一種便攜式心電監護儀的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種便攜式心電監護儀，在本發明提供的便攜式心電監護儀中，設置了心電處理模塊及監控終端，通過對心電處理模塊中的微處理器進行設置，使得心電監護儀具有較低功耗；對監控終端中基于藍牙傳輸的接收軟件的設置，實現對監控終端所接收的心電數據進行實時的分析、監測及顯示，使得心電監護儀可以實時監控。進而使心電監護儀具有低功耗、體積小、便于攜帶的性能，此外，心電監護儀根據監測人實時的心電數據信息，可以及時作出反應，避免了意外的發生。
【專利說明】一種便攜式心電監護儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療設備【技術領域】領域，特別涉及一種便攜式心電監護儀。
【背景技術】
[0002]隨著社會的進步、科技的發展及老年化社會的到來，人類的健康觀念、健康方式和途徑都發生著深刻的轉變，心臟保健成為了一個引人注目的社會問題。目前心血管的犯病率越來越高，據世界衛生組織2012年報告，心血管疾病(CVDs，Cardio Vascular Diseases)為全球人口死亡最主要的原因，占總死亡人數的30%。心血管疾病特別是在中老年人中最為常見；就我國而言，心臟病發病率和死亡率雖然低于國際水平，但是任然呈上升趨勢。心電圖是人體心肌生物電變化的記錄，是醫學上檢測心臟病的重要依據。為了減少心臟病的發病率和死亡率，需要對患者的心電信號無論是在家里還是在工作中或者是休閑場所都進行隨時隨地的實時監測與心電數據的分析顯示。要保證心電的隨時隨地實時監測，一種可隨身攜帶的便攜式移動通信且功耗小能夠保證長時間戶外監護分析且能實現心電信息和醫院共享的心電監護儀器將顯得尤其重要。
[0003]隨著電子和醫學技術的發展，心電圖的測量儀器也相應經過了床邊心電監護、動態心電監護、電話心電遙測、無線心電遙測等心電監護儀器。這些儀器在不同時期對于心臟病人的治療監護起到了非常重要的作用。但是，床邊心電監護限制了病人的活動范圍，電話系統無法做到長時間的監護，無線遙測需要發射接收裝置，電路結構復雜，應用芯片較多；這些已經不能滿足現代心電監護的需要，不能進行方便、經濟的日常心電檢測以及及時的把心電數據傳送到心電監護中心的醫院，讓醫生對患者進行及時有效的相關治療。
[0004]但是，現有【技術領域】中的便攜式無線心電監護設備存在不同程度的缺陷:心電監護系統的體積過大，不便于隨身攜帶；系統的功耗較大，普通的電池難以維持長時間的監護(例如專利申請號為CN101548886A，名稱為:AED藍牙心電監護裝置)；無線接收端為PC機，無法實現實時監護(例如專利申請號`為CN102274020A，名稱為:一種低功耗的動態心電監護儀及其控制方法)。因此，開發出一種體積微小、功耗極低、方便隨身攜帶的心電監護儀具有重要的實際意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種便攜式心電監護儀，以解決現有心電監測系統體積過大、功耗高、不能實現實時監測、不便于攜帶等現象，從而導致心臟病患者不能及時的了解其心電情況，耽誤對病情控制的最佳時機的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供一種便攜式心電監護儀，所述便攜式心電監護儀包括:多個心電電極、一心電處理模塊及一監控終端；
[0007]所述心電電極與所述心電處理模塊連接，用于采集人體的心電數據；
[0008]所述心電處理模塊包括:微處理器及數據發送單元；其中，所述數據發送單元，用于接收經所述微處理器輸出的心電數據，并將數據發送單元輸出的心電數據以藍牙通信方式發送給所述監控終端；
[0009]所述監控終端存儲有基于藍牙傳輸的接收軟件，用于對所述心電處理模塊輸出的心電數據進行接收、分析、監測及顯示。
