CN104720789A - 单开关心电测量仪及测量方法 - Google Patents

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周义
刘少志
王耀兴
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]

Abstract

本申请公开了一种单开关心电测量仪及测量方法，在外壳上设有一个按键，在所述外壳内部设置有电路板，所述电路板包括检测电路、微控制器，电源电路，以及无线传输模块，所述检测电路与所述按键电性连接，所述电源电路也与所述按键电性连接，所述外壳上还设有用于检测生物信号的数个电极片。本发明的优点是：将所有按键合为一个按键，此按键不但可以开关机，也可以进行测量，甚至可以选择设备的工作模式，从而简化了按键操作。适用于心脏病患者，心血管疾病患者，亚健康人群，户外运动者，可以通过长期的测量来掌握用户的心脏状况并提供准确的心电图数据和分析结果，让用户时刻了解自己的心脏健康状态，进而使用者可以即时得到诊断和给出建议。

Description

单开关心电测量仪及测量方法
技术领域
本发明涉及一种单开关心电测量仪及测量方法。
背景技术
现有技术中的手持类心电检测仪至少有两个按键，一个按键为开关机键，通过该按键打开或关闭心电仪设备；另一个按键为测量键，通过测量键，可以快速开始心电测量。而且，大部分的手持类心电检测仪设备会在这两个按键的基础上再增加菜单键，进行菜单操作。由此带来的缺点是：第一，按键种类繁多，容易让人误操作，家庭心电仪的使用者多是中老年人，处于这个年龄段的人记忆力差，且对电子设备不敏感，容易误操作或不会操作；第二，设备操作流程复杂，用户至少通过两步才能实现测量：第一步，按开关机键打开设备；第二步，设备在开机状态下，按测量键开始测量；第三，增加了硬件及外观模具的成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种单开关心电测量仪，其显著地简化了按键的操作。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种单开关心电测量仪，包括外壳，其特征在于，在外壳上设有一个按键，在所述外壳内部设置有电路板，所述电路板包括检测电路、微控制器，电源电路，以及无线传输模块，所述检测电路与所述按键电性连接，所述电源电路也与所述按键电性连接，所述外壳上还设有用于检测生物信号的数个电极片。
本发明的另一目的在于提供一种单开关心电测量仪的测量方法，其特征在于，包括：开机后进入自动测量模式，自动测量结束后，重新开始新的测量；按动外壳上设置的一个按键；长按所述按键进入连续测量模式；再将手指，手掌或皮肤接触所述用于检测生物信号的数个电极片，进行导联脱落检测；如果没有脱落，则开始心电扫描测量，显示ECG波形和心率；测量数据通过无线实时传输至手机客户端，测量完毕或一段时间内无任何操作，自动关机。
本发明的另一目的在于提供一种单开关心电测量仪的测量方法，其特征在于，包括：开机后进入自动测量模式，自动测量结束后，重新开始新的测量；按动外壳上设置的一个按键；短按所述按键进入简易测量模式；再将手指，手掌或皮肤接触所述用于检测生物信号的数个电极片，进行导联脱落检测；如果没有脱落，则开始心电扫描测量，显示ECG波形和心率；测量数据通过无线实时传输至手机客户端，传输完毕或30秒无任何接触，自动关机。
本发明的有益效果为：
第一，结构简单，在在外壳上设有一个按键，在所述外壳内部设置有电路板，所述电路板包括检测电路、微控制器，电源电路，以及无线传输模块，所述检测电路与所述按键电性连接，所述电源电路也与所述按键电性连接，所述外壳上还设有用于检测生物信号的数个电极片。将所有按键合为一个按键，此按键不但可以开关机，也可以进行测量，甚至可以选择设备的工作模式，从而简化了按键操作。
第二，使用方便，只需要将手指和电极片充分接触，便会直观地显示心电波形，非常方便；而且如果手指不方便，也可以通过手掌、皮肤甚至胸部来与装置接触，从而达到检测心电波形的效果，而且，心率测量达到±2的误差精度，而在测量后，可以通过无线将数据传输到手机上的客户端，以进行社交分享或让专家对数据进行诊断，一次充电可使用400次。
第三，应用广泛，适用于心脏病患者，心血管疾病患者，亚健康人群，户外运动者，可以通过长期的测量来掌握用户的心脏状况并提供准确的心电图数据和分析结果，有规律且频繁的监测心脏健康状况可以帮助用户和医生及早察觉到潜在的危险因素并及时做出相应的对策，让用户时刻了解自己的心脏健康状态，进而使用者可以即时得到诊断和给出建议。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明的单开关心电测量仪结构原理示意图；
