CN111150388A - 一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及心电检测技术领域，具体地说，涉及一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统，其包括外壳、嵌设在所述外壳内部的心电检测仪本体和安装在外壳底部的腕带，所述腕带包括贴合带，所述贴合带的两端一体成型有侧带，所述侧带的底部一体成型有连接带。该具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统中，设置腕带，并将心电检测仪本体放置在安装槽内，便于心电检测仪本体的佩戴，实现心电检测仪本体随身携带，设置心电检测单元，实现心电信号的实时监测，设置无线充电单元，通过监测控制模块、无线充电发射模块和无线充电接收模块，实现快速检测效果。

Description

一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统
技术领域
本发明涉及心电检测技术领域，具体地说，涉及一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快，心血管疾病的发病率迅速上升，已成为威胁人类身体健康的主要因素之一。而心电图则是治疗此类疾病的主要依据，具有诊断可靠，方法简便，对病人无损害的优点，在现代医学中，变得越来越重要。目前心电检测主要采用心电监视仪，而心电监视仪不便于随声携带，无法实时检测心电信号，同时，采用有线充电，需要连接电线才能使用，无法实现快速检测效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，包括外壳、嵌设在所述外壳内部的心电检测仪本体和安装在外壳底部的腕带，所述腕带包括贴合带，所述贴合带的两端一体成型有侧带，所述侧带的底部一体成型有连接带，其中一个所述连接带的底面设置有毛面魔术贴，另一个所述连接带的顶面设置有刺面魔术贴，所述贴合带的顶部对称开设有两条固定槽，所述固定槽内设置有卡带，所述卡带的两端通过针线固定缝合形成缝合部，所述卡带内部形成封闭的环形槽，所述外壳的两端对称安装有安装块，所述安装块的内部开设有安装槽，所述卡带的其中一边穿过安装槽。
作为优选，所述侧带的内部贴覆有水凝胶。
作为优选，所述外壳的内部开设有用于放置心电检测仪本体的安装槽，所述心电检测仪本体和安装槽卡接配合。
作为优选，所述外壳的顶部两端分别安装有呈弧形的卡块，所述心电检测仪本体的顶部两端分别开设有卡槽，所述卡块和卡槽卡接配合，所述心电检测仪本体的内部嵌设有显示屏。
另一方面，本发明提供一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪系统，包括上述中任意一项所述的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，其系统包括心电检测单元和无线充电单元。
作为优选，所述心电检测单元包括：
信号采集模块，用于测量心电信号；
前置放大模块，用于对测量的心电信号进行放大处理；
补偿电路模块，用于抵消人体信号源中的各种噪声干扰；
滤波电路模块，用于滤除干扰信号；
主放大电路模块，用于对滤波后的心电信号进行放大；
同相加法器模块，用于对心电信号进行增压；
AD转换模块，用于将心电信号转换为数字信号；
显示电路模块，用于对转化为数字信号的心电信息进行显示。
作为优选，所述无线充电单元包括：
监测控制模块，用于对无线充电进行检测和控制；
无线充电发射模块，用于发射电能信号；
无线充电接收模块，用于接收电能并进行充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统中，设置腕带，并将心电检测仪本体放置在安装槽内，便于心电检测仪本体的佩戴，实现心电检测仪本体随身携带。
2、该具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统中，设置心电检测单元，通过前置放大模块、补偿电路模块、滤波电路模块、主放大电路模块、同相加法器模块、AD转换模块、显示电路模块实现心电信号的实时监测。
3、该具有无线充电功能的腕带式心电监视仪及系统中，设置无线充电单元，通过监测控制模块、无线充电发射模块和无线充电接收模块，实现快速检测效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的外壳结构示意图；
图3为本发明的贴合带结构示意图；
图4为本发明的卡带结构示意图；
图5为本发明的心电检测仪本体结构示意图；
图6为本发明的心电信号采集工作原理图；
图7为本发明的前置放大电路工作原理图；
图8为本发明的补偿电路工作原理图；
图9为本发明的低通滤波器工作原理图；
图10为本发明的高通滤波器的工作原理图；
图11为本发明的主放大电路工作原理图；
图12为本发明的加法器工作原理图；
图13为本发明的无线充电发射模块工作原理图；
图14为本发明的振荡信号发生器电路原理图；
图15为本发明的谐振功率放大器电路工作原理图；
图16为本发明的无线充电接收电路工作原理图。
图中各个标号意义为：
1、外壳；11、安装块；12、连接槽；13、安装槽；14、卡块；
2、心电检测仪本体；21、卡槽；22、显示屏；
3、腕带；31、贴合带；32、侧带；33、连接带；34、毛面魔术贴；35、刺面魔术贴；36、固定槽；37、卡带；371、缝合部；372、环形槽；38、水凝胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1-图16所示，本发明提供一种技术方案：
