貼附式心電記錄儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種貼附式心電記錄儀，包括心電電極、控制開關、電池、心電信號放大模塊、MCU控制模塊、存儲模塊、LED顯示模塊和電源管理模塊，由電池通過電源管理模塊分別向各個模塊供電，存儲模塊內的信息通過有線連接或無線發(fā)送傳輸至外部接收裝置，所述的心電電極、心電信號放大模塊、MCU控制模塊和存儲模塊順次電連接，同時，MCU控制模塊還與控制開關和LED顯示模塊相連，心電信號放大模塊產生的心電信號通過MCU控制模塊控制LED顯示模塊。本實用新型呈微型化、舒適化，可以長時間貼附于人體體表，實現(xiàn)采集、記錄、存儲、傳輸心電圖的功能，使用方便；標記心電圖中的R波和T波的出現(xiàn)時間間隔，可避免單純檢測R波或者T波帶來的誤差。
【專利說明】貼附式心電記錄儀

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種貼附式心電記錄儀，用于醫(yī)療器械領域。

【背景技術】
[0002] 臨床心電圖的記錄分析是全面了解人體心臟生理和病理狀態(tài)的重要方法。而心電 圖記錄時間短，不明原因、偶然發(fā)作、不易捕捉的異常心臟事件難以被有效地記錄，對于心 臟疾病的早期預防、疑難病癥的診治難度加大。
[0003] 隨著微電子、超大規(guī)模集成電路、微型傳感器、微型供能裝置、微型存儲器等技術 的快速發(fā)展，記錄臨床心電圖的醫(yī)療儀器設備趨于微型化、便攜式、長時程化。
[0004] 貼附式心電記錄儀是指將心電電極、心電導聯(lián)線、心電放大、濾波、采集、AD轉換、 數據存儲、數據分析、數據發(fā)射傳輸、供能等元器件集成于一個密封的微型裝置，可以長時 間貼附于人體體表，實現(xiàn)采集、記錄、分析、存儲、傳輸心電圖的功能。
[0005] 在心電記錄裝置使用期間，為了不影響用戶從事正常的工作和生活，心電記錄裝 置需要微型化、便攜式、舒適化。同時，在長時間的心電記錄過程中，需要確保裝置始終處于 正常工作狀態(tài)。用戶需要方便快速知曉任何系統(tǒng)故障或安裝啟動錯誤，以便及時對檢測裝 置進行調整、重新操作、復位或聯(lián)系技術服務人員，避免浪費檢測時間。
[0006] 考慮到體積、重量和功耗等因素，動態(tài)心電圖系統(tǒng)等儀器使用的液晶顯示方法不 能應用于此類微型化的記錄裝置。心電記錄儀處于正常工作狀態(tài)可明顯判斷，成為一個急 需解決的問題。
[0007] 此外，現(xiàn)階段已知的貼附式心電記錄儀，大都只選擇R-R間期，QRS波寬度和主波 方向及ST段變化作為識別心電波形異常的特征參數，由于所選特征參數較少，可能造成心 電波異常的漏測。此外現(xiàn)有的心電檢測設備對R波的識別采用硬件或軟件的單一手段，故 R波檢測的可靠性有待商榷。
[0008] 對R波和T波兩個最具有代表性的波形同時進行監(jiān)測，提高了異常心電波檢測的 可靠性。


【發(fā)明內容】

[0009] 本實用新型的目的在于：提供一種使用方便，易于攜帶，并可以顯示工作狀態(tài)的貼 附式心電記錄儀。
[0010] 本實用新型的目地通過下述方案實現(xiàn)：一種貼附式心電記錄儀，包括心電電極、控 制開關、電池、心電信號放大模塊、MCU控制模塊、存儲模塊、LED顯示模塊和電源管理模塊， 由電池通過電源管理模塊分別向各個模塊供電，存儲模塊內的信息可通過有線連接或無線 發(fā)送傳輸至外部接收裝置，其中，所述的心電電極、心電信號放大模塊、MCU控制模塊和存儲 模塊順次電連接，同時，MCU控制模塊還與控制開關和LED顯示模塊相連，心電信號放大模 塊產生的心電信號可以通過MCU控制模塊控制LED顯示模塊。