图2是图1所示心电测量仪的模数转换模块的电路图；
图3是图1所示心电测量仪的传感器模块的电路图；
图4是图1所示心电测量仪的微控制器的电路图；
图5是图1所示心电测量仪的电源电路的电路图；
图6是图1所示心电测量仪的蓝牙模块的电路图；
图7是本发明的单开关心电测量仪的测量方法的流程图；
图8是图7所示方法的简易模式下数据传输流程图。
各附图标记示意：
100-外壳，101-按键，102-USB接口，103-蓝牙指示灯，
104-充电指示灯，105-第一上测量电极片，
106-第二上测量电极片，107-第一下测量电极片，
108-第二下测量电极片，109-第三下测量电极片，
110-第四下测量电极片
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
请参照图1，本发明的单开关心电测量仪，在外壳上设有一个按键，在所述外壳内部设置有电路板，所述电路板包括检测电路、微控制器，电源电路，以及无线传输模块，所述检测电路与所述按键电性连接，所述电源电路也与所述按键电性连接，所述外壳上还设有用于检测生物信号的数个电极片。
请参照图2，所述检测电路包括：传感器模块与模数转换模块，所述模数转换模块采用型号为ADS1191的芯片U1，U1是多通道同步采样16位模数转换器系列，具有内建可编程增益放大器，内部参考和板载振荡器，其包含了便携式，低功率医疗心电图(ECG)，体育运动，和健身应用通常所需的所有特性。
U1的1脚与2脚连接有电容C13，3脚连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接电容C12与电阻R26的一端，电阻R26的另一端连接电容C11与电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接二极管D14；4脚连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接电容C9与电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电容C8与电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接二极管D10。
U1的7脚和8脚连接有电容C16，9脚和10脚连接有并联的电容C22和C23，12脚和13脚连接有并联的电容C24和C25，11脚连接电容C18，23脚和24脚连接有并联的电容C1和C4。
U1的28脚连接电阻R8和电容C5，29脚连接电阻R4，30脚连接电阻R3的一端，R3的另一端连接电容C3与电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2与电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接二极管D3，R3的另一端还连接电容C7与电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C6与电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接二极管D6。
U1内部集成了可编程增益放大器、调制器和高阶数字滤波器等信号的预处理电路，这样就省去了外部前端放大、滤波电路，简化了电路设计并降低了环境噪音对传感器信号的干扰，使系统更加稳定。
由于U1每通道提供高度灵活的输入多路复用器，其可独立连接至内部生成信号实现测试，温度以及持续断线检测。可选择输入通道的各种配置生成输出信号，采用上述的电路连接，激励灌电流/拉电流从内部执行持续断线检测，能够在大幅缩小尺寸，降低功耗与整体成本的同时，实现可扩展医疗仪表系统的创建。
请参照图3，传感器模块采用型号为LIS3DSH的芯片U11，其1脚连接电容C49和C50，工作电压范围2.4V到3.6V。具有可自定义运动识别功能，有助于提高用户体验和运动识别实境功能，能够确保优异的热稳定性和机械稳定性。
请参照图4，所述微控制器为型号为PIC24FJ64GA002的芯片U3，其7脚连接电阻R28，10脚连接电容C28，17脚连接电容C29，24脚和25脚连接电容C27，26脚连接电阻R41和电容C26。
U3控制U1对传感器输出的信号进行采样，然后把转换的数据进行处理，最终把处理结果存储在U3内部的SRAM中。
U1的控制引脚分别于U3的多功能复用引脚连接，利用U3的外设引脚选择引脚映射功能可使这些引脚工作在某种功能模式下，而这些设置通过软件编程实现，因此实现各种功能非常便捷。
