專利名稱：腰帶式無(wú)線心率檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療及保健等器具領(lǐng)域，尤其涉及一種佩戴在人體腰間并 具有實(shí)時(shí)監(jiān)控心率功能的腰帶式無(wú)線心率檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上生產(chǎn)的心率檢測(cè)裝置基本上有三大類第一類是紅外傳感裝置，這種 裝置受光的影響比較大，且測(cè)量部位一般為手指和耳垂。第二類是有線手握電極片心率測(cè) 試儀，利用體表生物電原理采集兩手的電位差，得到心率的變化，這種裝置為有線連接，不 方便隨身攜帶，也不能實(shí)時(shí)測(cè)量。第三類是心率手表，利用體表生物電原理，通過(guò)戴在胸部 的表帶感受心肌電位的變化，然后通過(guò)無(wú)線的方式傳到戴在手腕上的手表，處理模塊集成 在手表上，提供每分鐘心率的變化，這種裝置應(yīng)用較為廣泛，但胸帶的佩戴使人體感覺(jué)不舒 適，接收裝置受到限制且不方便觀測(cè)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中心率檢測(cè)裝置佩戴不舒適、心率檢測(cè)信號(hào) 不穩(wěn)定、不能實(shí)時(shí)觀測(cè)以及觀察裝置固定單一的缺陷，提供了一種腰帶式無(wú)線心率檢測(cè)裝 置，佩戴舒適且具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，接收裝置選擇靈活，可利用周邊的內(nèi)置藍(lán)牙模塊的裝置 觀察心率變化。本實(shí)用新型為解決以上技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為具有腰帶，腰帶內(nèi)部固定 設(shè)置有兩電極、信號(hào)處理模塊、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、報(bào)警器、顯示器、開關(guān)鍵、確定鍵、兩個(gè)輸 入鍵以及軟連接線；兩電極、信號(hào)處理模塊、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、報(bào)警器和顯示器之間分別以 軟連接線連接；兩電極對(duì)稱嵌于腰帶兩邊；信號(hào)處理模塊、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊和報(bào)警器放置 在后腰部分以及前面的腰帶扣附近；信號(hào)處理模塊的輸出連接單片機(jī)，單片機(jī)的輸出分別 連接藍(lán)牙模塊、報(bào)警器，顯示器、開關(guān)鍵、確定鍵和兩個(gè)輸入鍵。本實(shí)用新型的有益效果為1、由于人體腰部承受能力比較大，本裝置佩戴簡(jiǎn)單且 方便長(zhǎng)期攜帶和長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)控。2、將電路板分塊，模塊之間采用軟連接線相連，采用低壓軟 電極內(nèi)嵌于腰帶中，可提高佩帶的舒適度。3、接收裝置采用兩部分，腰帶上的顯示器主要用 于顯示使用者的心率值范圍，便于警報(bào)的發(fā)出，另設(shè)置無(wú)線藍(lán)牙接收裝置，增加了觀測(cè)地點(diǎn) 和觀測(cè)裝置的靈活性。4、能提取干擾較少的脈沖信號(hào)，提取微弱的心電信號(hào)，簡(jiǎn)便、穩(wěn)定地 選取必要的信號(hào)處理。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中腰帶12上各部件的電路連接圖。圖3是圖1中信號(hào)處理模塊3的組成結(jié)構(gòu)圖。圖中1、2.電極；3.信號(hào)處理模塊；4.單片機(jī)；5.藍(lán)牙模塊；6.報(bào)警器；7.顯示器；8.開關(guān)鍵；9.確定鍵；10、11.輸入鍵；12.腰帶；13.差分電路；14.低通濾波電路； 15.前置放大電路；16.高通濾波電路；17.主放大電路；18. 50Hz陷波電路；19.比較電路； 20.觸發(fā)電路。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)為腰帶12，在腰帶12的內(nèi)部固定設(shè)置有采集 電極1和2、信號(hào)處理模塊3、單片機(jī)4、藍(lán)牙模塊5、報(bào)警器6、顯示器7、開關(guān)鍵8、確定鍵9、 輸入鍵10和11以及軟連接線。電極1和2對(duì)稱地嵌于腰帶12兩邊，與腰部皮膚緊密契合， 通過(guò)軟連接線將采集的體表信號(hào)送入信號(hào)處理模塊3。