[0011] 通過心電電極與人體體表接觸,心肌發(fā)生激動過程中所產生的微弱生物電會通過 心電電極傳送到心電信號放大模塊；控制開關方便用戶輸入指令，便于操作；心電信號放 大模塊，對心電電極傳送的心電信號進行運算放大和濾波；MCU控制模塊根據檢測到的控 制開關輸入信息，進入不同的工作模式；正常工作模式下，MCU控制模塊利用內置的AD轉換 模塊對心電信號進行AD轉換，得到數字化的心電數據，之后存儲到存儲模塊中；在標記功 能模式下，MCU控制模塊使用R波檢測算法對心電數據進行處理，標記一定時間段內輸入存 儲模塊的心電數據，方便醫(yī)生或用戶查找，并在檢測到R波后把高電平信號發(fā)送給LED顯示 模塊，轉化成直觀的光信號，方便用戶對R波和T波進行實時檢測；在暫停模式下，MCU模塊 停止向存儲模塊寫入數據，并通過LED顯示模塊提醒用戶心電記錄儀處于暫停模式。
[0012] 在上述方案的基礎上，所述的LED顯示模塊由LED顯示驅動電路、工作指示燈和暫 停指示燈組成，其中，工作指示燈通過LED顯示驅動電路與MCU控制模塊相連，暫停指示燈 直接與MCU控制模塊相連。
[0013] 在上述方案的基礎上，所述的工作指示燈和暫停指示燈為顏色不同的微型超高亮 度單色發(fā)光二極管。
[0014] 工作指示燈和暫停指示燈采用不同的顏色，方便區(qū)分。
[0015] 在上述方案的基礎上，所述的LED顯示驅動電路由工作指示燈、NPN型三極管和 PNP型三極管、第一電阻至第六電阻、模擬開關組成，其中，
[0016] GPI01?3為MCU控制模塊的GPI0 口，ECGIN為經過心電信號放大模塊放大的心 電信號輸入端，模擬開關一端與心電信號輸入端ECGIN相連，另一端分別與NPN型三極管 基極和第二電阻的一端相連，NPN型三極管集電極分別與PNP型三極管基極和第一電阻相 連，NPN型三極管發(fā)射極接地，第二電阻的另一端與PNP型三極管集電極相連，PNP型三極管 發(fā)射極與工作指示燈相連，第一電阻為PNP型三極管分壓電阻，GPI01分別與第一電阻和工 作指示燈另一端相連；
[0017] GPI01為LED顯示驅動電路提供高電平和驅動電流，用于點亮工作指示燈，在 GPI01處于高電平時，LED顯示驅動電路正常工作，由模擬開關控制NPN型三極管的通斷， NPN型三極管和PNP型三極管以及第一電阻組成復合三極管，NPN型三極管的通斷對應PNP 型三極管的通斷，PNP型三極管的通斷對應工作指示燈的亮滅；
[0018] MCU控制模塊通過GPI02?3選擇模擬開關通道，使電路接入對應第三至第六電 阻，當接入適當的電阻阻值時，心電信號輸入端ECGIN輸入的心電信號通過復合三極管放 大后，隨心電信號強弱控制工作指示燈的亮滅；
[0019] MCU控制模塊通過GPI02?3選擇模擬開關通道，切換是否通過工作指示燈顯示心 電信號放大模塊產生的心電信號；并通過NPN型三極管和PNP型三極管組成的復合放大電 路，進一步放大心電信號。
[0020] 工作指示燈和暫停指示燈分工合作，根據其不同的亮滅組合，可以顯示多種不同 的工作狀態(tài)；MCU控制模塊通過控制LED顯示驅動電路，切換是否工作，通過工作指示燈顯 示心電信號放大模塊產生的心電信號。
[0021] 在上述方案的基礎上，所述的存儲模塊包括存儲卡。
[0022] 存儲卡是目前較為常用的便攜設備的獨立存儲介質，其體積小，容量大，且易于更 換或取出。
[0023] 心電數據由存儲模塊有線連接或無線傳輸至外部系統(tǒng)接收裝置時，暫停指示燈會 按照某一固定頻率閃爍，以顯示系統(tǒng)處于正常數據傳輸狀態(tài)。
[0024] 本實用新型的有益之處是：本實用新型呈微型化、便攜式、舒適化，可以長時間貼 附于人體體表，實現(xiàn)采集、記錄、存儲、傳輸心電圖的功能，使用方便；有效記錄偶發(fā)性異常 心臟事件，可以實時顯示用戶的心臟節(jié)律；顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)處于正常工作狀 態(tài)；根據標記心電圖中的R波和T波的出現(xiàn)時間間隔進行時域檢測，從而判別R波及T波信 號正常與否，可避免單純檢測R波或者T波帶來的誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0026] 圖2為本實用新型的LED顯示驅動電路的電路原理圖；