U3内部有多个寄存器，通过设置这些寄存器，实现内部资源的管理和外围引脚的控制，包括内部时钟的管理，对看门狗的控制，内部中断的设置以及各引脚功能模式的转换。
请参照图5，电源电路采用型号为SGM4056的充电管理芯片U6，其1脚连接电容C39和USB接口，2脚连接电阻R56，3脚连接电阻R55和二极管D17的阴极，D17的阳极连接电阻R58，6脚连接电阻R57，7脚连接电阻R54，8脚连接电容C38。
采用此电路设计，可以承受高达26.5V的输入电压，当输入电压过高时，过压保护功能启动，自动关断充电动作以保护系统安全，额定充电电流900mA，无需外置功率MOSFET，简化了系统设计，可以自由设定东电电流以及充电截止电流，避免待载充电时指示状态不稳及无法充满的问题，缩短充电周期。
电源电路的输入和输出的压差小，实现电路系统低功耗，所选器件具有省电模式，因此无需考虑器件间连接时电压兼容匹配问题，不但简化了电路设计，也降低了系统功耗及开发成本。
请参照图6，无线传输模块采用型号为HC06的蓝牙芯片，其24脚连接电阻R40的一端，R40的另一端连接二极管D15，12脚连接稳压器U5的5脚和电容C33，U5的1脚连接电容C32，3脚连接电阻R51，4脚连接电容C31。
优选地，稳压器U5采用型号为SGM2019的芯片U7。
优选地，所述电路板还可包括时钟/日历模块，所述时钟/日历模块采用型号为PCF8563T的芯片，提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有数据和地址通过I2C总线接口串行传递，最大总线速度为400kbits/s，每次读写数据后，内嵌的地址寄存器会自动产生增量。
请参照图7，本发明的单开关心电测量仪的测量方法，包括：按动外壳上设置的一个检测触点；长按5秒以上进入连续测量模式；再将手指，手掌或皮肤接触所述检测触点，进行导联脱落检测；如果没有脱落，则开始心电扫描测量，显示ECG波形和心率；测量数据通过蓝牙传输至手机客户端，传输完毕或30秒无任何接触，自动关机。
作为另一实施例，本发明的单开关心电测量仪的测量方法，包括：按动外壳上设置的一个检测触点；短按5秒以下进入简易测量模式；再将手指，手掌或皮肤接触所述检测触点，进行导联脱落检测；如果没有脱落，则开始心电扫描测量，显示ECG波形和心率；测量数据通过蓝牙传输至手机客户端，传输完毕或30秒无任何接触，自动关机。
请参照图8，数据传输流程的实施例为：30秒测量结束，打开蓝牙等待连接，判断链接是否成功，如果是，接收到数据传输命令，开始向手机客户端发送数据，当链接超时，返回主界面，等待再次按键测量或关机。
本发明的单开关心电测量仪的具体实施例的实现参数如下：
蓝牙2.0，有效传输距离10米。
3.7V可充电锂电池。
测量数据包含30秒的波形以及分析结果。
通过背光彩屏显示，可显示ECG波形，心率，分析结果和电池状态。
数据传输完毕或30秒无任何操作，会自动关机。
在实时模式下，可连续测量4小时。
心电扫描速度：12.5毫米/秒，25毫米/秒，50毫米/秒，频率响应：0.65Hz～40Hz(监护/手术)，0.06Hz～100Hz(诊断)。
心率量程为30bpm～240bpm。
本发明的有益效果为：
第一，结构简单，在在外壳上设有一个按键，在所述外壳内部设置有电路板，所述电路板包括检测电路、微控制器，电源电路，以及无线传输模块，所述检测电路与所述按键电性连接，所述电源电路也与所述按键电性连接，所述外壳上还设有用于检测生物信号的数个电极片。将所有按键合为一个按键，此按键不但可以开关机，也可以进行测量，甚至可以选择设备的工作模式，从而简化了按键操作。
第二，使用方便，只需要将手指和电极片充分接触，便会直观地显示心电波形，非常方便；而且如果手指不方便，也可以通过手掌、皮肤甚至胸部来与装置接触，从而达到检测心电波形的效果，而且，心率测量达到±2的误差精度，而在测量后，可以通过无线将数据传输到手机上的客户端，以进行社交分享或让专家对数据进行诊断，一次充电可使用400次。
第三，应用广泛，适用于心脏病患者，心血管疾病患者，亚健康人群，户外运动者，可以通过长期的测量来掌握用户的心脏状况并提供准确的心电图数据和分析结果，有规律且频繁的监测心脏健康状况可以帮助用户和医生及早察觉到潜在的危险因素并及时做出相应的对策，让用户时刻了解自己的心脏健康状态，进而使用者可以即时得到诊断和给出建议。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种单开关心电测量仪，包括外壳，其特征在于，在外壳上设有一个按键，在所述外壳内部设置有电路板，所述电路板包括检测电路、微控制器，电源电路，以及无线传输模块，所述检测电路与所述按键电性连接，所述电源电路也与所述按键电性连接，所述外壳上还设有用于检测生物信号的数个电极片。