為防止腰帶12佩戴時(shí)折損各模塊， 將信號(hào)處理模塊3、單片機(jī)4、藍(lán)牙模塊5和報(bào)警器6都集中放置在后腰部分以及前面的腰 帶扣附近。如圖2，電極1和2分別通過(guò)軟連接與信號(hào)處理模塊3相連接，電極1和2為Ag/ AgCl電極，是一種柔性電極，適應(yīng)體表外形的變化，可以減少運(yùn)動(dòng)偽跡。信號(hào)處理模塊3的 輸出連接單片機(jī)4，單片機(jī)4的輸出分別連接藍(lán)牙模塊5、報(bào)警器6，顯示器7以及開關(guān)鍵8、 確定鍵9、輸入鍵10和11。信號(hào)處理模塊3、單片機(jī)4、藍(lán)牙模塊5、報(bào)警器6和顯示器7以 軟連接線連接在一起進(jìn)行通信，軟連接線分布在腰帶12的內(nèi)部，柔軟的與腰部契合。如圖3，信號(hào)處理模塊3包括差分電路13、低通濾波電路14、前置放大電路15、高 通濾波電路16、主放大電路17、50Hz陷波電路18，信號(hào)比較電路19和觸發(fā)電路20依次串 連。差分電路13將輸入端的兩個(gè)電壓信號(hào)處理得到差值，作為電路有效輸入信號(hào)，如果存 在干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)產(chǎn)生相同的干擾，通過(guò)二者之差，干擾信號(hào)的有效輸入為 零，這就達(dá)到了抗共模干擾的目的。低通濾波電路14去掉其中混入的各種干擾和噪聲，噪 聲來(lái)源主要是各種電子設(shè)備輻射出的高頻噪聲，和市電的50Hz噪聲。集成運(yùn)算放大器選用 高精度、低失調(diào)、高開環(huán)增益的運(yùn)算放大器0P07a，并設(shè)定低通濾波器的截止頻率為100Hz。 前置放大電路15是心電信號(hào)處理的關(guān)鍵部分，其主要任務(wù)是抑制干擾信號(hào)，放大心電信 號(hào)。由于心電信號(hào)屬于高強(qiáng)噪聲下的低頻微弱信號(hào)，所以要求前置放大器應(yīng)具有高輸入阻 抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移、具有一定的電壓放大能力等特點(diǎn)。本實(shí)用新型選擇AD 公司的儀表放大器AD620作為心電的前置放大的運(yùn)放，該運(yùn)放可實(shí)現(xiàn)放大器1 1000變化 范圍的電壓增益。由于體表液體與電極之間可能形成原電池，致使電極之間存在固定的電 位差，因此，第一級(jí)差分放大的增益不能太高，選擇電壓放大倍數(shù)等于10倍。高通濾波電路 16為了隔離人體中存在的極化電位，這些電信號(hào)是直流信號(hào)，而且經(jīng)常會(huì)比較大，集成運(yùn)算 放大器同樣選用運(yùn)算放大器0P07a。50Hz工頻信號(hào)陷波電路18采用應(yīng)用廣泛的雙T型有 源帶阻濾波器，原理是自舉式雙T橋二階有源帶阻濾波器電路。這種濾波器的優(yōu)點(diǎn)是品質(zhì) 因數(shù)可以調(diào)節(jié)，且與帶阻濾波器的中心頻率無(wú)關(guān)。主放大電路17應(yīng)該具有低噪聲、低漂移、 足夠大的電壓放大能力和一定的頻帶寬度，同時(shí)輸出具有比較大的動(dòng)態(tài)范圍。由于心電信 號(hào)總的輸出電壓放大倍數(shù)要求1000倍，前置電壓放大倍數(shù)為10，所以電壓放大器的電壓放 大倍數(shù)為100即可滿足要求。比較電路19將輸入信號(hào)與一個(gè)值相比較，大于該值則觸發(fā)一 個(gè)脈沖信號(hào)，將觸發(fā)的脈沖信號(hào)輸出。這個(gè)值的選定主要由R波的幅值決定，使用示波器觀 察得到體表電位差，選取該值的最大值作為比較值。佩戴腰帶之后，使用者先打開開關(guān)鍵8，按運(yùn)動(dòng)或者安靜等實(shí)際情況，操作確定鍵9、輸入鍵10和11，輸入鍵10和11為一個(gè)向上調(diào)節(jié)鍵和一個(gè)向下調(diào)節(jié)鍵，通過(guò)這三個(gè)鍵輸 入使用者的年齡，單片機(jī)4會(huì)根據(jù)算法得出該個(gè)體的心率上下限值，也可以通過(guò)這三個(gè)鍵 直接輸入正常人的心跳值，即50-100。心跳范圍數(shù)值可由公式得出也可自行設(shè)置，具體由 使用者用確定鍵9、輸入鍵10和11設(shè)置。裝置啟動(dòng)工作以后，會(huì)定時(shí)的采集體表電信號(hào)， 通過(guò)信號(hào)處理模塊3實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信號(hào)的處理，輸出與心臟搏動(dòng)同步的脈沖信號(hào)。