專利名稱：超小型房顫檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫療器械，特別涉及一種超小型的房顫檢測裝置。
背景技術：
房顫是臨床常見的心律失常，發病率隨年齡增長呈遞增趨勢，60歲以前為0. 5%， 65歲以上超過5%，80歲以上超過10%。房顫發作時有效心房收縮喪失，心室率快而不規則，導致心輸出量降低，心房內血液淤滯，促進血栓形成，引起中風，危及生命。據統計，心律失常住院的患者中，房顫患者約占1/3。因此，房顫的檢測及療效評估成為重要課題。尤其是對一些陣發性房顫，用動態心電圖機(Holter)才能檢測到，而Holter因攜帶者活動引入干擾，這種干擾可能淹沒微弱的房顫特征波波，導致誤診。而QRS波峰值明顯，不易受干擾，因此人們研究利用R-R間期檢測房顫。然而僅靠R-R間期檢測房顫難度很大。已有的方法有的計算量大，需R-R間期多，對于發作時間短的房顫造成漏檢，且算法響應速度慢， 有的檢測房顫準確率不高。鑒于房顫R-R間期的復雜性及現有檢測方法的不足，盡管已經研發出各類的房顫檢測裝置，但在實際應用中，由于設備較大，攜帶不便，所以小型化、低功耗是房顫檢測裝置的發展方向。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種超小型房顫檢測置，其具有體積小、功耗低、攜帶方便的優點，以便實現對患者房顫的實時監控。本實用新型解決其技術問題的技術方案為一種超小型房顫檢測裝置，其包括能夠貼在人體胸廓表面的有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置以及用于通知的聲光報警裝置，其中，所述有源心電電極包括用于測量心電信號的心電傳感器；與所述心電傳感器連接且用于對所述心電信號進行差分的放大器；與所述放大器連接且用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號的濾波器；連接在所述濾波器輸出端且用于將濾波后的信號進行模數轉換以獲得數字心電信號的模數轉換模塊；與所述模數轉換模塊連接且用于發送所述數字心電信號的發送接口電路；和用于向所述心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊和發送接口電路供電的第一供電電路；所述處理裝置包括用于接收所述發送接口電路發送的所述數字心電信號的接收接口電路；用于提供消除心電干擾所需的參考信號的參考心電模塊；同時與所述參考心電模塊和所述接收接口電路連接且用于消除接入的數字心電信號中干擾成分的房顫檢測模塊；[0017]與所述房顫檢測模塊連接且用于實時顯示消除了干擾的數字心電信號的顯示模塊；和用于向所述接收接口電路、房顫檢測模塊和顯示模塊供電的第二供電電路；所述聲光報警模塊包括聲報警裝置；和光報警裝置。本實用新型所述的超小型房顫檢測裝置，其濾波器包括與所述心電傳感器輸出端連接且用于濾除直流和高頻干擾的帶通濾波器以及連接于該帶通濾波器輸出端且用于濾除工頻信號的陷波濾波器；所述處理裝置還包括有與所述房顫檢測模塊連接且用于存儲消除了干擾的數字心電信號的存儲模塊，該存儲模塊包括SD卡；所述發送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接；所述房顫檢測模塊采用BlaCkfinBF533芯片。本實用新型的有益效果在于所述超小型房顫檢測裝置采用低功耗小型化的電路結構，其功能強、功耗低、可靠性高，整個系統體積小巧，實現了便攜式要求，能夠完成心電采集、處理、自動檢測和數據存儲，還能實現房顫的實時監護，有利于房顫檢測走入家庭。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的帶通濾波器電路圖。圖3為本實用新型的陷波濾波器電路圖。圖4為本實用新型的房顫檢測模塊的芯片示意圖。圖5為本實用新型的聲光報警模塊電路圖。
具體實施方式
現結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。請參閱圖1本實用新型的示意圖。圖示超小型房顫檢測裝置包括有源心電電極、 能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置以及用于告警通知的聲光報警裝置。所述有源心電電極能夠貼在人體表面，通常可佩戴在患者的胸部或背部，其包括心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊、發送接口電路和第一供電電路。所述心電傳感器用于測量采集患者的心電信號，由于心電是微弱的電信號，所以必須對所述心電傳感器采集到的心電信號進行放大。所述放大器連接在所述心電傳感器的輸出端，用于對心電傳感器采集到的心電信號進行差分采樣，本實施例中，采樣率為250，采樣分辨率為12Bits， 帶寬為25-lOOHz，放大級采用0P^32，初級放大倍數為20倍。