CN1148233C - 具有心电监护功能的程控心脏生理起博/刺激仪 - Google Patents
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Abstract
具有心电监护功能的心脏生理起搏/程控刺激仪，包含前置放大电路(1)，陷波电路(2)；低通滤波放大电路(3)，一阶积分和微分电路(4)，增益控制电路(5)，比较电路(6)，光电耦合电路(7)，心率音指示装置(8)，单片机电路(9)，超音频振荡电路(10)，升压整流电路(11)，整形放大电路(12)，输出端口(13)。还包含有接在陷波电路(2)另一路输出的低通滤波放大电路(14)，调零电路(15)，A/D转换电路(16)，显示处理单片机电路(17)，数据显示电路(18)。有制作成本低，体积小，实用功能多、效果好的特点。可供广大医生在临床、出诊、现场急救时使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗仪器，特别一种便携式的具有心电监护、心脏生理起搏和心脏程控刺激作用的诊疗仪器。
背景技术
目前，国内外使用的心脏程控刺激仪，功能比较单一，只能用在电生理检查中，而且可变换的刺激方式较少，售价较高。另外操作也比较复杂，不便于医生使用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种具有心电监护功能的心脏生理起搏/程控刺激仪，它具有制作成本低，实用功能多的特点。
本发明是这样实现的：具有心电监护功能的心脏生理起搏/程控刺激仪包括壳体、电源电路，连接于人体的输入导线、输出导管电极和控制电路；其特征在于：所述的控制电路包含可对连接于人体的输入导线引入的人体心电信号进行放大处理的前置放大电路1，对前置放大电路1的输出进行50Hz衰减处理的陷波电路2；还包括对陷波电路2的一路输出信号进行滤波处理的低通滤波放大电路3，对低通滤波放大电路3的输出进行信号频带处理的一阶积分和微分电路4，对积分和微分电路4的输出进行增益调节的增益控制电路5，对增益控制电路5的输出信号进行整形的比较电路6，对比较电路6的输出进行光电隔离处理的光电耦合电路7，接收光电耦合电路7的输出的心率音指示装置8，接收光电耦合电路7的输出的单片机电路9；还包含有与单片机电路9的一个输出端联接的超音频振荡电路10，对振荡电路10的输出进行升压、整流处理的升压整流电路11，接收升压整流电路11输出和接收单片机电路9的另一个输出端输出的刺激脉冲的整形放大电路12，接收整形放大电路12的输出并对外输出工作刺激脉冲的输出端口13；还包含有对陷波电路2另一路输出进行滤波处理的低通滤波放大电路14，使低通滤波放大电路14的输出同步的电平调零电路15，对电平调零电路15的输出进行模拟量、数字量转换的A/D转换电路16，对A/D转换电路16的输出进行显示处理的显示单片机电路17，接收显示单片机电路17输出的显示数据的显示电路18。
上述的具有心电监护功能的心脏生理起搏/程控刺激仪中，所述的前置放大电路1包含放大器I101构成的前置放大器和运算放大器I102A构成的防50～60Hz干扰的心电图右脚驱动电路，以及运算放大器I102B构成的屏蔽驱动电路；所述的陷波电路2包含运算放大器I103A构成的陷波器；所述的低通滤波放大电路3包含运算放大器I104A构成的低通滤波放大器；所述的一阶积分和微分电路4包含电阻R138、电容C122构成的积分电路和电容C123、电阻R131构成的微分电路；所述的增益控制电路5)包含运算放大器I104B构成的带负反馈的增益控制器；所述的比较电路6包含运算放大器I104C、I104D构成的整形比较放大器；光电耦合电路7包含光电耦合器I105；心率音指示装置8包含蜂鸣器F101，三极管V101构成的声响电路；所述的单片机电路9包含单片机I201、地址锁存器I202、EPROM芯片I203构成的单片机工作单元以及并口扩展器I204、I205、插座J201构成的扩展并行接口，运算放大器I208B构成的整机复位电路和经插座J203连接的拨盘电路；所述的超音频振荡电路10包含对单片机电路9输出的时钟信号进行分频处理的分频器I210，接收分频器I210的输