專利名稱：遠程心臟機械瓣監(jiān)護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數(shù)字式遠程傳輸心臟機械瓣監(jiān)護器，尤其涉及通過例如電話線以數(shù)字方式傳輸心臟機械瓣音并進行數(shù)字信號處理的儀器。
背景技術：
心臟手術中常見的手術之一是心臟換瓣術。二尖瓣與主動脈瓣發(fā)生病變時常常將其切下來換成鈦合金的機械瓣。經(jīng)調查，每年有3萬人換機械瓣，其中國產瓣6000人。這些人都急迫地希望有監(jiān)護站為其監(jiān)測其機械瓣的性能。機械瓣發(fā)生故障時或發(fā)生故障前其金屬聲會有改變。本實用新型出現(xiàn)前，醫(yī)生通過聽診器聽機械瓣音來捕捉異常。然后再讓病人去作超聲心動圖，確認是否是機械瓣出現(xiàn)故障。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種裝置，可以在換瓣術后，經(jīng)常監(jiān)護換瓣術后病人的機械瓣的狀態(tài)是否正常、與術中有什么區(qū)別。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于具有一個記錄器，該記錄器包括機械瓣音和心電傳感器，用于檢測機械瓣音和心電信號；信號放大器，與所述傳感器相連，用于放大接收到的機械瓣音和心電信號；數(shù)據(jù)采集和控制電路，與所述信號放大器相連；點陣式液晶顯示模塊，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路相連；實時時鐘，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路相連；以及數(shù)據(jù)傳輸接口，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路相連，用于傳輸數(shù)據(jù)。
本實用新型是將術后病人的機械瓣音轉變?yōu)殡娦盘?，?jīng)傳輸適配器傳到遠程心臟監(jiān)護中心，后者將信號進行頻譜分析、功率譜分析、傳遞函數(shù)分析、相關函數(shù)分析、相干函數(shù)分析等獲量化指標，從而判斷機械瓣的性能好壞。上述從發(fā)送到接收信號的整個系統(tǒng)稱之為遠程心臟機械瓣性能監(jiān)護器。發(fā)送器包括機械瓣音記錄器、傳輸適配器；接收器由服務器和電腦組成。
本實用新型的優(yōu)點是可以遠距離傳輸，異地咨詢?？梢约皶r發(fā)現(xiàn)機械瓣的故障，防患于未然。
圖1是數(shù)字式機械瓣功能監(jiān)護器的方框圖；圖2是數(shù)字式機械瓣紀錄器和傳輸器的一體化外形示意圖；圖3是數(shù)字式機械瓣紀錄器和傳輸器分體時的外形示意圖；圖4是數(shù)字式記錄器的放大電路圖；圖4-1是數(shù)字式記錄器的I、II、III、V1、V2、V3、V4、V5導心電前置放大和機械瓣音放大電路圖；圖4-2是數(shù)字式記錄器的I、II、III、V1、V2、V3導末級電路圖；圖4-3是數(shù)字式記錄器的V4、V5導末級放大電路圖；圖5是記錄器的數(shù)字電路圖；圖6是傳輸適配器的電路圖；圖7是數(shù)字式電話傳輸機械瓣性能監(jiān)護站的框圖；圖8是數(shù)字式電話傳輸機械瓣性能監(jiān)護站的軟件流程圖。
具體實施方式
下面結合圖對本實用新型進一步詳述本實用新型是稱之為數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，它是由記錄器與傳輸適配器組成，在本發(fā)明的一個最佳實施例中，傳輸適配器是一個調制解調器，因此本發(fā)明的一個最佳實施例也可稱為數(shù)字式電話傳輸機械瓣監(jiān)護器。
圖1是本實用新型的系統(tǒng)方框圖，參照圖1，它是由機械瓣音(心電)傳感器1，信號放大器2，數(shù)據(jù)采集和控制電路3，點陣式液晶顯示模塊4，實時時鐘5，數(shù)據(jù)傳輸接口6，供電電路7組成。虛線方框內的部份是數(shù)字式電話傳輸機械瓣監(jiān)護器的整機方框圖，后者與傳輸適配器8相連后，經(jīng)電話網(wǎng)9，Modem10，傳至監(jiān)護中心11。
參見圖5，放大器供電電路優(yōu)選地由2節(jié)5號電池供給，3V電壓經(jīng)過U17 MAX756的DC/DC變換成5V直流電壓，供其它電路使用