2.根据权利要求1所述的单开关心电测量仪，其特征在于，所述检测电路包括：型号为ADS1191的芯片U1，其1脚与2脚连接有电容C13，3脚连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接电容C12与电阻R26的一端，电阻R26的另一端连接电容C11与电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接二极管D14；4脚连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接电容C9与电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电容C8与电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接二极管D10；
U1的7脚和8脚连接有电容C16，9脚和10脚连接有并联的电容C22和C23，12脚和13脚连接有并联的电容C24和C25，11脚连接电容C18，23脚和24脚连接有并联的电容C1和C4；
U1的28脚连接电阻R8和电容C5，29脚连接电阻R4，30脚连接电阻R3的一端，R3的另一端连接电容C3与电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2与电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接二极管D3，R3的另一端还连接电容C7与电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C6与电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接二极管D6。
3.根据权利要求2所述的单开关心电测量仪，其特征在于，所述检测电路还包括型号为LIS3DSH的芯片U11，其1脚连接电容C49和C50，工作电压范围2.4V到3.6V。
4.根据权利要求1所述的单开关心电测量仪，其特征在于，所述微控制器为型号为PIC24FJ64GA002的芯片U3，其7脚连接电阻R28，10脚连接电容C28，17脚连接电容C29，24脚和25脚连接电容C27，26脚连接电阻R41和电容C26。
5.根据权利要求4所述的单开关心电测量仪，其特征在于，所述电源电路采用型号为SGM4056的充电管理芯片U6，其1脚连接电容C39和USB接口，2脚连接电阻R56，3脚连接电阻R55和二极管D17的阴极，D17的阳极连接电阻R58，6脚连接电阻R57，7脚连接电阻R54，8脚连接电容C38。
6.根据权利要求5所述的单开关心电测量仪，其特征在于，所述无线传输模块采用型号为HC06的蓝牙芯片U3，其24脚连接电阻R40的一端，R40的另一端连接二极管D15，12脚连接稳压器U5的5脚和电容C33，U5的1脚连接电容C32，3脚连接电阻R51，4脚连接电容C31。
7.一种根据权利要求1所述的单开关心电测量仪的测量方法，其特征在于，包括：
开机后进入自动测量模式，自动测量结束后，重新开始新的测量；
按动外壳上设置的一个按键；
长按所述按键进入连续测量模式；
再将手指，手掌或皮肤接触所述用于检测生物信号的数个电极片，进行导联脱落检测；
如果没有脱落，则开始心电扫描测量，显示ECG波形和心率；
测量数据通过无线实时传输至手机客户端，测量完毕或一段时间内无任何操作，自动关机。
8.一种根据权利要求1所述的单开关心电测量仪的测量方法，其特征在于，包括：
开机后进入自动测量模式，自动测量结束后，重新开始新的测量；
按动外壳上设置的一个按键；
短按所述按键进入简易测量模式；
再将手指，手掌或皮肤接触所述用于检测生物信号的数个电极片，进行导联脱落检测；
如果没有脱落，则开始心电扫描测量，显示ECG波形和心率；
测量数据通过无线实时传输至手机客户端，传输完毕或30秒无任何接触，自动关机。
9.根据权利要求7或8所述的单开关心电测量仪的测量方法，其特征在于，所述心电扫描速度为：12.5毫米/秒，25毫米/秒，或50毫米/秒。
10.根据权利要求9所述的单开关心电测量仪的测量方法，其特征在于，所述心率量程为30bpm～240bpm。
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