所述濾波器連接在放大器的輸出端，用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號。該濾波器包括帶通濾波器和陷波濾波器，兩者連接的先后順序不限，也就是說可以先由帶通濾波器濾除直流和高頻，再由陷波濾波器濾除工頻；也可先由陷波濾波器濾除50Hz工頻后再進行帶通濾波。所述帶通濾波器與所述心電傳感器輸出端連接且用于濾除直流和高頻干擾，其電路如圖2所示。該帶通濾波器采用無限增益多路反饋型濾波電路，它是由一個理論上具有無限增益運算放大器賦以多路反饋構成的濾波電路。由單一運算放大器構成的無限增益多路反饋二階帶通濾波電路的基本結構。無限增益多路反饋型濾波電路由于沒有正反饋，故穩定性高。放大器采用TI公司的LM324，四運放的一路。所述帶通濾波器的相關參數為 通帶增益H。=- 、錯誤！未找到引用源<
中心頻率錯誤！未找到引用源 、
品質因素錯誤！未找到引用源。所述陷波濾波器連接于該帶通濾波器輸出端且用于濾除工頻信號，其電路如圖3 所示。該電路是帶雙T網絡的有源濾波器，其傳遞函數與以往雙T型陷波器不同的是，該電路引入放大器A2形成正反饋，以減小阻帶寬度，使得阻帶中心頻率附近兩邊的幅值增大。品質因數Q可以通過變阻器Rw來調節。R和 C的值可由中心頻率f0確定。當 f0 = 50Hz 時，C 和 R 分別取 0. 068 μ F 和 47k Ω ；f0 = IOOHz 時，C 和 R 分別取 0. 068 μ F 禾口 24k Ω。所述模數轉換模塊連接在所述濾波器的輸出端，用于將濾波后的信號進行模數轉換以獲得數字化心電信號。該模數轉換模塊可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471來實現，該芯片具有一個12位A/D，可以直接實現心電信號的數字化處理。所述發送接口電路用于發送所述數字心電信號，其與所述模數轉換模塊連接，可采用MSP430-1471的RS232接口。所述第一供電電路用于向所述心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊和發送接口電路供電，其可采用電池供電。所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、房顫檢測模塊、顯示模塊、存儲模塊和第二供電電路。所述接收接口電路用于接收所述發送接口電路發送的數字心電信號，該發送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。所述參考心電模塊用于提供消除心電干擾所需的參考信號。所述房顫檢測模塊同時與所述參考心電模塊和所述接收接口電路連接，其用于消除接入的數字心電信號中的干擾成分，其根據自適應算法將所述接收接口電路接收的數字心電信號和所述參考心電模塊所接入的參考心音信號予以處理， 以消除所述數字心電信號中的干擾成分。請參閱圖4，該房顫檢測模塊采用ADI公司的 BlackfinBF533芯片，該芯片具有強大的數據處理功能，可以輕松完成自適應心電噪聲消除算法等復雜計算，如圖4所示，接收接口電路接收到的數字心電信號送入Blackf inBF533芯片的主輸入端，而由參考心電模塊接入的參考心音信號送入BlaCkfinBF533芯片的參考輸入端。由于初始心電信號由胸部表面皮膚采集，該初始心電信號混有肌電信號等很多干擾， 心電信號和干擾之間的頻譜有很大范圍的重疊，使用普通濾波方法不能有效地將它消除。 因此，BlackfinBF533芯片采用MLMS算法濾除心電干擾成分，即若采集的心電信號為[0044]dj = bj+hj ‘ +n/(1)其中，…為信號中心電成分的采集值；h/為通過體壁傳來的心電成分；n/為主輸入端的隨機噪聲。而參考輸入端接入的心電信號是從心尖部位采集的，為Xj = hj+rij(2)其中，~為心電參考信號采集值％為參考信號中的噪聲。如果npn/和…為互不相關的，且它們與、，h/也不相關，由此可得到自適應消噪聲器的基本方程為e」=dj-yj(3)確定&的方程由采用的自適應算法而定。采用MLMS算法，其遞推方程為ej = CIj-Wj^1tXj(4)Gj = 2 μ / [1+2 μ XjtXj](5)和Wj = ffj^+GjejXj(6)式中^為j時刻的自適應權矢量。設它為ρ階矢量，設Wj = [WJOJWJI,......,WJJP-JT而Xj為自適應濾波器的輸入信號矢量，為=Xj = [Xj, Xjm,......，Xmp-D]^在所述房顫檢測模塊中，心電信號濾除了干擾之后，提取心電信號的R-R間期，采用概率密度函數法，根據R-R間期相空間重構后兩點間距離的概率密度函數曲線形狀并提取特征參數kn，利用特征參數kn可精確檢測房顫。所述顯示模塊與所述房顫檢測模塊連接，用于實時顯示消除了干擾的數字心電信號以便進行心電監測。