CN104784823A - 一种基于红外心率检测的便携式心脏除颤器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种基于红外心率检测的便携式心脏除颤器及其使用方法。该基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，包括血液波动检测电路，放大、滤波电路，单片机，控制芯片，放电装置和报警装置，所述血液波动检测电路先连接放大、滤波电路，然后通过单片机连接到控制芯片，所述放电装置和报警装置直接连接到控制芯片；所述血液波动检测电路包括红外传感器，发光二极管D1，电阻R1，R2，R3和电容C1。与传统的心脏电击设备相比，该基于红外心率检测的便携式心脏除颤器及其使用方法，携带更加便捷也可随身穿戴，能够自动对突发心脏病人做及时的应急心率调节，还能发出报警信号，能够及时挽救突发心脏病人的生命，且成本低廉，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及医疗电子技术领域，特别涉及一种基于红外心率检测的便携式心脏除颤器及其使用方法，是一种当心率超出危险阈值时单片机会自动触发放电以应急调整心率并报警的装置。
背景技术
在光谱中波长自760nm至400μm的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线，所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。
将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的血管位置，通过红外光对血管的透射或反射，血液的流动信号返回到接收管，经过模块电路调试，由接收管传感器采集脉搏信号，经过前置放大、滤波、单片机数据处理后可以得出人体的实时心率值。
心脏电击除颤是终止心室颤动的最有效方法，应早期除颤。有研究表明，绝大部分心搏骤停是由心室颤动所致，75%发生在医院外，20%的人没有任何先兆，而除颤每延迟1分钟，抢救成功的可能性就下降7%～10%。
心脏除颤器是一种应用电击来抢救和治疗心律失常的医疗电子设备。只有当心脏的所有肌纤维在精确的同步收缩下，心脏才能产生有效的搏动。当患者发生严重快速心律失常时，如心房扑动、心房纤颤、室上性或室性心动过速等，往往造成不同程度的血液动力障碍。尤其当患者出现心室颤动时，正常而规律的心室收缩被快速无规律的颤动所代替，引起严重的血液搏出锐减。如果正常的心律不能快速恢复，病人很快就会死亡。
在异位性快速心律失常中，由于异位起搏点的自律性增强、存在触发或折返机制等因素，造成部分心肌电活动的位相不一致。如在短时间内经胸壁或直接向心脏通以高电流，人为地使所有心肌纤维瞬间同时除极，异位心律也被消除，此时如心脏起搏传导系统中自律性最高的窦房结，能恢复其心脏起搏点的作用而控制心搏，即转复为窦性心律，这即为除颤器作用的生理机理。
每年都有很多心脏病患者因突发心脏病不能得到及时救助死亡，而目前国内在便携式电击除颤心脏复苏器方面的研究还很少。近年来每年都有很多心脏病患者因突发心脏病不能得到及时救助死亡，而目前紧急的电击除颤器都还只存在医院等固定场所，且还没有便携式电击除颤器。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种可以随身携带，并在心脏病突发导致心率失常的情况下通过电击以应急调整心率，并发出报警信号从而挽救病人生命的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器及其使用方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：包括血液波动检测电路，放大、滤波电路，单片机，控制芯片，放电装置，报警装置和电源模块，所述血液波动检测电路先连接放大、滤波电路，然后通过单片机连接到控制芯片，所述放电装置和报警装置直接连接到控制芯片；所述血液波动检测电路包括红外传感器，发光二极管D1，电阻R1，R2，R3和电容C1，所述血液波动检测电路通过电容C1耦合到放大、滤波电路；所述单片机包括AD转换器。
所述电源模块采用长效免护的锂电池供电。具体的，采用12V直流、4.2Ah的锂电池，可回收的，长效原电池，其容量可以满足最少300次电击或12小时工作时间。
所述红外传感器采用TCRT5000红外传感器，包括红外线发射管和红外线接收管；所述外线发射管，红外线接收管和发光二极管D1分别各自串联电阻R2，R3和R1，然后三者并联，其输出端接地线，红外线接收管与电阻R3之间连接电容C1。