一方面，本发明提供一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，包括外壳1、嵌设在外壳1内部的心电检测仪本体2和安装在外壳1底部的腕带3，腕带3整体采用熟橡胶材质制成，其材质具有一定的结构性，使得腕带3保持一定结构性，同时，整体材质表面光滑，较为柔软，能够与皮肤直接贴合。
本实施例中，腕带3包括贴合带31，贴合带31呈向上凸起的带状，便于贴合带31和手腕顶部贴合。
进一步的，贴合带31的两端一体成型有侧带32，侧带32呈弧形结构，便于侧带32和手腕侧部贴合。
具体的，侧带32的底部一体成型有连接带33，其中一个连接带33的底面设置有毛面魔术贴34，另一个连接带33的顶面设置有刺面魔术贴35，两个连接带33通过刺面魔术贴35和毛面魔术贴34相互粘连，使得两边的连接带33连接呈一体，便于将腕带3佩戴在手腕处，同时，调节刺面魔术贴35和毛面魔术贴34相互粘连的长度，能够调节腕带3佩戴的松紧。
其中，贴合带31的顶部对称开设有两条固定槽36，固定槽36内设置有卡带37，卡带37的两端通过针线固定缝合形成缝合部371，缝合部371通过胶水紧密粘连在固定槽36内，实现贴合带31和卡带37的安装。
值得说明的是，卡带37内部形成封闭的环形槽372，外壳1的两端对称安装有安装块11，安装块11的内部开设有安装槽13，卡带37的其中一边穿过安装槽13，使得卡带37卡在安装槽13内，完成卡带37和外壳1的安装。
此外，侧带32的内部贴覆有水凝胶38，设置水凝胶38，一方面便于与手腕部贴合，提高佩戴舒适度，另一方面，能够吸收手腕部的汗液。
除此之外，外壳1的内部开设有用于放置心电检测仪本体2的安装槽13，心电检测仪本体2和安装槽13卡接配合，便于将心电检测仪本体2放置在安装槽13内，实现心电检测仪本体2的佩戴。
再进一步的，外壳1的顶部两端分别安装有呈弧形的卡块14，心电检测仪本体2的顶部两端分别开设有卡槽21，卡块14和卡槽21卡接配合，心电检测仪本体2的内部嵌设有显示屏22，通过卡块14卡入卡槽21内，进一步提高心电检测仪本体2和外壳1的固定效果。
另一方面，本发明提供一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪系统，包括上述中任意一项的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，其系统包括心电检测单元和无线充电单元。
心电检测单元包括：
信号采集模块，用于测量心电信号；心电信号采集工作原理如图6所示。
前置放大模块，用于对测量的心电信号进行放大处理；由于心电信号比较微弱，而且对其波形质量要求较高，要求具有高输入阻抗，高共模抑制比低噪声和低漂移，因此在本发明中可以选用集成仪表放大器AD620来进行前置放大电路，前置放大电路工作原理如图7所示，差分输入端IO2、IO3分别接标准Ⅰ导联的正负输入端，R1、R4、R5共同决定放大电路的放大倍数，在整体的电路工作中，因为心电信号比较微弱，所以要求放大1000倍左右，但是，根据小信号放大器的设计原则，前级的增益不能设置太高，因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声的处理，在本发明中，可以要求前级电路放大8倍以便于后面对心电信号进行处理。
补偿电路模块，用于抵消人体信号源中的各种噪声干扰；本发明采用运算放大器AD705J、R2、R3、C1共同组成补偿电路，补偿电路工作原理如图8所示，IO1连接人体信号源参考端，引入补偿电路的方法是在前级放大电路的反馈端与信号源地端建立共模负反馈，为提高反馈深度，将反馈信号放大后接人体信号源参考端，这样可以最大限度的抵消工频干扰。
滤波电路模块，用于滤除干扰信号；为了滤除105Hz以上的干扰信号，需要设计一个截止频率为105Hz的低通滤波器，本发明采用低通滤波器，通过计算确定滤波器选用的电阻、电容值，确定截止频率为105Hz，采用的运算放大器为OP07，低通滤波器工作原理如图9所示。
同时，为了滤除0.05Hz以下的干扰信号，需要设计一个截止频率为0.05Hz的高通滤波器，本发明采用高通滤波器，通过计算确定滤波器选用的电阻、电容值，确定截止频率为0.05Hz，采用的运算放大器为OP07，高通滤波器的工作原理如图10所示。
主放大电路模块，用于对滤波后的心电信号进行放大；人体输出的心电信号大约是毫伏级别的，为了便于单片机采集，本设计需要将心电信号放大到伏特级别。在前置放大电路中，为了便于滤波，已经将心电信号放大了8倍，所以，本发明需要再设计一个主放大电路，继续将信号放大125倍，在电路设计上，可以采用运算放大器OP07完成，为了增加入阻抗降低输出阻抗，可以在主放大电路前加一个电压跟随器电路，主放大电路工作原理如图11所示，前一个运算放大器组成电压跟随器电路，后一个运算放大器组成反相放大电路，放大倍数由R1、R3、R23共同决定，此处增益为125。
同相加法器模块，用于对心电信号进行增压；经过主放大电路的处理，已经把心电信号放大到了伏特级别，但是，心电信号可能存在负电压，不方便单片机和ADC0808的采集，需要设计一个加法器电路，把心电信号提升到0V以上，最后在程序编写时再将检测到的信号减去信号相加的直流电压即可以得到实际的电压值。加法器工作原理如图12所示。
