CN1289030C - 袖珍心电图仪 - Google Patents

Abstract

本发明袖珍心电图仪包括机壳、直流电源、微处理器、液晶显示器、存储模块、智能化软件及电路板，依次电性连接的放大器、滤波器、模数转换器，以及与放大器电性连接的时间常数模块、导联电缆；模数转换器、液晶显示器和存储模块均与微处理器电性连接；信号经放大、滤波、模数转换后由智能化软件进行数字滤波、波形识别以及心率计算，并将波形及参数输出至液晶显示器，此外，机壳背面还固定有参比电极、探查电极以及地电极，参比电极与地电极的距离小于探查电极与参比电极的距离，三个电极均与放大器电性连接。如此，采集心电图数据时不会出现定位不准的情况，提高采集时的速度和准确性，再者，体积超小，约为80*35*12mm³。

Description

袖珍心电图仪

【技术领域】

本发明涉及一种医疗检测仪器，尤其是一种袖珍心电图仪。

【技术背景】

心电检测技术依靠自身的不可替代的实用性独立地向前发展，为人类诊断心脏病做出很大的贡献。但是，由于历史的局限使它成为西医等学科中唯一的一门“经验学科”，目前已进入人类各个活动领域：航天、潜水、运动、保健、医疗、科研等，而实现心电检测的设备——心电图仪，则成为仅次于听诊器的一种医疗检测仪器。

心电图仪跨越3个世纪的时空，随着科学技术的发展，不断更新换代，经历过水银毛细管静电计型、弦线电流计型、电子管差动电压放大型、晶体管型、场效应管型、集成电路型、数字化型等发展阶段。世界各大国都有多间专业生产厂，目前流行的型号数以千百计。

实际应用中，医院之类的专业场合使用的心电图仪功能较为完善，尤其适合对病人进行长期的监护。但也存在如下的缺点：

1.为获取各种导联方式的数据，以进一步为病人做出诊断，医生在使用心电图仪为病人检测时，需要依据不同的导联方法做较为复杂的检测布线工作，也即是将多条导联线连接到人体胸部的某些关联部位，但是这种情况不但会导致定位不准，而且也不能迅速地获取心电图的数据。

2.因其构件较为繁杂，尤其需要配合独立的显示器、打印机、外部电源等一起使用，导致其一方面整体体积较为庞大，不便携带，医生不能带着这种仪器外出为病人诊断；另一方面也必然使其成本非常高昂，影响其在普通家庭中普及。

人们生活水平及生活质量的提高，使心电图仪进入家庭成为一种迫切的需求，用户希望在不具备专业知识的条件下，通过这种心电图仪便能够立刻了解被检测者的健康情况，以便采取紧急应对措施。这种情况对于医生在外地执勤时同样适合，不断地将一台笨重的心电图仪搬去出差地点是不现实的，因此，提供一种轻便小巧的微型心电图仪对战伤重休克伤员是否存活的快速正确判断；对住家病人的病情进行检测；对医生即时判断病情，则是一种很实用的方案。

为解决这一问题，中国第00120953.1号专利公开了一种家用心电图机，它的硬件由电极和导联线、高输入阻抗差动放大器、模数转换器A/DC、微处理器、具有掉电保护的存储器(掉电保护RAM、EEPROM或FLASH存储器)、按键，并且采用了液晶显示器、多功能数字输出接口和模拟输出接口。该发明通过集成这些构件形成一个相对较为小型的心电图机，为家庭保健提供了一种先进的手段，使患者可以随时了解自己的心脏的状况，有利于患者的自我保健，捕捉偶发性异常心电信号，为医生的准确诊断提供依据。但是，它却依然存在以下不足：

a.该心电图仪在检测方法上并没有任何创新效果，检测时，与大型心电图仪一样，需要根据不同的导联方式在人体胸部手工定位，依然不能克服上述医院用的大型心电图仪定位不准、不能快速检测的缺点。

b.该心电图仪除了有限地缩小心电图仪的体积外，在功能上并没有实质性的突破，其智能化程度不高，本身不能对所检测的数据做出判断，数据需经过多功能数字输出接口或模拟输出接口输出并送至医院方能得出结论，因此，对于不具备专业知识的家庭用户而言，并不能快速地得出诊断结论。

c.有的病人短暂的发作性心律失常，难以捕捉，就需要对其做长时间监护。限于该心电图仪技术和硬件功能两方面的局限，该心电图仪不具备对病人做长时间监控的功能。病人需要做监护时，需要在医院里占用一台心电图仪，如此，一方面对医院方会造成资源冲突的现象，影响其它病人使用心电图仪；另一方面也会因为病人住院而增加病人的经济负担。

