CN103462603A

CN103462603A - 贴附式心电记录仪

Info

Publication number: CN103462603A
Application number: CN 201310472769
Authority: CN
Inventors: 张文赞; 金勋; 罗章源
Original assignee: JIESHENG BIOTECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Current assignee: JIESHENG BIOTECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2013-12-25
Also published as: CN103948386A; CN103948386B

Abstract

本发明公开了一种贴附式心电记录仪，该仪器利用微型超高亮度单色发光二极管（LED）显示用户的心脏节律，同时显示系统工作状态。其可以长时间贴附于人体体表，实现采集、记录、分析、存储、传输心电图的功能，使用方便。

Description

贴附式心电记录仪

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及贴附式心电记录仪。

背景技术

临床心电图的记录分析是全面了解人体心脏生理和病理状态的重要方法。而心电图记录时间短，不明原因、偶然发作、不易捕捉的异常心脏事件难以被有效地记录，对于心脏疾病的早期预防、疑难病症的诊治难度加大。

随着微电子、超大规模集成电路、微型传感器、微型供能装置、微型存储器等技术的快速发展，记录临床心电图的医疗仪器设备趋于微型化、便携式、长时程化。

贴附式心电记录仪是指将心电电极、心电导联线、心电放大、滤波、采集、AD转换、数据存储、数据分析、数据发射传输、供能等元器件集成于一个密封的微型装置，可以长时间贴附于人体体表，实现采集、记录、分析、存储、传输心电图的功能。

在心电记录装置使用期间，为了不影响用户从事正常的工作和生活，心电记录装置需要微型化、便携式、舒适化。同时，在长时间的心电记录过程中，需要确保装置始终处于正常工作状态。用户需要方便快速知晓任何系统故障或安装启动错误，以便及时对检测装置进行调整、重新操作、复位或联系技术服务人员，避免浪费检测时间。

考虑到体积、重量和功耗等因素，动态心电图系统等仪器使用的液晶显示方法不能应用于此类微型化的记录装置。心电记录仪处于正常工作状态可明显判断,成为一个急需解决的问题。

此外，现阶段已知的贴附式心电记录仪，大都只选择R-R间期，QRS波宽度和主波方向及ST段变化作为识别心电波形异常的特征参数，由于所选特征参数较少，可能造成心电波异常的漏测。此外现有的心电检测设备对R波的识别采用硬件或软件的单一手段，故R波检测的可靠性有待商榷。

对R波和T波两个最具有代表性的波形同时进行监测，提高了异常心电波检测的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种贴附式心电记录仪。该仪器利用微型超高亮度单色发光二极管（LED）显示用户的心脏节律，同时显示系统工作状态。其可以长时间贴附于人体体表，实现采集、记录、分析、存储、传输心电图的功能，使用方便。

贴附式心电记录仪，由心电电极、心电信号放大模块、MCU、存储卡、控制开关、LED显示模块、电池及电源管理模块构成，所述的心电电极与心电信号放大模块与MCU依次相连，MCU还分别与存储卡、控制开关、LED显示模块、电源管理模块相连，电池通过电源管理模板对各个板块进行供电，其特征在于，所述的LED显示模块采用红、黄两种颜色的微型超高亮度单色发光二极管（LED），红色LED指示灯由LED显示驱动电路控制，黄色LED指示灯由MCU直接控制。

所述的心电记录仪，其在简单模式下工作流程如下：

贴附式心电记录仪贴附至检测部位后，按住仪器按键2-3秒至红色LED灯亮松开，系统开机启动成功。启动后，红色LED灯闪烁3次后熄灭。

正常开机后，系统会进行存储卡功能检测。若存储卡功能正常，系统将自动进入运行状态采集心电数据。若存储卡检测出现未插入卡、卡损坏、卡不兼容或其他未知错误时，红色LED灯会保持常亮提醒用户。此时按住按键2-3秒，红色LED灯熄灭，系统自动关机。

系统运行时，用户按住按键约0.5秒至红色LED亮起后松开（下文称之为短按），即可开启R波检测和标记功能。标记功能将会标记按键按下前后时间段内的心电数据，配套系统还原心电图时会用特殊颜色来标记此段时间的心电图。此功能适合用户感到心脏不适时使用，方便用户或医生查阅心电图。同时开启的R波检测功能会在按键松开后的20秒内用红色LED灯来反映用户的心跳节律。在心电记录仪正确地贴附在指定的身体位置，而且患者的心电图是正常心电图时，红色LED灯在检测到R波和T波时分别亮启，R波相对T波亮度_更高，从而达到指明心电心率和显示R波和T波时间点的作用。20秒后系统自动退出R波检测功能。

用户按住按键2-3秒至红色LED灯熄灭、黄色灯亮启时松开（下文称之为长按），即可开启或关闭暂停功能。长按一次开启暂停功能后，系统将暂停向存储卡中写入数据，并每间隔2-3秒黄色LED灯闪烁一次提醒用户当前处于暂停状态。此功能方便用户需要临时取下仪器更换电极等操作。用户可以再次长按以退出暂停功能使系统继续正常运行。