所述放大、滤波电路包括一级放大电路和二级放大电路，二级放大电路后面连接RC两阶滤波电路，所述RC两阶滤波电路输出端ADCX连接到单片机；所述二级放大电路与RC两阶滤波电路之间还连接有二极管D3，二极管D3与接地线之间依次连接电阻R10和发光二极管D2；所述一级放大电路、二级放大电路的晶体管A1、A2与接地线之间分别连接有电阻R8、R9。
所述放大、滤波电路中两级放大器均为反相比例电路，晶体管A1，A2的供电方式是正负电源供电，电源为+12V、-10V。
所述放大、滤波电路的放大倍数为400~1000倍。
更优的，所述放大、滤波电路的放大倍数为500倍。
本发明基于红外心率检测的便携式心脏除颤器的使用方法，其特征在于：
（1）将红外传感器的探头贴在人体待检测的部位，红外线发射管发出的红外线穿过动脉血管经骨骼反射回来，反射回来的信号强度随着血液流动的变化而变化，红外线接收管把反射回来的光信号变成微弱的电信号，并通过C1耦合到放大、滤波电路；
（2）所述红外传感器产生的电信号为2~5mV，经两级放大器电路放大、反相后的波形是跟电信号输入波形同相、且放大了的交流电信号波形；
（3）所述交流电信号波形经过二极管D3检波后变成单方向的模拟信号，并把检波后的模拟信号送到RC两阶滤波电路，RC两阶滤波电路的作用是滤除放大后的干扰信号；
（4）多数单片机的AD转换器接收到RC两阶滤波电路输出端ADCX的模拟信号后进行AD转换，将获得的数字信号通过软件转变为心率信号，最后将该心率信号送到控制芯片，通过控制芯片判断心率是否超出危险阈值；
（5）所述电阻R9和发光二极管D2组成传感器工作指示电路，当红外传感器接收到心跳信号时，发光二极管D2就会按心跳的强度而改变亮度，并按心跳的频率闪烁；当心率超过危险阈值范围时，控制芯片发出信号，触发放电装置调节心率，同时触发报警装置发出报警信号以挽救突发心脏病人生命。
本发明的有益效果是：与传统的心脏电击设备相比，该基于红外心率检测的便携式心脏除颤器及其使用方法，携带更加便捷也可随身穿戴，能够自动对突发心脏病人做及时的应急心率调节，还能发出报警信号，能够及时挽救突发心脏病人的生命，且成本低廉，易于推广。
附图说明
附图1为本发明基于红外心率检测的便携式心脏除颤器结构示意图。
附图2为本发明血液波动检测电路示意图。
附图3为本发明放大、滤波电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
该基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，包括血液波动检测电路，放大、滤波电路，单片机，控制芯片，放电装置，报警装置和电源模块，所述血液波动检测电路先连接放大、滤波电路，然后通过单片机连接到控制芯片，所述放电装置和报警装置直接连接到控制芯片；所述血液波动检测电路包括红外传感器，发光二极管D1，电阻R1，R2，R3和电容C1，所述血液波动检测电路通过电容C1耦合到放大、滤波电路；所述单片机包括AD转换器。
所述电源模块采用长效免护的锂电池供电。具体的，采用12V直流、4.2Ah的锂电池，可回收的，长效原电池，其容量可以满足最少300次电击或12小时工作时间。
所述红外传感器采用TCRT5000红外传感器，包括红外线发射管和红外线接收管；所述外线发射管，红外线接收管和发光二极管D1分别各自串联电阻R2，R3和R1，然后三者并联，其输出端接地线，红外线接收管与电阻R3之间连接电容C1。
所述放大、滤波电路包括一级放大电路和二级放大电路，二级放大电路后面连接RC两阶滤波电路，所述RC两阶滤波电路输出端ADCX连接到单片机；所述二级放大电路与RC两阶滤波电路之间还连接有二极管D3，二极管D3与接地线之间依次连接电阻R10和发光二极管D2；所述一级放大电路、二级放大电路的晶体管A1、A2与接地线之间分别连接有电阻R8、R9。
所述放大、滤波电路中两级放大器均为反相比例电路，晶体管A1，A2的供电方式是正负电源供电，电源为+12V、-10V。
所述放大、滤波电路的放大倍数为400~1000倍。
本发明基于红外心率检测的便携式心脏除颤器的使用方法，其特征在于：
（1）将红外传感器的探头贴在人体待检测的部位，红外线发射管发出的红外线穿过动脉血管经骨骼反射回来，反射回来的信号强度随着血液流动的变化而变化，红外线接收管把反射回来的光信号变成微弱的电信号，并通过C1耦合到放大、滤波电路；