此外，现有心电图仪都固定配置常规12导联系统，实践中保留由右手、左手、左脚不同组合的6个参比点，对正输入端的信号产生6种不同共模抑制干扰和差模放大干扰，形成了：

实践上，心电图诊断的百年无法克服的五大难点，即：右室盲区、难辨P波、假性变化、定位不准，以及标准移动。如此，表达心电变化的敏感性受到限制。

理论上，现在心电图种种学说均脱离电磁场原理的指导，结果司空见惯的4种心电现象至今仍无法解释，被称之为“未解四现象”。即：

1)在心房测得心室波幅远矮于心房波，在心室却测不到心房波；

2)电极若飘浮于房、室腔内，记录不到His束电图；

3)左右心室游离壁心电向量可“综合为一个瞬间向量”，左心室前后游离壁心电向量又不可以“综合为一个瞬间向量”；

4)用最新型号Ensine3000作心内标测时，电极距心内膜1cm左右时图形标准可信，距离＞2cm则会产生明显畸变

【发明内容】

本发明的目的是提供一种体积超小的袖珍心电图仪。

本发明的另一个目的是提供一种能快速采集患者体表心电图信号，提高检测效率且智能化程度高的袖珍心电图仪。

为实现上述目的，本发明采取如下方案：该珍心电图仪包括机壳、直流电源、微处理器、信号处理模块、连接有电极夹的导联电缆、液晶显示器、存储模块、智能化软件以及承载以上各部件的电路板，该直流电源为整机供电；该信号处理模块包括依次电性连接着的放大器、滤波器、模数转换器，还有一时间常数模块放大器电性连接，导联电缆则通过输入孔与放大器电性连接；该模数转换器、液晶显示器和存储模块均与微处理器电性连接；采集后的信号经过信号处理模块中的放大、滤波、模数转换几个步骤的处理后由该智能化软件进行数字滤波、波形识别以及心率计算，并进一步将波形及参数输出至液晶显示器显示，其中，该机壳上还固定装设有参比电极、探查电极以及地电极，参比电极与地电极并置在同一端，并与另一端的探查电极构成三角形排列，且参比电极与地电极之间的距离小于探查电极与参比电极之间的距离，所述三个电极均与放大器进行相应的电性连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：一方面，采集患者心电图数据时不需经过复杂的布置导联线的步骤，也不会出现电极定位不准的情况，提高了采集的心电图数据的速度和准确性；另一方面，采用上述部件所制造出来的心电图仪体积超小，约为80*35*12mm³。

【附图说明】

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的正面示意图；

图3为本发明的背面示意图；

图4为本发明三种导联电线缆的示意图；

图5为本发明智能化软件流程图；

图6为本发明智能化软件的中断子程序的流程图。

【具体实施方式】

请参阅图1至图3，本发明袖珍心电图仪包括机壳1、直流电源(未图示)、采用SOC技术的MSP430微处理器2、信号处理模块3、装有电极夹41的导联电缆4、液晶显示器5、存储模块6、智能化软件7以及承载微处理器2、信号处理模块3、存储模块6的电路板(未图示)。

本发明由直流电源(未图示)为整机供电，直流电源(未图示)采用锂电池(，机壳1背面设一充电插孔11，正面装设有电源指示灯15。为便携直流式检测装置，采取直耦式输入级放大电路设计，电路包括依次电性连接的放大器31、滤波器32、模数转换器33，以及与放大器31电性连接的用以在一定时间内保持所采集信号不失真的时间参数模块34等，多个模块组合成信号处理模块3，省去抗高压电路。心电信号经过上述信号处理模块3放大处理后由模数转换器33接入微处理器2。

放大器31内有三个输入端(未图示)，该导联电缆4通过机壳1的输入孔12分别与放大器31三个输入端(未图示)电性连接；该液晶显示器5、存储模块6均与微处理器2电性连接。

该机壳1采用优质的有机玻璃、塑料等绝缘性能良好的材料，注模而成，并金属镀膜。现有技术中最小型心电图监测仪的体积约为150*90*3.5mm³，本实施例的体积则小于其1/3大小，约为80*35*12mm³。如图2所示，液晶显示器5正面。液晶显示器5的屏幕大小可根据需要而定。

请参考图5，该智能化软件的工作流程包括以下几个步骤：

1)该心电图仪启动时，MSP430微处理器2进行初始化工作；

2)进行LCD初始设置；

3)定时器参数设置为每4毫秒循环一次采集数据。

4)定时器启动，开始收集数据，每隔一定采集时间自动进入一中断子程序71，进行数据处理；

5)判断是否继续记录数据，是则继续处理数据，相反则继续下一步；

6)关闭定时器，整机停止工作。

请再参阅图6，该中断子程序71为数据处理的关键，其主要流程为：

1)心电信号从导联电缆4等进入信号处理模块3，后者将该模拟信号放大、滤波后，由模数转换器33对模拟心电数据进行采集转换，将模拟信号转变为数字信号；

2)进行数字滤波、波形识别，识别心电波形的各种参数；

3、4)此为心电异常报警模块95，其负责将识别的各种参数与内置标准进行比较，判断心电是否异常。如果发现异常，则输出异常信号，并在液晶显示器5上显示，同时进入下一步；如果没有发现异常，则继续下一步；