出信号并受单片机电路9的启动信号控制的超音频脉冲发生器I211，以及三极管V201、V202构成的推挽电路；所述的升压整流电路11包含升压变压器T201以及接在其次级的二个桥式整流、滤波电路；所述的整形放大电路12包含三极管V401、光电耦合器I401构成的对单片机电路9输出信号进行耦合的光电隔离器，以及三极管V402～404构成的脉冲整形放大器；所述的输出端口13包含插座J401和导管电极；所述的低通滤波放大电路14包含运算放大器I103B、I103C构成的低通滤波放大器；所述的电平调零电路15包含运算放大器I103D构成的电平调零放大器；所述的A/D转换电路16由A/D转换器I504构成；所述的显示单片机电路17包含单片机I501、地址锁存器I502、EPROM芯片I503构成的单片机工作单元以及运算放大器I505A、I505B构成的复位电路；所述的显示电路18包含液晶显示器，与液晶显示器相接的由一12V工作电源和电位器W501构成的亮度调节器、三极管V501构成的背光源电路。
与现有技术比较，本发明采用了合理的电路结构，一方面大大减少了仪器的体积，另一方面增加了仪器的实用功能。不但增加了心脏程控刺激方式，而且增加了临床中最为常用的VVI(心室感知、心室起搏)、AAI(心房感知、心房起搏)、VAT(心房感知、心室起搏)、DVT(心室感知、心室心室顺序双腔起搏)等心脏生理起搏功能，又可作心电监护用。一器多用，明显扩展了仪器在临床的使用范围，对心脏急诊、心脏临时起搏、心律失常监护等都具有广泛的使用价值。具有制作成本低，体积小，实用功能多，效果好的特点。可供广大医生在临床心电生理诊疗、出诊、现场急救等使用。
附图说明
图1是本发明实施例的控制电路结构图；
图2是本发明实施例的电路原理图(一)；
图3是本发明实施例的电路原理图(二)；
图4是本发明实施例的电路原理图(三)；
图5是本发明实施例的电路原理图(四)；
图6是本发明实施例的电源电路的电路原理图；
图7是本发明实施例的键盘控制和对应的指示灯电源电路原理图。
图8是本发明实施例的面板调节和控制电路；
具体实施方式
实施例：具有心电临护功能的程控心脏生理起搏/刺激仪包括壳体，电源电路，连接于人体的输入、输出导线和控制电路。
图1是控制电路的结构图，包含可对连接于人体的导线输入的人体心电信号进行放大处理的前置放大电路1，对前置放大电路1的输出进行50Hz衰减处理的陷波电路2；还包括对陷波电路2的一路输出信号进行滤波处理的低通滤波放大电路3，对低通滤波放大电路3的输出进行信号处理的一阶积分和微分电路4，对积分和微分电路4的输出进行增益调节的增益控制电路5，对增益控制电路5的输出信号进行整形的比较电路6，对比较电路6的输出进行光电隔离处理的光电耦合电路7，接收光电耦合电路7的输出的心率音指示装置8，接收光电耦合电路7的输出的单片机电路9，与单片机电路9的一路输出联接的超音频振荡电路10，对振荡电路10的输出进行升压、整流处理的升压整流电路11，接收升压整流电路11输出和接收单片机电路9的另一个输出端输出的刺激脉冲的整形放大电路12，接收整形放大电路12的输出并对外输出工作刺激脉冲的输出端口13。还包含有对陷波电路2另一路输出进行滤波处理的低通滤波放大电路14，使低通滤波放大电路14的输出同步的电平调零电路15，对电平调零电路15的输出进行模拟量、数字量转换的A/D转换电路16，对A/D转换电路16的输出进行显示处理的显示单片机电路17，与单片机电路17相接的数据显示电路18。
图2是本发明一种具体实施方式的电路原理图的一部分，它包含了前置放大电路1，陷波电路2，低通滤波放大电路3，一阶积分和微分电路4，增益控制电路5，比较电路6，光电耦合电路7，心率音指示装置8，还包含有低通滤波放大电路14，电平调零电路15。图2中，连接于人体的输入导线，经插座J101的1、2脚对前置放大电路1输入人体的心电图(ECG)信号。前置放大电路1包含由放大器I101(AD620)，电阻R101、R108、R109，电容C101、C102，转换开关K101构成的前置放大器和运算放大器I102A(LF442)，电阻R103、R105，电容C105构成的心电图右脚驱动电路，以及运算放大器I102B构成的屏蔽驱动电路；前置放大器的电容C101、C102构成防止射频干扰电路，转换开关K101为信号取自心内/心外的增益控制开关；心电图右脚驱动电路用于防止输入端引入的50～60Hz信号干扰，屏蔽电路用于防止联接于人体的导线窜入的干扰；本级增益为225(心外)/30(心内)。