[0027] 圖中標號說明：
[0028] 1--心電電極； 2--心電信號放大模塊；
[0029] 3--MCU控制模塊； 4--存儲模塊；
[0030] 5--控制開關；
[0031] 6-LED顯示模塊； 61-LED顯示驅動電路
[0032]D1-工作顯示燈； D2-暫停顯示燈；
[0033]7--電池； 8--電源管理模塊。

【具體實施方式】
[0034] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖對本實 用新型的實施例作詳細說明，應指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本實用新型的理 解，而對其不起任何限定作用。
[0035] 請參閱圖1為本實用新型的結構示意圖，圖2為本實用新型的LED顯示驅動電路 的電路原理圖：
[0036] 如圖1所示，一種貼附式心電記錄儀，包括心電電極1、控制開關5、電池7、心電信 號放大模塊2、MCU控制模塊3、存儲模塊4、LED顯示模塊和電源管理模塊8,由電池7通過 電源管理模塊8分別向各個模塊供電，存儲模塊4內的信息通過有線連接或無線發(fā)送傳輸 至外部接收裝置，其中，所述的心電電極1、心電信號放大模塊2、MCU控制模塊3和存儲模 塊4順次電連接，同時，MCU控制模塊3還與控制開關5和LED顯示模塊6相連，心電信號 放大模塊2產生的心電信號通過MCU控制模塊3控制LED顯示模塊6。
[0037] 本實用新型中，所述的MCU控制模塊3選用一款內置12位AD轉換模塊和SPI接 口模塊的產品。
[0038] 心電信號放大模塊2對心電電極1傳送的心電信號進行運算放大和濾波；經過 1000倍的放大后，微弱的心電信號會放大到適合AD轉換的幅值；經過0. 5Hz?40Hz的帶 通濾波后，有效的心電信號得以保留，噪聲將被濾除。
[0039] 控制開關采用小型輕觸式開關，用戶可通過長按、短按或兩者的組合輸入指令。
[0040] 電池7采用了一款容量為550mAh的一次性鋰亞電池，可供系統(tǒng)正常工作28天以 上。
[0041] 電源管理模塊8中采用一款輸出電壓為2. 8V，最大輸出電流為150mA的LDO(Low DropoutRegulator)作為穩(wěn)壓器件。
[0042] 在上述方案的基礎上,所述的LED顯示模塊6由LED顯示驅動電路61、工作指示燈 D1和暫停指示燈D2組成，其中，工作指示燈D1通過LED顯示驅動電路61與MCU控制模塊 3相連，暫停指示燈D2直接與MCU控制模塊3相連。
[0043] 在上述方案的基礎上，所述的工作指示燈D1和暫停指示燈D2為顏色不同的單色 發(fā)光二極管。
[0044] 工作指示燈D1和暫停指示燈D2分別采用了紅、黃兩種顏色的微型超高亮度單色 發(fā)光二極管。
[0045] 在上述方案的基礎上，所述的存儲模塊4包括存儲卡。
[0046] 存儲卡采用了 2GByte容量的TF卡，理論上可以存儲76天的心電數據。MCU控制 模塊3和TF卡通過SPI接口通信。
[0047] 如圖2所示，所述的LED顯示驅動電路61由工作指示燈Dl、NPN型三極管Q1和 PNP型三極管Q2、第一電阻至第六電阻R1至R6、模擬開關S1組成，其中，
[0048]GPI01?3為MCU控制模塊3的GPI0 口，ECGIN為經過心電信號放大模塊2放大 的心電信號輸入端，模擬開關S1 -端與心電信號輸入端ECGIN相連，另一端分別與NPN型 三極管Q1基極和第二電阻R2的一端相連，NPN型三極管Q1集電極分別與PNP型三極管Q2 基極和第一電阻R1相連，NPN型三極管Q1發(fā)射極接地，第二電阻R2的另一端與PNP型三 極管Q2集電極相連，PNP型三極管Q2發(fā)射極與工作指示燈D1相連，第一電阻R1為PNP型 三極管Q2分壓電阻，GPI01分別與第一電阻R1和工作指示燈D1另一端相連；