所述存儲模塊與所述房顫檢測模塊連接，其用于存儲消除了干擾的數字心電信號，該存儲模塊包括能夠存儲信息的SD卡。所述第二供電電路用于向所述接收接口電路、房顫檢測模塊和顯示模塊供電，其可采用電池供電，由于BlaCkfinBF533芯片等采用3. 3V的電壓，而兩節AA電池提供的電壓為2. 4V，所以供電電路設置了升壓電路，例如， 采用凌特公司的Mc34063，輸出電壓為3.3V。為簡化圖示，圖1中所示的第二供電電路與各部件的連線未示出。所述聲光報警模塊包括聲報警裝置和光報警裝置，其電路見圖5所示。此外，所述處理裝置還設置有用于供用戶操作的心電監控按鍵以及與該心電監控按鍵連接且根據按鍵信號將濾除了干擾成分的心電信號或由所述接收接口電路接入的心電信號提供給所述顯示模塊的切換模塊等。綜上所述，本實用新型所述超小型房顫檢測裝置采用低功耗小型化的電路處理心電數據，其電路功能強、功耗低、可靠性高，并采用概率密度函數法，根據R-R間期相空間重構后兩點間距離的概率密度函數曲線形狀并提取特征參數1^，利用特征參數1^可精確檢測房顫。整個系統體積非常小巧，實現了便攜的要求，能夠完成心電采集、處理、房顫的自動檢測、數據存儲，以及實現房顫的實時監護。上述實施例僅列示性說明本實用新型的結構，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本實用新型的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本實用新型要求的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求1.一種超小型房顫檢測裝置，其特征在于所述房顫檢測裝置包括能夠貼在人體胸廓表面的有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置以及用于通知的聲光報警裝置，其中，所述有源心電電極包括 用于測量心電信號的心電傳感器；與所述心電傳感器連接且用于對所述心電信號進行差分的放大器； 與所述放大器連接且用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號的濾波器； 連接在所述濾波器輸出端且用于將濾波后的信號進行模數轉換以獲得數字心電信號的模數轉換模塊；與所述模數轉換模塊連接且用于發送所述數字心電信號的發送接口電路；和用于向所述心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊和發送接口電路供電的第一供電電路；所述處理裝置包括用于接收所述發送接口電路發送的所述數字心電信號的接收接口電路； 用于提供消除心電干擾所需的參考信號的參考心電模塊；同時與所述參考心電模塊和所述接收接口電路連接且用于消除接入的數字心電信號中干擾成分的房顫檢測模塊；與所述房顫檢測模塊連接且用于實時顯示消除了干擾的數字心電信號的顯示模塊；和用于向所述接收接口電路、房顫檢測模塊和顯示模塊供電的第二供電電路； 所述聲光報警模塊包括 聲報警裝置；和光報警裝置。
2.根據權利要求1所述的超小型房顫檢測裝置，其特征在于所述濾波器包括與所述心電傳感器輸出端連接且用于濾除直流和高頻干擾的帶通濾波器以及連接于該帶通濾波器輸出端且用于濾除工頻信號的陷波濾波器。
3.根據權利要求1或2所述的超小型房顫檢測裝置，其特征在于所述處理裝置還包括有與所述房顫檢測模塊連接且用于存儲消除了干擾的數字心電信號的存儲模塊。
4.根據權利要求3所述的超小型房顫檢測裝置，其特征在于所述存儲模塊包括SD卡。
5.根據權利要求1或2所述的超小型房顫檢測裝置，其特征在于所述發送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。
6.根據權利要求1或2所述的超小型房顫檢測裝置，其特征在于所述房顫檢測模塊采用 Blackf inBF533 芯片。
專利摘要一種超小型房顫檢測裝置，其包括能夠貼在人體胸廓表面的有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置以及用于通知的聲光報警裝置，所述有源心電電極包括心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊、發送接口電路和第一供電電路；所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、房顫檢測模塊、顯示模塊和第二供電電路；所述聲光報警模塊包括聲報警裝置和光報警裝置。本實用新型功耗低、可靠性高、體積小，能夠完成心電采集、處理、自動檢測和數據存儲以及實現房顫的實時監護，可用于房顫的快速精確檢測及房顫治療后療效的評估。
文檔編號A61B5/0402GK202179534SQ201120245849
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者陸宏偉 申請人:上海理工大學