陷波电路2由运算放大器I103A(LF444)、电阻R112～R115，C109～C111和电位器W101构成，它对运算放大电路1的输出信号中的50Hz频率信号做进一步衰减处理，陷波点由W101控制，衰减量可达23dB。低通滤波放大电路3包含运算放大器I104A(LM324)构成的低通滤波放大器，它主要用来滤除陷波电路2输出信号的高频成份，增益在2～10倍。一阶积分和微分电路4包含电阻R138、电容C122构成的积分电路和电容C123、电阻R131构成的微分电路，它主要用来滤除低通滤波放大电路3输出信号中的杂波。运算放大器I104B构成带负反馈的增益控制电路5，主要用来做整机增益调节，其增益控制在2～10倍。比较电路6包含运算放大器I104C、I104D构成的比较器，它由I103C将增益控制电路5的输出信号转换成尖峰双向脉冲信号，再经二极管D101整流形成单向正脉冲信号，再经I103D比较形成负向脉冲(人体感知信号)输出。光电耦合器I105(G0103)构成光电耦合电路7，它将I103D输出的人体感知信号光电隔离后输出给单片机电路9的INT脚，同时输出至心率声音指示装置8。心率声音指示装置8包含三极管V101、蜂鸣器101构成的心率声音指示电路。接收陷波电路2另一路输出信号的低通滤波放大电路14，包含运算放大器I103B构成的反相放大器，I103C构成的上限频率为100Hz的低通滤波器。电平调零电路15包含运算放大器I103D、电阻R126，电容C118及电位器W104构成的调零放大器。调零放大器的输出接至A/D转换电路16(参见图5)。
图3是本发明一种具体实施方式的单片机电路9的电路原理图。单片机电路9包含单片机I201(89C51)、地址锁存器I202(74HC373)、EPROM芯片I203(27C128)构成的单片机工作单元，掩膜编程ROM微处理器I204(82C55)、I205(81C55)、插座J201构成的扩展并行接口，反相器I208B(7406)构成的整机复位电路，以及经插座J203联接的拨盘电路。本实施例中，通过插座J201还接有一个按键式键盘电路，参见图7，两种输入方式电路可根据习惯选择使用。
图4是本发明一种具体实施方式的包含了超音频振荡电路10，升压整流电路11，对刺激脉冲进行整形的整形放大电路12和输出端口13的电路原理图。图4中，超音频振荡电路10的构成包含对单片机电路9输出的时钟信号进行分频处理的计数器I210(74HC393)，接收计数器I210的输出信号并受单片机电路9的启动信号控制的超音频脉冲发生器I211(74HC02)，三极管V202、V203组成的推挽振荡电路；它通过推挽电路输出交变的超音频信号。升压整流电路11包含升压变压器T201，二极管D201～D204、D205～D208构成的二路桥式整流滤波电路；升压整流电路11输出+10V、+50V二路电源，由心内/心外转换开关K201(参见图8)选择输出。整形放大电路12包含二个结构相同的脉冲整形放大器，一个是三极管V401，光耦合器I401构成的光电隔离电路与三极管V402～V405构成的整形放大器；另一个是三极管V406，光耦合器I402构成的光电隔离电路与三极管V407～V410构成的整形放大器；单片机电路9输出的刺激脉冲经V401、I401构成光电隔离电路耦合到V402的基极，它与经V402集电极引入的升压整流电路11的输出信号(参见图8)迭加后，经三极管V403、V404、V405放大后，由V405集电极输出工作刺激脉冲；另一个整形放大器的工作原理与其相同。二路工作刺激脉冲经J402插座构成的输出端口13，由输出导管电极引至人体。