[0049]GPI01為LED顯示驅動電路61提供高電平和驅動電流，用于點亮工作指示燈D1， 在GPI01處于高電平時，LED顯示驅動電路61正常工作，由模擬開關S1控制NPN型三極管 Q1的通斷，NPN型三極管Q1和PNP型三極管Q2以及第一電阻R1組成復合三極管，NPN型 三極管Q1的通斷對應PNP型三極管Q2的通斷，PNP型三極管Q2的通斷對應工作指示燈D1 的殼滅；
[0050]MCU控制模塊3通過GPI02?3選擇模擬開關S1通道，使電路接入對應第三至第 六電阻R3?R6,當接入適當的電阻阻值時，心電信號輸入端ECGIN輸入的心電信號通過復 合三極管放大后，隨心電信號強弱控制工作指示燈D1的亮滅。
[0051]GPI01的狀態(tài)由用戶和MCU控制模塊3控制。經過心電信號放大模塊2放大后的心 電波形約有IV左右的幅值。受到個體差異、貼附效果等因素的影響，幅值的大小會略有差 另IJ。MCU控制模塊通過算法處理，計算得到合適的模擬開關S1接入電阻阻值，通過GPI02? 3選擇對應的模擬開關S1通道，從而選擇對應的電阻。第三電阻至第六電阻R3?R6和R2 組成的分壓電路，可以決定NPN型三極管Q1的通斷。NPN型三極管Q1和PNP型三極管Q2 以及電阻R1組成復合三極管。NPN型三極管Q1的通斷與發(fā)光二極管D1的亮滅有對應關 系。
[0052] 心電波形一般在R波處具有最高的幅值，在T波處具有中等大小的幅值，其他時候 幅值較小。R波波形傳入LED顯示驅動電路61時，NPN型三極管Q1會處于完全導通狀態(tài)， 工作指示燈D1被點亮。T波波形傳入LED顯示驅動電路61時，NPN型三極管Q1會處于半 導通狀態(tài)，流過工作指示燈D1的電流小于R波的情形，此時工作指示燈D1被點亮，但亮度 較低。其他時間段，心電信號輸入端ECGIN處的電壓較低，NPN型三極管Q1處于截止狀態(tài)， 工作指示燈D1不發(fā)光。
[0053] 本實用新型提供所述的貼附式心電記錄儀的使用方法，至少包括下述步驟：
[0054] 第一，按住控制開關至工作指示燈D1亮起后松開，設為短按；按住控制開關至工 作指示燈D1亮起，再至工作指示燈D1熄滅，最后暫停指示燈D2亮起后松開，設為長按；其 中，
[0055] 開機：將貼附式心電記錄儀貼附至檢測部位后，按住控制開關2-3秒至工作指示 燈D1燈亮松開，系統(tǒng)開機啟動成功，記錄心電數據，工作指示燈D1閃爍至少3次后熄滅；
[0056] 開機自檢：正常開機后，系統(tǒng)對存儲模塊的進行功能檢測，若存儲模塊功能正常， 系統(tǒng)正常運行，若存儲模塊功能不正常時，工作指示燈D1常亮提醒用戶，此時按住控制開 關2-3秒，工作指示燈D1熄滅，系統(tǒng)自動關機；
[0057] 標記功能：開機狀態(tài)下，短按控制開關，啟動標記功能，標記功能將會標記按鍵按 下后至少20s時間段內的心電數據，同時工作指示燈D1在檢測到R波和T波時均會亮啟閃 爍，且R波時比T波時亮度更高；
[0058]啟動暫停功能：開機狀態(tài)下，長按控制開關，暫停功能啟動，暫停記錄心電數據，且 暫停指示燈D2每間隔2-3秒閃爍一次；
[0059] 退出暫停功能：暫停狀態(tài)下，長按控制開關，退出暫停功能，系統(tǒng)再次運行，記錄心 電數據；
[0060] 關機：開機狀態(tài)、R波檢測狀態(tài)或暫停狀態(tài)下，按照預設順序長按、短按控制開關 來關閉系統(tǒng)，最后一次按住控制開關直至工作指示燈D1和暫停指示燈D2同時亮起，松開控 制開關，工作指示燈D1和暫停指示燈D2同時熄滅，關機成功，停止記錄心電數據。
[0061] 心電數據由存儲模塊4有線連接或無線傳輸至外部系統(tǒng)接收裝置時，暫停指示燈 D2會按照某一固定頻率閃爍，以顯示系統(tǒng)處于正常數據傳輸狀態(tài)。