[0010]可選的，在所述的便攜式心電監護儀中，所述心電處理模塊還包括:一前置差動放大電路，其中，所述前置差動放大電路輸入端與所述心電電極連接，輸出端與所述微處理器連接。
[0011]可選的，在所述的便攜式心電監護儀中，所述微處理器對所述前置差動放大電路輸出的心電數據依次進行主級放大、AD轉換、數字信號處理的操作。
[0012]可選的，在所述的便攜式心電監護儀中，所述微處理器為MSP430FG439超低功耗微處理器。
[0013]可選的，在所述的便攜式心電監護儀中，所述數據發送單元包括基于藍牙4.0的NRF8001芯片及2.4G藍牙陶瓷天線。
[0014]可選的，在所述的便攜式心電監護儀中，所述便攜式心電監測儀采用紐扣電池CR2032作為供電電源。
[0015]可選的，在所述的便攜式心電監護儀中，所述便攜式心電監護儀尺寸分別為:長度為 2.5cm ~3.5cm,寬度為 1.5cm ~2.5cm,高度為 0.5cm ~1.5cm。
[0016]可選的，在所述的便攜式心電監護儀中，所述監控終端為支持藍牙功能的手機或者電腦。
[0017]在本發明提供的便`攜式心電監護儀中，設置了心電處理模塊及監控終端，通過對心電處理模塊中的微處理器進行設置，使得心電監護儀具有較低功耗；對監控終端中基于藍牙傳輸的接收軟件的設置，實現對監控終端所接收的心電數據進行實時的分析、監測及顯示，使得心電監護儀可以實時監控。進而使心電監護儀具有低功耗、體積小、便于攜帶的性能，此外，心電監護儀根據監測人實時的心電數據信息，可以及時作出反應，避免了意外的發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明便攜式心電監護儀佩戴于患者身上時的示意圖；
[0019]圖2是本發明便攜式心電監護儀的工作原理圖；
[0020]圖3是本發明便攜式心電監護儀的工作示意圖；
[0021]圖4是本發明便攜式心電監護儀的前置差動放大電路圖；
[0022]圖5是本發明便攜式心電監護儀的主級放大輔助電路圖；
[0023]圖6是本發明便攜式心電監護儀的微處理器的電路圖；
[0024]圖7是本發明便攜式心電監護儀的心電處理模塊的工作流程圖；
[0025]圖8是本發明便攜式心電監護儀的NRF8001藍牙傳輸電路圖；
[0026]圖9是本發明便攜式心電監護儀的數據接收單元的工作流程圖；
[0027]圖10是本發明便攜式心電監護儀的紐扣電池的供電電路圖；
[0028]圖11是本發明便攜式心電監護儀的手機軟件界面示意圖。
【具體實施方式】[0029]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的便攜式心電監護儀作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0030]請參照圖1~圖3，其為與本發明便攜式心電監護儀相關的示意圖。所述便攜式心電監護儀包括:多個心電電極1、一心電處理模塊2及一監控終端3 ；
[0031]所述心電電極I與所述心電處理模塊2連接，用于采集人體的心電數據；
[0032]所述心電處理模塊2包括:微處理器20及數據發送單元21 ;其中，所述數據發送單元21，用于接收經所述微處理器20輸出的心電數據，并將數據發送單元21輸出的心電數據以藍牙通信方式發送給所述監控終端3 ；
[0033]所述監控終端3存儲有基于藍牙傳輸的接收軟件，用于對所述心電處理模塊2輸出的心電數據進行接收、分析、監測及顯示。
[0034]請繼續參照圖2及圖3，其為本發明便攜式心電監護儀的工作原理圖及工作示意圖，首先由心電電極I采集人體的心電數據，所述心電電極I優選為兩個；之后將采集的心電數據發送至心電處理模塊2進行心電數據的處理，處理成為可在監控終端3進行接收、顯示的形式。進一步，監控終端3可以反向控制心電處理模塊2，對其發送相關命令，控制心電處理模塊2的處理進程。