AD转换模块，用于将心电信号转换为数字信号；AD转换模块采用ADC0808，ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换，一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换。
显示电路模块，用于对转化为数字信号的心电信息进行显示。
进一步的，无线充电单元包括：
监测控制模块，用于对无线充电进行检测和控制；采用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线充电的监测控制核心，通过开关选择充电的速度，实现快速充电和常态充电功能，电能充满后给出充满提示且自动停止充电，无线充电主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。
无线充电发射模块，用于发射电能信号；无线充电发射模块工作原理如图13所示，发射电路由振荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成，振荡信号发生器电路如图14所示，谐振功率放大器电路如图15所示，采用NE555构成振荡频率约为510KHZ信号发生器，为功放电路提供激励信号，谐振功率放大器由LC并联谐振回路和开关管IRF840构成，振荡线圈按要求用直径为0.80mm的漆包线密绕20圈，直径约为6.5cm，实测电感值约为142uH，当谐振在510KHZ时，与其并联的电容C5、C6约为680p，可用470pF的固定，电容并联一个200PF的可调电容，可方便调节谐振频率，大功率管TRF840最大电流为8A、完全开启时内阻为0.85欧，管子发热量大，所以需要加装散热片，当功率放大器的选频回路的谐振频率与激励信号频率相同时，功率放大器发生谐振，此时线圈中的电压和电流达最大值，从而产生最大的交变电磁场，当接收线圈与发射线圈靠近时，在接收线圈中产生感生电压，当接收线圈回路的谐振频率与发射频率相同时产生谐振，电压达最大值，实际上，发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，具有最好的能量传输效果。
无线充电接收模块，用于接收电能并进行充电；无线充电接收电路如图16所示，电能经过线圈接收后，高频交流电压经快速二极1N4148进行全波整流，3300F的电容滤波，再用5.1V稳压二极管稳压，输出直流电为充电器提供较为稳定的工作电压。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，包括外壳(1)、嵌设在所述外壳(1)内部的心电检测仪本体(2)和安装在外壳(1)底部的腕带(3)，其特征在于：所述腕带(3)包括贴合带(31)，所述贴合带(31)的两端一体成型有侧带(32)，所述侧带(32)的底部一体成型有连接带(33)，其中一个所述连接带(33)的底面设置有毛面魔术贴(34)，另一个所述连接带(33)的顶面设置有刺面魔术贴(35)，所述贴合带(31)的顶部对称开设有两条固定槽(36)，所述固定槽(36)内设置有卡带(37)，所述卡带(37)的两端通过针线固定缝合形成缝合部(371)，所述卡带(37)内部形成封闭的环形槽(372)，所述外壳(1)的两端对称安装有安装块(11)，所述安装块(11)的内部开设有安装槽(13)，所述卡带(37)的其中一边穿过安装槽(13)。
2.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，其特征在于：所述侧带(32)的内部贴覆有水凝胶(38)。
3.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，其特征在于：所述外壳(1)的内部开设有用于放置心电检测仪本体(2)的安装槽(13)，所述心电检测仪本体(2)和安装槽(13)卡接配合。
4.根据权利要求3所述的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，其特征在于：所述外壳(1)的顶部两端分别安装有呈弧形的卡块(14)，所述心电检测仪本体(2)的顶部两端分别开设有卡槽(21)，所述卡块(14)和卡槽(21)卡接配合，所述心电检测仪本体(2)的内部嵌设有显示屏(22)。
5.一种具有无线充电功能的腕带式心电监视仪系统，包括权利要求1-4中任意一项所述的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪，其系统包括心电检测单元和无线充电单元。
6.根据权利要求5所述的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪系统，其特征在于：所述心电检测单元包括：
信号采集模块，用于测量心电信号；
前置放大模块，用于对测量的心电信号进行放大处理；
补偿电路模块，用于抵消人体信号源中的各种噪声干扰；
滤波电路模块，用于滤除干扰信号；
主放大电路模块，用于对滤波后的心电信号进行放大；
同相加法器模块，用于对心电信号进行增压；
AD转换模块，用于将心电信号转换为数字信号；
显示电路模块，用于对转化为数字信号的心电信息进行显示。
7.根据权利要求5所述的具有无线充电功能的腕带式心电监视仪系统，其特征在于：所述无线充电单元包括：
监测控制模块，用于对无线充电进行检测和控制；
无线充电发射模块，用于发射电能信号；
无线充电接收模块，用于接收电能并进行充电。
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