將脈沖信 號(hào)輸入單片機(jī)4，單片機(jī)4處理脈沖信號(hào)，將之轉(zhuǎn)換為心跳值，送入顯示器7顯示，顯示器7 和輸入鍵10和11嵌于腰扣附近，方便設(shè)置與觀察；同時(shí)送入藍(lán)牙模塊5，藍(lán)牙模塊5將會(huì) 把心跳值送到使用者的藍(lán)牙接收裝置進(jìn)行顯示，藍(lán)牙接收裝置可以是帶藍(lán)牙接收裝置的手 表，時(shí)常攜帶的內(nèi)置藍(lán)牙模塊的手機(jī)，也可以是筆記本電腦，還可以是任意的運(yùn)動(dòng)器材。當(dāng) 心跳值超出設(shè)定范圍，報(bào)警器6發(fā)出警報(bào)，提醒佩戴者注意運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，提醒病患注意自身的 安全狀況。 本實(shí)用新型采集體表電信號(hào)得到心跳數(shù)值的原理為正常人體，由竇房結(jié)發(fā)出的 一次興奮，按一定的途徑和進(jìn)程，依次傳向心房和心室，引起整個(gè)心臟的興奮；因此，每一個(gè) 心動(dòng)周期中，心臟各部分興奮過(guò)程中出現(xiàn)的電變化傳播方向、途徑、次序和時(shí)間等都有一定 的規(guī)律。將測(cè)量電極1、2放置在人體表面的一定部位記錄出來(lái)的心臟電變化曲線，就是臨 床上記錄的心電圖(ECG)。根據(jù)處理得到ECG的R-R周期，可以得知心動(dòng)周期，經(jīng)過(guò)換算最 終得到心跳數(shù)值。
權(quán)利要求1.一種腰帶式無(wú)線心率檢測(cè)裝置，具有腰帶(12)，其特征是腰帶(1 內(nèi)部固定設(shè) 置有兩電極(1、2)、信號(hào)處理模塊(3)、單片機(jī)(4)、藍(lán)牙模塊(5)、報(bào)警器(6)、顯示器(7)、 開關(guān)鍵⑶、確定鍵(9)、兩個(gè)輸入鍵(10、11)以及軟連接線；兩電極(1、2)、信號(hào)處理模塊(3)、單片機(jī)(4)、藍(lán)牙模塊( 、報(bào)警器(6)和顯示器(7)之間分別以軟連接線連接；兩電極 (1、2)對(duì)稱嵌于腰帶(12)兩邊；信號(hào)處理模塊(3)、單片機(jī)(4)、藍(lán)牙模塊(5)和報(bào)警器(6) 放置在后腰部分以及前面的腰帶扣附近；信號(hào)處理模塊(3)的輸出連接單片機(jī)G)，單片機(jī)(4)的輸出分別連接藍(lán)牙模塊(5)、報(bào)警器(6)，顯示器(7)、開關(guān)鍵(8)、確定鍵(9)和兩個(gè) 輸入鍵(IOUl)0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腰帶式無(wú)線心率檢測(cè)裝置，其特征是所述信號(hào)處理模塊(3) 包括差分電路(1 、低通濾波電路(14)、前置放大電路(1 、高通濾波電路(16)、主放大電 路(17)、50Hz陷波電路(18)、信號(hào)比較電路(19)和觸發(fā)電路Q0)依次串接；所述差分電 路(1 的電壓放大倍數(shù)為10倍，所述50Hz陷波電路(18)為雙T型有源帶阻濾波器，所述 主放大電路(17)的電壓放大倍數(shù)為100倍。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種腰帶式無(wú)線心率檢測(cè)裝置，腰帶內(nèi)部固定設(shè)置有兩電極、信號(hào)處理模塊、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、報(bào)警器、顯示器、開關(guān)鍵、確定鍵、兩個(gè)輸入鍵以及軟連接線；兩電極、信號(hào)處理模塊、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、報(bào)警器和顯示器之間分別以軟連接線連接；兩電極對(duì)稱嵌于腰帶兩邊；信號(hào)處理模塊、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊和報(bào)警器放置在后腰部分以及前面的腰帶扣附近；信號(hào)處理模塊的輸出連接單片機(jī)，單片機(jī)的輸出分別連接藍(lán)牙模塊、報(bào)警器，顯示器、開關(guān)鍵、確定鍵和兩個(gè)輸入鍵；佩戴簡(jiǎn)單且方便長(zhǎng)期攜帶和長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)控，能提取干擾較少的脈沖信號(hào)，簡(jiǎn)便、穩(wěn)定地選取必要的信號(hào)處理。
文檔編號(hào)A61B5/0245GK201847678SQ20102055175
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者張業(yè)成, 張榮標(biāo), 洪楊英 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)