液晶顯示模塊4采用點陣顯示模塊，內帶液晶顯示控制器，通過專用串行總線接口與主CPU連接，用于顯示主CPU送來的機械瓣音(心電)記錄器的各種工作狀態(tài)及實時的日歷時間；數(shù)據(jù)采集和控制電路是機械瓣音(心電)記錄器的控制核心，主要由80C552CPU、程序存儲器(ROM)、大容量數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、實時時鐘芯片以及其它輔助電路組成，這部分將在配套的控制軟件協(xié)助下，用于完成機械瓣音(心電)信號的切換、機械瓣音(心電)信號的數(shù)據(jù)采集和傳輸、各種工作狀態(tài)的顯示管理等；機械瓣音和心電信號的放大電路是記錄器的關鍵，可以為微弱機械瓣音(心電)信號提供1000倍的高性能放大能力。
圖2是數(shù)字式電話傳輸機械瓣監(jiān)護器的記錄器與傳輸適配器一體的示意圖，包括電話插口21，選擇鍵22和確認鍵23；圖3a和3b分別是數(shù)字式電話傳輸機械瓣監(jiān)護器的記錄器與傳輸適配器分體的外形示意圖。整個機械瓣音(心電)記錄器可安裝在一個或兩個比手掌稍大的機殼內，機殼上裝有與機械瓣音(心電)傳感器相連的插座、電話線路插座及外部直流電源插孔。參照圖3a和3b，傳輸適配器安裝在另一盒子中；記錄器則安裝在手持機殼中，底部有容納手持機的USB插口31，用USB導線插頭32插入插口中，導線的另一端與傳輸適配器相接。從圖2和圖3a及3b可以看出二者的區(qū)別在于一體式的機械瓣音(心電)記錄器的所有部分安裝在一個機殼內，而分體式的傳輸適配器安裝一個機殼內，記錄器安裝在另一個機殼內。
圖4是數(shù)字式電話傳輸機械瓣監(jiān)護器中的記錄器的信號放大電路，參照圖4的信號放大器電路，由集成電路D1-D13組成，即五片四運放TLV2254、八片儀表放大器AD620、八個場效應管2SK209以及有關外圍電阻、電容、二極管等組成。來自人體的微弱機械瓣音(心電)信號進入信號放大電路后首先送到由運放構成的阻抗變換電路，它們的心電輸出經(jīng)過威爾遜網(wǎng)絡送到8路放大器；參見圖4-1、4-2、4-3，完成I、II、III3個標準導聯(lián)和V1-V5胸部5個導聯(lián)心電信號和一個機械瓣音信號的同步放大；8個儀表放大器AD620用于8路心電信號的末級放大，其放大倍數(shù)由反饋電阻決定，當反饋電阻為2K，AD620增益為G1＝1+50K/2K＝26。
aVR、aVL、aVF加壓肢體導聯(lián)是計算出來的。即aVR＝-0.5×(II+I)，aVL＝0.5(I-III)，aVF＝0.5(II+III)儀表放大器AD 620的輸出經(jīng)過電容耦合到末級放大電路，8個電容與相應的電阻決定了信號放大電路的時間常數(shù)，按目前的電阻、電容(C12＝C13＝C14＝C15＝C16＝C17＝C18＝C19＝1uF，R51＝R54＝R57＝R60＝R63＝R66＝R69＝R72＝3.3M)計算，其時間常數(shù)滿足3.3秒的規(guī)定要求。
末級放大器電路由運放TLV2254和外圍電阻構成，放大器的輸出送給CPU內部的A/D采集電路，完成機械瓣音和心電信號的數(shù)據(jù)采集功能。本級增益約45倍。
還有8個場效應管2SK209和電阻，它們共同構成了浮零電路，用于消除基線漂移影響。
利用運放和相應的電阻產生中間零電位的虛地信號。
I、II、III標準導聯(lián)的心電信號通過AD1、AD2、AD3送往數(shù)字電路采樣，V1、V2、V3、V4、V5胸導心電通過AD4、AD5、AD6、AD7、AD8送往數(shù)字電路采樣。
機械瓣音放大通道由傳感器CS和運放U3A TLV2254、U3BTLV2254、U3C TLV2254組成。其輸出端AD9將模擬信號送往數(shù)字電路采樣。
圖5是數(shù)字電話傳輸機械瓣音心電圖機中的記錄器的數(shù)字電路電原理圖。參照圖5，單片(微型計算)機系統(tǒng)主要由集成電路U10-U16組成。
圖6是數(shù)字式電話傳輸機械瓣監(jiān)護器中的傳輸適配器電原理圖。參照圖6，調制解調器主要由集成電路D1-D7組成。