[0035]優選的，所述心電處理模塊2還包括:一前置差動放大電路22，其中，所述前置差動放大電路22輸入端與所述心電電極I連接，輸出端與所述微處理器20連接。
[0036]請參照圖4，其為本發明便攜式心電監護儀的前置差動放大電路圖，由于從心電電極采集到的ECG (心電)信號夾雜著各種共模干擾，為了防止ECG信號的輸出被淹沒在50Hz工頻干擾、電極極化電壓或者其他共模干擾之下，一般較好的方法是使用一個差分放大器將這些共模干擾自動地濾除掉。本明中采用TI公司的INA321前置差分放大器，選取5倍增益，共模抑制比為94dB，選擇外部偏置調節，如圖4所示為以INA321前置差分放大器為核心的前置差動放大電路，由VCC給前置差分放大器供電，通過PI和p2將由心電電極I采集的人體心電數據分別接入到INA321前置差分放大器的2管腳、3管腳；由此電路中p1.4連接所述微處理器的Pl.4，用以控制INA321前置差分放大器是待機還是工作；1管腳和6管腳短接，用以輸出經前置差分放大器放大后的心電數據；5管腳為參考電壓端，利用所述微處理器內部的放大器構成幾分負反饋電路，進而消除直流偏置。進一步，保證了輸出信號的無直流偏置，抑制了基線漂移。
[0037]優選的，所述微處理器20對所述前置差動放大電路22輸出的心電數據依次進行主級放大、AD轉換、數字信號處理的操作；其中，所述微處理器20為MSP430FG439超低功耗微處理器。
[0038]請參照圖5、圖6，由于經過INA321放大后的心電數據所在信號的幅值仍較低，為了提高采集精度，需要對心電數據進行主級放大。主級放大是由圖5中主級放大輔助電路與MSP430FG439中的運算放大器共同實現，結合MSP430FG439中集成的AD轉換器的測量范圍是OV~2.5V，將主級放大輔助電路的放大倍數設定為100倍左右，就可使輸入AD轉換端口的心電數據所在信號的幅值落在測量范圍內。此外，微處理器20中還加入了數字信號處理電路的設計，將轉角頻率設定為88.2Hz，則可濾除電路中存在的高頻成分，消除心電數據所受的高頻噪聲干擾，進一步提高心電數據的可靠性。
[0039]具體的，由主級放大輔助電路的ρ6.0及ρ6.I分別與MSP430FG439的ρ6.0及ρ6.I相連，實現主級放大輔助電路與微處理器電路的連通。為了便于理解微處理器內部的相關操作，請繼續參照圖7，其為本發明便攜式心電監護儀的心電處理模塊的工作流程圖。
[0040]優選的，所述數據發送單元包括基于藍牙4.0的NRF8001芯片及2.4G藍牙陶瓷天線，所述便攜式心電監測儀采用紐扣電池CR2032作為供電電源，并且所述便攜式心電監護儀尺寸分別為:長度為2.5cm~3.5cm,寬度為1.5cm~2.5cm,高度為0.5cm~1.5cm。
[0041]請參照圖8~10，將數據處理模塊輸出的心電數據以藍牙通信的方式傳輸，采用的是基于藍牙4.0的NRF8001芯片，極大的降低了便攜式心電監護儀的功耗，僅僅采用紐扣電池CR2032作為供電電源就可正常工作，其供電電壓為3V，電池容量為200mA.H，即可支持心電監護儀工作長達3天左右，因此便攜式心電監護儀的尺寸無需設計很大，較好的尺寸為:長度為2.5cm~3.5cm,寬度為1.5cm~2.5cm,高度為0.5cm~1.5cm ;此外，米用2.4G藍牙陶瓷天線進行通信，使得所傳輸的距離遠，空間占用小。進一步，提高了便攜式心電監護儀的性能，減小了便攜式心電監護儀的體積。為了便于理解，請繼續參照圖9，其是本發明便攜式心電監護儀的數據接收單元的工作流程圖。
[0042]具體的，如圖8所示，NRF8001芯片的SCK與微處理器的SCK電連，實現電路的連通；1管腳、2管腳、3管腳分別接去耦電容C9、C10、C11，有利于電源端及參考電壓端的電壓穩定；管腳28、管腳29接晶振1，管腳4、管腳5接晶振2，通過連接不同的晶振來調節芯片所需的時鐘頻率，有利于芯片工作的穩定性。