用户可以在任意功能模式下，按照“短按—长按—短按—长按—长按”的顺序来关闭系统，最后一次长按时，红色LED灯和黄色LED灯会同时常亮直到用户松开按键，两灯同时熄灭并且系统自动关机。

心电数据由贴附式心电记录仪内的存储卡传输至外部计算机或无线传输至外部系统接收装置时，黄色LED灯会按照某一固定频率闪烁，以显示仪器处于正常数据传输状态。

本发明的有益之处是：

1、粘附式心电记录仪呈微型化、便携式、舒适化，可以长时间贴附于人体体表，实现采集、记录、分析、存储、传输心电图的功能，使用方便。

2、记录心电图的时间延长，有效记录异常心脏事件。利用LED显示用户的心脏节律，同时显示系统工作状态。在长时间的心电记录过程中，确保该装置始终处于正常工作状态，也可方便地判断心电电极的贴附效果。

3、根据LED灯指示心电图中的R波和T波的出现时间间隔进行时域检测，从而判别R波及T波信号正常与否，能用作建议的心电波形显示装置，可避免单纯检测R波或者T波带来的误差。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明中LED显示心电波形的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

请参阅图1，本发明中所述心电记录仪系统结构框图，本实例中的系统包括：心电电极；心电信号放大模块；主控制器；存储卡；控制开关；LED显示模块；电源管理模块；电池。

本发明中的心电记录仪通过心电电极与人体体表接触。心肌发生激动过程中所产生的微弱生物电会通过心电电极传送到心电信号放大模块。

心电信号放大模块，对心电电极传送的心电信号进行运算放大和滤波。经过1000倍的放大后，微弱的心电信号会放大到适合AD转换的幅值；经过0.5Hz～40Hz的带通滤波后，有效的心电信号得以保留，噪声将被滤除。

MCU选用一款内置12位AD转换模块和SPI接口模块的产品。MCU根据检测到的控制开关输入信息，进入不同的工作模式。正常工作模式下，MCU利用内置的AD转换模块对心电信号进行AD转换，得到数字化的心电数据，之后存储到TF卡中。在R波检测功能模式下，MCU使用R波检测算法对心电数据进行处理，检测到R波后把高电平信号发送给LED驱动电路，点亮LED，达到红色LED显示R波的效果。在暂停模式下，MCU停止向TF卡写入数据，并通过间歇点亮黄色LED提醒用户心电记录仪处于暂停模式。

存储器采用了2GByte容量的TF卡，理论上可以存储76天的心电数据。MCU和TF卡通过SPI接口通信。

控制开关采用小型轻触式开关，用户可通过长按、短按或两者的组合输入指令到心电记录仪。

电源管理模块中采用一款输出电压为2.8V，最大输出电流为150mA的LDO(Low Dropout Regulator)作为稳压器件。

电池采用了一款容量为550mAh的一次性锂亚电池，可供系统正常工作28天以上。

LED显示模块采用了红、黄两种颜色的微型超高亮度单色发光二极管。

请参阅图2，本发明中LED显示心电波形的电路原理图，LED显示驱动电路由如下器件组成，单色发光二极管D1、三极管Q1～Q2、电阻R1～R6、模拟开关S1；GPIO1～3为MCU的GPIO口，其中GPIO1需要一定的电流驱动能力，足以点亮D1；ECGIN为经过心电信号放大模块放大的心电信号输入端。

结合图2，详细说明LED显示心电波形的工作原理。GPIO1为LED驱动电路提供高电平和驱动电流，只有在GPIO1处于高电平时，驱动电路才能正常工作。GPIO1的状态由用户和MCU控制。经过心电信号放大模块放大后的心电波形约有1V左右的幅值。受到个体差异、贴附效果等因素的影响，幅值的大小会略有差别。MCU通过算法处理，计算得到合适的分压电阻阻值，通过GPIO2～3选择对应的模拟开关S1通道，从而选择对应的分压电阻。R3～R6和R2组成的分压电路，可以决定NPN型三极管Q1的通断。NPN型三极管和PNP型三极管Q2以及电阻R1组成复合三极管。三极管Q1的通断与发光二极管D1的亮灭有对应关系。心电波形一般在R波处具有最高的幅值，在T波处具有中等大小的幅值，其他时候幅值较小。R波波形传入图2中的驱动电路时，Q1会处于完全导通状态，D1被点亮。T波波形传入驱动电路时，Q1会处于半导通状态，流过D1的电流小于R波的情形，此时D1被点亮，但亮度较低。其他时间段，ECG IN处的电压较低，Q1处于截止状态，D1不发光。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.贴附式心电记录仪，由心电电极、心电信号放大模块、MCU、存储卡、控制开关、LED显示模块、电池及电源管理模块构成，所述的心电电极与心电信号放大模块与MCU依次相连，MCU还分别与存储卡、控制开关、LED显示模块、电源管理模块相连，电池通过电源管理模板对各个板块进行供电，其特征在于，所述的LED显示模块采用红、黄两种颜色的微型超高亮度单色发光二极管（LED），红色LED指示灯由LED显示驱动电路控制，黄色LED指示灯由MCU直接控制。