參照圖5，供電電路主要由MAXIM公司的升壓DC/DC芯片MAX756和有關外圍器件組成，可以將兩節(jié)電池的電壓逆變?yōu)榉€(wěn)定的5V直流輸出，同時提供電池欠壓報警信號，模擬電路的供電通過一個三極管控制，當不需要模擬電路工作時，用于切斷模擬電路的供電電源，以進一步降低電源功耗，延長電池的供電時間。為增強電路的抗干擾性，電源和地線中都增加了LC濾波電路。數(shù)據(jù)采集和控制電路的核心是CPU80C552，它將在存儲于27C512內配套的控制軟件控制下，完成機械瓣音心電記錄器的所有功能。80C552內部具有9路10位A/D，其中的AD1-AD8用于采集前述心電放大電路輸出的心電信號，AD9用于采集前述機械瓣音放大電路輸出的信號，采集的結果存儲在具有512KB存儲容量的數(shù)據(jù)存儲器HM628512(SRAM)中。控制軟件還具有自動檢測MODEM是否存在的功能，當機械瓣音心電記錄器的配套的MODEM連接后，CPU將在相應軟件控制下，通過RS-232接口把全部機械瓣音(心電)數(shù)據(jù)通過MODEM傳送到咨詢中心。
其它輔助電路包括提供CPU低8位地址鎖存用的74HC373、產生復位信號的CD4538和74HC00、用于存儲工作參數(shù)的電可擦寫存儲器24C02、產生實時時鐘信號的RVC386以及配套的相關電阻電容。
該裝置的工作是這樣操作的，心電傳感器貼在受試者身體的特定部位，它檢測到的心電信號和機械瓣音經(jīng)傳感器變?yōu)殡娦盘?，然后?jīng)威爾遜電路送到信號放大器放大，放大后輸出到單片(微型計算)機，單片(微型計算)機利用內建的A/D轉換器將此信號變換成數(shù)字量后，存貯在數(shù)據(jù)存貯器RAM內。RAM內的數(shù)據(jù)可按照由按鍵確定的狀態(tài)，經(jīng)過傳輸適配器，利用電話線路傳送到遠程心臟監(jiān)護中心。在必要的情況下，由單片機采集的數(shù)據(jù)可以直接通過傳輸適配器發(fā)送而不用先存在數(shù)據(jù)存貯器中再通過專門的發(fā)送按鈕發(fā)送。
使用時，將機械瓣音和心電傳感器在受試者測量機械瓣音(心電)圖的常規(guī)位置上，經(jīng)過專用導線與記錄器相連，受試者選定手動或定時記錄方式之一，經(jīng)確認后，即開始記錄信號。此時受試者的機械瓣音和心電信號經(jīng)導線傳給機械瓣音和心電的信號放大器以放大，再經(jīng)A/D轉換器轉換成數(shù)字量(轉換速率500次/秒，精度12位)，經(jīng)過10秒，受試者的符合機械瓣音(心電)監(jiān)測規(guī)范的機械瓣音(心電)圖數(shù)據(jù)即存貯在本機械瓣音心電圖機中，本機械瓣音心電圖機的數(shù)據(jù)存貯器可以容納例如100次的測量數(shù)據(jù)。只要數(shù)據(jù)不被更新以及不斷電，已存儲的數(shù)據(jù)可長時間保留。然后，無論存貯器中有多少數(shù)據(jù)，存滿或者是未存滿，只要受試者感到有必要，將本機械瓣音心電圖機與電話連接好以后，均可將該批數(shù)據(jù)通過傳輸適配器自動地通過電話線傳到指定的監(jiān)護中心。然后，受試者就可拿起電話聽筒聆聽監(jiān)護中心醫(yī)生對受試者根據(jù)記錄機械瓣音心電圖做出的診斷、醫(yī)療或急救指導。
在本實用新型的其它實施方式中，機械瓣音心電圖機也可以不通過傳輸適配器和電話線與監(jiān)護中心相連，而是先將數(shù)據(jù)發(fā)送到一臺電腦，然后由該電腦與監(jiān)護中心相連。即在必要的情況下，將機械瓣音心電圖機與一臺電腦的串行口或并行口相連，并通過串行口或并行口將數(shù)據(jù)送到電腦。然后由電腦通過因特網(wǎng)或其它合適的方式送給監(jiān)護中心。在這種情況下，本實用新型的機械瓣音心電圖機還需要有一個串行口或并行口。
本實用新型數(shù)據(jù)遠程傳輸協(xié)議是在參考標準文件傳輸協(xié)議的基礎，作了部分改進。其規(guī)則如下1.數(shù)據(jù)傳輸以每個數(shù)據(jù)采集段為一個文件，當采集了多個數(shù)據(jù)段時，視作多個文件。
2.數(shù)據(jù)采集的存貯格式參閱“數(shù)據(jù)格式”一文。
3.每個采集段作為文件傳輸，被分為三個數(shù)據(jù)塊。
4.全部數(shù)據(jù)正確傳輸完畢后，發(fā)送數(shù)據(jù)結束塊。
具體實現(xiàn)如下
標示符定義如下
#define SOH 0x01#define STX 0x02#define ACK 0x06#define NAK 0x15格式一SOH，00H，OFFH，X1，X2，00H，32H，36H，37H，30H，00H，01H，X3其中X1，X2為當前發(fā)送的數(shù)據(jù)段段號ascii表示，例第1段為30H，31H。第24段為32H，34H。
X3為從X1到01H前的印有字節(jié)數(shù)據(jù)的等加和，僅低8位。