图5是本发明一种具体实施方式的包含了A/D转换电路16，显示单片机电路17的电路原理图。图5中A/D转换电路由A/D转换器I504(AD0804)构成，显示单片机电路17包含单片机I501(89C51)、地址锁存器I502(74HC373)，ERROM芯片I503(6264)构成的单片机工作单元以及运算放大器I505A(74HC04)、I505B构成的复位电路。显示电路18包含液晶显示器LCD(MGLS-24064)，与液晶显示器相接的由-12V工作电源和电位器W501构成的亮度调节器(参见图8)、三极管V501构成的背光源电路(参见图8)。
图6是本发明一种具体实施方式的电源电路的电路原理图，它采用直流6V可充电电池供电，电源电路包含运算放大器I301A(LM2904)，三极管V301、V302构成的+5V工作电源，I303(MAX764)构成的-12V工作电源，I302(MAX765)构成的-5V工作电源。
图7是本发明一种具体实施方式的输入键盘控制和对立的键盘指示灯显示电路。它经过J205插座与单片机电路9的J201插座相接，构成单片机电路9的按键式输入键盘。
工作原理：连接于人体的输入导线把人体感应信号送入前置放大电路1，通过前置放大，陷波处理后；一路输出经低通滤波放大电路14、调零电路15、A/D转换电路16、送入显示单片机电路17、由显示单片机电路17对显示电路18的液晶显示器输出人体的心电信号，它可以对人体的心电图表现情况进行实时显示、监测。另一路输出经低通滤波放大电路3、一阶积分和微分电路4、增益控制电路5、比较电路6、光电耦合电路7后，输出与人体心率音同步的电脉冲信号，该信号一方面输出到心率音指示装置8，由蜂鸣器发出与心率音同步的声音指示，另一方面输出到单片机电路9。操作者可根据显示器显示的人体心电图表现情况，通过键盘或拨盘电路和数码管显示，对单片机电路9进行功能选择、参数设定，确认。单片机电路9根据所定的功能、参数，输出对应的基础刺激脉冲，并启动超音频振荡电路工作，超音频振荡电路的输出经升压整流后与基础刺激脉冲经整形放大电路的迭加、整形后输出工作刺激脉冲，图5中单片机电路9输出二路基础刺激脉冲，最后输出也为二路工作刺激脉冲，它是为DVA双腔起搏而设置的，对于一般的VVI、AAI、VAT等功能则只需一路工作刺激脉冲即可。整个刺激工作过程中，操作者可以通过显示器实时地观察到人体的心率变化情况，可根据显示的心电图表现情况干预工作过程。
Claims (2)
1、具有心电监护功能的心脏生理起搏/程控刺激仪，包括壳体、电源电路，连接于人体的输入导线、输出导管电极和控制电路；其特征在于：所述的控制电路包含可对连接于人体的输入导线引入的人体心电信号进行放大处理的前置放大电路(1)，对前置放大电路(1)的输出进行50Hz衰减处理的陷波电路(2)；还包括对陷波电路(2)的一路输出信号进行滤波处理的工作单元低通滤波放大电路(3)，对工作单元低通滤波放大电路(3)的输出进行信号频带处理的一阶积分和微分电路(4)，对一阶积分和微分电路(4)的输出进行增益调节的增益控制电路(5)，对增益控制电路(5)的输出信号进行整形的比较电路(6)，对比较电路(6)的输出进行光电隔离处理的光电耦合电路(7)，接收光电耦合电路(7)的输出的心率音指示装置(8)，接收光电耦合电路(7)的输出的单片机电路(9)；还包含有与单片机电路(9)的一个输出端联接的超音频振荡电路(10)，对超音频振荡电路(10)的输出进行升压、整流处理的升压整流电路(11)，接收升压整流电路(11)输出和接收单片机电路(9)的另一个输出端输出的刺激脉冲的整形放大电路(12)，接收整形放大电路(12)的输出并对外输出工作刺激脉冲的输出端口(13)；还包含有对陷波电路(2)另一路输出进行滤波处理的显示单元低通滤波放大电路(14)，使显示单元低通滤波放大电路(14)的输出同步的电平调零电路(15)，对电平调零电路(15)的输出进行模拟量、数字量转换的A/D转换电路(16)，对A/D转换电路(16)的输出进行显示处理的显示单片机电路(17)，接收显示单片机电路(17)输出的显示数据的显示电路(18)。