（2）所述红外传感器产生的电信号为2~5mV，经两级放大器电路放大、反相后的波形是跟电信号输入波形同相、且放大了的交流电信号波形，放大后的电信号为2V；
（3）所述交流电信号波形经过二极管D3检波后变成单方向的模拟信号，并把检波后的模拟信号送到RC两阶滤波电路，RC两阶滤波电路的作用是滤除放大后的干扰信号；
（4）多数单片机的AD转换器接收到RC两阶滤波电路输出端ADCX的模拟信号后进行AD转换，将获得的数字信号通过软件转变为心率信号，最后将该心率信号送到控制芯片，通过控制芯片判断心率是否超出危险阈值；
（5）所述电阻R9和发光二极管D2组成传感器工作指示电路，当红外传感器接收到心跳信号时，发光二极管D2就会按心跳的强度而改变亮度，并按心跳的频率闪烁；当心率超过危险阈值范围时，控制芯片发出信号，触发放电装置调节心率，同时触发报警装置发出报警信号以挽救突发心脏病人生命。
Claims (8)
1.一种基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：包括血液波动检测电路，放大、滤波电路，单片机，控制芯片，放电装置，报警装置和电源模块，所述血液波动检测电路先连接放大、滤波电路，然后通过单片机连接到控制芯片，所述放电装置和报警装置直接连接到控制芯片；所述血液波动检测电路包括红外传感器，发光二极管D1，电阻R1，R2，R3和电容C1，所述血液波动检测电路通过电容C1耦合到放大、滤波电路；所述单片机包括AD转换器。
2.根据权利要求1所述的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：所述电源模块采用长效免护的锂电池供电。
3.根据权利要求1所述的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：所述红外传感器采用TCRT5000红外传感器，包括红外线发射管和红外线接收管；所述外线发射管，红外线接收管和发光二极管D1分别各自串联电阻R2，R3和R1，然后三者并联，其输出端接地线，红外线接收管与电阻R3之间连接电容C1。
4.根据权利要求1所述的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：所述放大、滤波电路包括一级放大电路和二级放大电路，二级放大电路后面连接RC两阶滤波电路，所述RC两阶滤波电路输出端ADCX连接到单片机；所述二级放大电路与RC两阶滤波电路之间还连接有二极管D3，二极管D3与接地线之间依次连接电阻R10和发光二极管D2；所述一级放大电路、二级放大电路的晶体管A1、A2与接地线之间分别连接有电阻R8、R9。
5.根据权利要求3所述的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：所述放大、滤波电路中两级放大器均为反相比例电路，晶体管A1，A2的供电方式是正负电源供电，电源为+12V、-10V。
6.根据权利要求3所述的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：所述放大、滤波电路的放大倍数为400~1000倍。
7.根据权利要求5所述的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器，其特征在于：更优的，所述放大、滤波电路的放大倍数为500倍。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的基于红外心率检测的便携式心脏除颤器的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将红外传感器的探头贴在人体待检测的部位，红外线发射管发出的红外线穿过动脉血管经骨骼反射回来，反射回来的信号强度随着血液流动的变化而变化，红外线接收管把反射回来的光信号变成微弱的电信号，并通过C1耦合到放大、滤波电路；
（2）所述红外传感器产生的电信号为2~5mV，经两级放大器电路放大、反相后的波形是跟电信号输入波形同相、且放大了的交流电信号波形；
（3）所述交流电信号波形经过二极管D3检波后变成单方向的模拟信号，并把检波后的模拟信号送到RC两阶滤波电路，RC两阶滤波电路的作用是滤除放大后的干扰信号；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150722 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |