣信號進(jìn)行第一低通濾波，基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照ECG采樣率進(jìn)行采樣值抽取，從而得到ECG檢測原始數(shù)據(jù)；Pace脈沖處理包括對數(shù)字采樣信號進(jìn)行第二低通濾波，基于濾波后的數(shù)字采樣信號按照Pace采樣率進(jìn)行采樣值抽取，從而得到Pace檢測原始數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，還包括外接測試負(fù)載識別步驟，具體包括: 輸出第一頻率的交流信號； 從電極片采樣基于第一頻率的波形數(shù)據(jù)； 基于采樣數(shù)據(jù)計(jì)算第一阻抗值； 輸出第二頻率的交流信號； 從電極片采樣基于第二頻率的波形數(shù)據(jù)； 基于采樣數(shù)據(jù)計(jì)算第二阻抗值； 計(jì)算第一阻抗值和第二阻抗值差值的絕對值，并判斷絕對值是否小于設(shè)定閾值，如果是，則認(rèn)為除顫儀外接測試負(fù)載。
【文檔編號】A61N1/39GK104274906SQ201310282001
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】王啟, 陳大兵, 申寧, 李傳林, 岑建 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司