2、根据权利要求1所述的具有心电监护功能的心脏生理起搏/程控刺激仪，其特征在于：所述的前置放大电路(1)包含放大器(I101)构成的前置放大器和运算放大器(I102A)构成的防50～60Hz干扰的心电图右脚驱动电路，以及运算放大器(I102B)构成的屏蔽驱动电路；所述的陷波电路(2)包含运算放大器(I103A)构成的陷波器；所述的工作单元低通滤波放大电路(3)包含运算放大器(I104A)构成的低通滤波放大器；所述的一阶积分和微分电路(4)包含电阻(R138)、电容(C122)构成的积分电路和电容(C123)、电阻(R131)构成的微分电路；所述的增益控制电路(5)包含运算放大(I104B)构成的带负反馈的增益控制器；所述的比较电路(6)包含运算放大器(I104C、I104D)构成的整形比较放大器；光电耦合电路(7)包含光电耦合器(I105)；心率音指示装置(8)包含蜂鸣器(F101)，三极管(V101)构成的声响电路；所述的单片机电路(9)包含单片机(I201)、地址锁存器(I202)、EPROM芯片(I203)构成的单片机工作单元以及并口扩展器(I204、I205)、插座(J201)构成的扩展并行接口，运算放大器(I208B)构成的整机复位电路和经插座(J203)连接的拨盘电路；所述的超音频振荡电路(10)包含对单片机电路(9)输出的时钟信号进行分频处理的分频器(I210)，接收分频器(I210)的输出信号并受单片机电路(9)的启动信号控制的超音频脉冲发生器(I211)，以及三极管(V201、V202)构成的推挽电路；所述的升压整流电路(11)包含升压变压器(T201)以及接在其次级的二个桥式整流、滤波电路；所述的整形放大电路(12)包含三极管(V401)、光电耦合器(I401)构成的对单片机电路(9)输出信号进行耦合的光电隔离器，以及三极管(V402～404)构成的脉冲整形放大器；所述的输出端口(13)包含插座(J401)和导管电极；所述的显示单元低通滤波放大电路(14)包含运算放大器(I103B、I103C)构成的低通滤波放大器；所述的电平调零电路(15)包含运算放大器(I103D)构成的电平调零放大器；所述的A/D转换电路(16)由A/D转换器(I504)构成；所述的显示单片机电路(17)包含单片机(I501)、地址锁存器(I502)、EPROM芯片(I503)构成的单片机工作单元以及运算放大器(I505A、I505B)构成的复位电路；所述的显示电路(18)包含液晶显示器，与液晶显示器相接的由-12V工作电源和电位器(W501)构成的亮度调节器、三极管(V501)构成的背光源电路。
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Owner name: SHENZHEN CITY ZHONGDIAN SHENMAN MEDICAL DEVICE SCI Free format text: FORMER OWNER: GUIZHOU PROVINCE PEOPLE S HOSPITAL Effective date: 20090515 |
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Effective date of registration: 20090515 Address after: Shenzhen City, Nanshan District Nanyou second industrial district 210 building seven floor, zip code: 518000 Patentee after: Shenzhen Zhong Shen Mai medical appliance technology Co., Ltd. Address before: No. 52 East City Road, Guizhou, Guiyang: 550002 Co-patentee before: Guizhou Institute of cardiovascular diseases Patentee before: Guizhou People's Hospital |
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Granted publication date: 20040505 Termination date: 20150811 |
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