格式二STX，01H，F(xiàn)EH，X1，........XN，XSUM其中X1.......XN為依次取出的7300個字節(jié)采集數(shù)據(jù)，XSUM為X1-XN的所有字節(jié)數(shù)據(jù)累加和，取低8位。
格式三STX，02H，F(xiàn)DH，X1，......XN，XSUM其中，X1......XN為依次取出的7300個字節(jié)采集數(shù)據(jù)，XSUM為X1-XN的所有字節(jié)數(shù)據(jù)累加和，取低8位。
格式四STX，03H，F(xiàn)CH，X1.......XN，Y1........YN，XSUM其中，X1......XN為依次取出的7070個字節(jié)采集數(shù)據(jù)，Y1....YN為230個字節(jié)的01H。
XSUM為X1-XN，Y1--YN的所有字節(jié)數(shù)據(jù)累加和，取低8位。
格式五SOH，00H，0FFH，00H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，09H
圖7是數(shù)字電話傳輸機械瓣音心電圖機的監(jiān)護中心框圖本實用新型的監(jiān)護中心即遠程監(jiān)護分析系統(tǒng)，是以計算機為核心，由多臺計算機組成的機械瓣音(心電)監(jiān)護中心。參照圖7此監(jiān)護中心是由中繼線1傳輸服務器2，網(wǎng)絡服務器3，機械瓣音、心電自動分析儀4，維護服務器5，監(jiān)護終端6、7、8，打印機共享器9等多種硬件設備組成的局域網(wǎng)。
圖8是電話傳輸機械瓣音心電圖機的監(jiān)護中心軟件流程圖。系統(tǒng)準備1，運行中心軟件2，檢測外設MODEM3，檢查外設4，若正常進入系統(tǒng)主界面6，通過選擇模塊7，打開用戶檔案8，通過選擇模塊10，增加新用戶(見標號12，18)，查詢用戶信息(見標號13，19)，編輯用戶檔案(見標號14，20)，通過選擇模塊7，打開機械瓣音心電圖機9，通過選擇模塊11，顯示分析結果(見標號15，21)放大圖形并測量之(見標號16，22)，打印圖形(見標號17，23)。
監(jiān)護中心對傳來的機械瓣音心電信號進行數(shù)字化處理----頻譜分析、功率譜分析、相關函數(shù)、相干函數(shù)、傳遞函數(shù)分析，可獲得特征參數(shù)，用作術前、術后對比。
本實用新型與現(xiàn)有常規(guī)機械瓣音(心電)監(jiān)護技術相比，具有如下優(yōu)點1.整機結構高度緊湊，實現(xiàn)了微型化，便于攜帶，操作簡單，價格低廉，既適合個人用戶使用，也適合集體用戶使用，特別適宜于在已通直拔電話的社區(qū)醫(yī)療單位使用。
2.可對人體機械瓣音(心電)信號進行實時動態(tài)監(jiān)測，只要受試者攜帶了本實用新型機械瓣音心電圖機，無論他在什么地方，也不管在什么時間，只要出現(xiàn)突發(fā)心臟事件，均可準確及時地記錄在案，為醫(yī)生根據(jù)機械瓣音心電圖對受試者做出診斷提供強有力的手段。
3.由于采用電話線路傳輸機械瓣音(心電)數(shù)據(jù)新技術，為普及常規(guī)機械瓣音心電圖監(jiān)護奠定堅定的物質基礎，由于使用專用軟件的監(jiān)護中心可以通過電話線路聯(lián)網(wǎng)，這不僅可以提高廣大農村地區(qū)的醫(yī)療水平，使群眾受益，而且可以使工作在廣大農村地區(qū)的醫(yī)務人員得到心臟病專家的指導和幫助，提高他們的業(yè)務能力。
4.采用數(shù)字式傳輸，局網(wǎng)監(jiān)護中心，可同時接收數(shù)個及至數(shù)十個病人的信號，可靠性高，無差錯傳輸，抗干擾能力強，監(jiān)護中心除接收數(shù)據(jù)外，還有錄音/回放、臨時文件排隊、建立數(shù)據(jù)庫、資源共享、寫號、維護、計費、轉發(fā)、登錄、會診、顯示機械瓣音心電圖、測量機械瓣音心電圖、查看既往機械瓣音心電圖等功能。