[〇〇62] 以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制技術方案，盡管 申請人:參 照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明 的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā) 明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種貼附式心電記錄儀，包括心電電極（1)、控制開關（5)、電池（7)、心電信號放大 模塊（2 )、MCU控制模塊（3 )、存儲模塊（4 )、LED顯示模塊（6 )和電源管理模塊（8 )，由電池 (7)通過電源管理模塊（8)分別向各個模塊供電，存儲模塊（4)內的信息通過有線連接或 無線發(fā)送傳輸至外部接收裝置，其特征在于：所述的心電電極（1)、心電信號放大模塊（2)、 MCU控制模塊（3 )和存儲模塊（4)順次電連接，同時，MCU控制模塊（3 )還與控制開關（5 )和 LED顯示模塊（6)相連，心電信號放大模塊（2)產生的心電信號通過MCU控制模塊（3)控制 LED顯示模塊（6)。
2. 根據權利要求1所述的貼附式心電記錄儀，其特征在于：所述的LED顯示模塊（6)由 LED顯示驅動電路（61)、工作指示燈（D1)和暫停指示燈（D2)組成，其中，工作指示燈（D1) 通過LED顯示驅動電路（61)與MCU控制模塊（3)相連，暫停指示燈（D2)直接與MCU控制模 塊（3)相連。
3. 根據權利要求2所述的貼附式心電記錄儀，其特征在于：所述的工作指示燈（D1)和 暫停指示燈（D2)為顏色不同的單色發(fā)光二極管。
4. 根據權利要求2所述的貼附式心電記錄儀，其特征在于：所述的LED顯示驅動電路 (61)由工作指示燈（D1)、NPN型三極管（Q1)和PNP型三極管（Q2 )、第一電阻至第六電阻（R1 至R6)、模擬開關（S1)組成，其中， GPI01?3為MCU控制模塊（3)的GPIO口，ECGIN為經過心電信號放大模塊（2)放大 的心電信號輸入端，模擬開關（S1) -端與心電信號輸入端ECGIN相連，另一端分別與NPN 型三極管（Q1)基極和第二電阻（R2)的一端相連，NPN型三極管（Q1)集電極分別與PNP型 三極管（Q2)基極和第一電阻（R1)相連，NPN型三極管（Q1)發(fā)射極接地，第二電阻（R2)的 另一端與PNP型三極管（Q2)集電極相連，PNP型三極管（Q2)發(fā)射極與工作指示燈（D1)相 連，第一電阻（R1)為PNP型三極管（Q2)分壓電阻，GPI01分別與第一電阻（R1)和工作指示 燈（D1)另一端相連； GPI01為LED顯示驅動電路（61)提供高電平和驅動電流，用于點亮工作指示燈（D1)， 在GPI01處于高電平時，LED顯示驅動電路（61)正常工作，由模擬開關（S1)控制NPN型三 極管（Q1)的通斷，NPN型三極管（Q1)和PNP型三極管（Q2)以及第一電阻（R1)組成復合三 極管，NPN型三極管（Q1)的通斷對應PNP型三極管（Q2)的通斷，PNP型三極管（Q2)的通斷 對應工作指示燈（D1)的亮滅； MCU控制模塊（3)通過GPI02?3選擇模擬開關（S1)通道，使電路接入對應第三至第 六電阻（R3至R6)，當接入適當的電阻阻值時，心電信號輸入端ECGIN輸入的心電信號通過 復合三極管放大后，隨心電信號強弱控制工作指示燈（D1)的亮滅。
5. 根據權利要求1所述的貼附式心電記錄儀，其特征在于：所述的存儲模塊（4)包括存 儲卡。
【文檔編號】A61B5/0432GK203861220SQ201420233167
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2013年10月11日
【發(fā)明者】張文贊 申請人:杰升生物科技(上海)有限公司