[0043]優選的，所述監控終端為支持藍牙功能的手機或者電腦。對于微處理器控制NRF8001芯片，支持藍牙功能的手機或者電腦中基于藍牙傳輸的接收軟件，用于對所述心電處理模塊輸出的心電數據進行接收、分析、監測及顯示，使得心電數據具有直觀性及實時性。本發明最佳的監控終端選為手機，由于手機的輕便，便于攜帶。進一步，利用現有設備，只需安裝基于藍牙傳輸的接收軟件，而無需額外的設計就可達到心電監護儀的實時監測并便于攜帶的目的，降低了研發的成本。
[0044]請參照圖11，其是本發明便攜式心電監護儀的手機軟件界面示意圖。點擊“藍牙”按鍵，打開藍牙，并自動搜尋周圍的藍牙設備，進行藍牙連接；連接成功后，點擊“開始”按鍵，進行心電圖的繪制；“清除”按鍵用于清除當前時刻手機后臺所接收和計算的相關心電數據，并且清除當前手機軟件界面所繪制的心電圖，開始下一時間心電圖的繪制；心率分析及心率計算在手機的后臺自動進行，若出現心率異常時，可以自動將患者的位置信息發送至預設定的號碼上(可以是患者的親屬或者私人醫生的電話號碼)，以便患者得到及時的治療。
[0045]綜上，在本發明實施例提供便攜式心電監護儀中，設置了心電處理模塊及監控終端，通過對心電處理模塊中的微處理器進行設置，使得心電監護儀具有較低功耗；對監控終端中基于藍牙傳輸的接收軟件的設置，實現對監控終端所接收的心電數據進行實時的分析、監測及顯示，使得心電監護儀可以實時監控。進而使心電監護儀具有低功耗、體積小、便于攜帶的性能，此外，心電監護儀根據監測人實時的心電數據信息，可以及時作出反應，避免了意外的發生。
[0046]上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍 。
【權利要求】
1.一種便攜式心電監護儀，其特征在于，包括:多個心電電極、一心電處理模塊及一監控終端； 所述心電電極與所述心電處理模塊連接，用于采集人體的心電數據； 所述心電處理模塊包括:微處理器及數據發送單元；其中，所述數據發送單元，用于接收經所述微處理器輸出的心電數據，并將數據發送單元輸出的心電數據以藍牙通信方式發送給所述監控終端； 所述監控終端存儲有基于藍牙傳輸的接收軟件，用于對所述心電處理模塊輸出的心電數據進行接收、分析、監測及顯示。
2.如權利要求1所述的便攜式心電監護儀，其特征在于，所述心電處理模塊還包括:一前置差動放大電路，其中，所述前置差動放大電路輸入端與所述心電電極連接，輸出端與所述微處理器連接。
3.如權利要求2所述的便攜式心電監護儀，其特征在于，所述微處理器對所述前置差動放大電路輸出的心電數據依次進行主級放大、AD轉換、數字信號處理的操作。
4.如權利要求1所述的便攜式心電監護儀，其特征在于，所述微處理器為MSP430FG439超低功耗微處理器。
5.如權利要求1所述的便攜式心電監護儀，其特征在于，所述數據發送單元包括基于藍牙4.0的NRF8001芯片及2.4G藍牙陶瓷天線。
6.如權利要求1-5中的任一項所述的便攜式心電監護儀，其特征在于，所述便攜式心電監測儀采用紐扣電池CR2032作為供電電源。
7.如權利要求1-5中的任一項所述的便攜式心電監護儀，其特征在于，所述便攜式心電監護儀尺寸分別為:長度為2.5c`m~3.5cm,寬度為1.5cm~2.5cm,高度為0.5cm~1.5cm0
8.如權利要求1-5所述的便攜式心電監護儀，其特征在于，所述監控終端為支持藍牙功能的手機或者電腦。
【文檔編號】A61B5/0402GK103690159SQ201310732800
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】牛金海, 任凱, 陳逸溦, 朱皖琨 申請人:上海交通大學