權利要求1.一種數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于具有一個記錄器，該記錄器包括機械瓣音和心電傳感器(1)，用于檢測機械瓣音和心電信號；信號放大器(2)，與所述傳感器(1)相連，用于放大接收到的機械瓣音和心電信號；數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)，與所述信號放大器(2)相連；點陣式液晶顯示模塊(4)，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)相連；實時時鐘(5)，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)相連；以及數(shù)據(jù)傳輸接口(6)，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)相連，用于傳輸數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，所述記錄器還包括供電電路(7)。
3.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，該數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器還包括與所述數(shù)據(jù)傳輸接口(6)相連的傳輸適配器(8)。
4.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，所述信號放大器(2)包括五片四運放TLV2254構成的阻抗變換電路，用于8路心電信號的末級放大的八片儀表放大器AD620，由傳感器CS和運放U3A TLV2254、U3B TLV2254、U3C TLV2254組成的機械瓣音放大電路，末級放大器電路，以及八個場效應管2SK209和電阻構成的浮零電路。
5.根據(jù)權利要求4所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，所述八片儀表放大器對記錄器的I、II、III 3個標準導聯(lián)和V1-V5胸部5個導聯(lián)的心電信號進行相對機械瓣音信號的同步放大。
6.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)包括80C552CPU、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器以及實時時鐘芯片。
7.根據(jù)權利要求6所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，所述80C552CPU具有9路10位A/D，其中AD1-AD8用于采集所述信號放大器輸出的心電信號，AD9用于采集所述信號放大器輸出的機械瓣音信號。
8.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，其中采集的結果存儲在具有512KB存儲容量的數(shù)據(jù)存儲器SRAM中。
9.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于，所述AD1-AD8中的AD1、AD2、AD3對記錄器的I、II、III標準導聯(lián)的心電信號數(shù)字采樣，而AD4、AD5、AD6、AD7、AD8對V1、V2、V3、V4、V5胸導心電的心電信號數(shù)字采樣。
10.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式遠程傳輸機械瓣監(jiān)護器，其特征在于還包括一個遠程監(jiān)護分析系統(tǒng)，用于對接收的機械瓣音和心電信號進行數(shù)字化分析處理。
專利摘要本實用新型涉及一種遠程心臟機械瓣監(jiān)護器，其特征在于具有一個記錄器，該記錄器包括機械瓣音和心電傳感器(1)，用于檢測機械瓣音和心電信號；信號放大器(2)，與所述傳感器(1)相連，用于放大接收到的機械瓣音和心電信號；數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)，與所述信號放大器(2)相連；點陣式液晶顯示模塊(4)，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)相連；實時時鐘(5)，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)相連；以及數(shù)據(jù)傳輸接口(6)，與所述數(shù)據(jù)采集和控制電路(3)相連，用于傳輸數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/02GK2790403SQ20042000598
公開日2006年6月28日 申請日期2004年7月14日 優(yōu)先權日2004年7月14日
發(fā)明者王湘生 申請人:王湘生