5)进行心率计算；

6)输出波形及参数至液晶显示器5。

由上述智能软件的工作流程可见，本发明的增加了对心电异常的判断，提高了智能化程度，对于不具备专业知识的家庭用户来说，可快速地掌握自己的身体状况并作出进一步的选择。

此外，该机壳1上还固定装设有参比电极81、探查电极82以及地电极83，参比电极81与地电极82并置在同一端，并与另一端的探查电极83构成三角形排列，且参比电极81和地电极82之间的距离与探查电极83和参比电极之间81的距离之比间于1∶3～1∶15之间，在本实施例中，参比电极81与地电极82相距10mm，探查电极83与参比电极81、地电极82的距离均为70mm。

结合导联电缆4和固定电极，能增加本发明的表达能力，可作6种导联。为了进行多种导联的检测，以获取更多的有用信息，本发明设计多种可配置的新型导联电缆4，以满足不同的实施需要。

1、固定式配置电极：是指各电极相对位置固定在本装置的背面，探查电极83在下端中部、参比电极81和地电极82并置上端，相距1-2cm(本例为1cm，见图3)，省去粘贴电片的时间。

2、并置式配置电极，即将两个电极相距10mm配置，专用于头胸导联的头电极与地电极。

3、单电极配置

4、设计多种新型参比电缆

请参考图4，与此同时，本发明根据其自身原特点设计出下列的导联电缆4，其中，各电缆的一端为三芯插头，由前至后分别为探查电极83连接点a、参比电极连接点b、地电极连接点c，另外一端则均接通用电极夹41。具体如下：

1、请再参阅图4(I)，常规12导联(RLECG)式电缆(称I型电缆)：用红、黄、绿三根单芯单股屏蔽线一端接三芯插头的探查电极83连接点和参比电极81连接点，作中心电站，省去电阻配置，将一根黑色单芯单股屏蔽线一端接三芯插头的地电极连接点。

2、请再参阅图4(II)，头胸导联(HCECG)式电缆(称II型电缆)：用双芯单股屏蔽线一端接三芯插头的参比电极81连接点和地电极82连接点。

3、请再参阅图4(III)，监测电缆(称III型电缆)：用红、黄两根单芯单股屏蔽线一端分别接三芯插头的探查电极83连接点和参比电极81连接点，一根黑色单芯单股屏蔽线一端接三芯插头的地电极82连接点。

现结合上述几种新型导联电缆4及固定电极说明该六种导联的记录方法：

1、记录改良Wilson导联心电图：

1)将I型电缆插入输入孔，将红黄绿黑四个电极分别连接到AR₃、AL₃、HL₃三个部位，构成改良的Wilson导联中心电站，从负端输入；HR₃接地电极连接点作地电极输入。

2)将机壳1背面(见图3)的探查电极83放在Wilson导联相应位置，即可依次获得相应的V₂-V₉，V₁-V_3R16个部位ECG。

2、记录头胸导联(HCECG)：

1)将II型电缆(见图4(II))插入输入孔12，将双电极片置于右前额(或右肩，改良型)则构成HCECG双导的头部双电极；

2)探查电极83放在HCECG 24个采样部位的任一处即可录取相应的HCECG。最少可作一处ECG如判断V₁的宽深Q波是真性异常还是假性异常，如HV₁无Q则为假性异常；亦可依次进行24部位检测，对左右房室病变进行全方位定位诊断。

3、记录活动双极胸导联ECG

1)将本机取垂直位放置，参比电极81与地电极82在上方；

2)探查电极83放在采样位点，即可记录HV₂-HV₉，HV₁-HV_9R测试点相应的双极胸导联心电图，可对左右心室周壁病变(如预激旁路、缺血、梗死等)进行定位。

4、记录监护ECG

将监测电缆(III型电缆)插入输入孔12，参比电极81置于胸骨右沿BR₁位置，探查电极83放在DL₁处谓之MC₁导联，探查电极83放在EL₄处，谓之MC₆导联。

5、记录快速导联ECG

为节约时间，电极可放在胸前任意部位。如果受检对象仍有存活即可实时记录ECG，立即记下存活的诊断，利于抢救。

6、记录心尖(AC)导联ECG：探查电极83安放在心尖部，可记录正相为主ECG，利于心率与心律的判断。

根据不同的需要，根据上述方法对被测对象进行数据采集，便可获得较为丰富的信息，方便作出正确的诊断。

该心电图仪的内存相对较小，不能存贮较大的数据量，因此，本发明增加了对外存的支持，增设一个由微处理器2控制的USB信号输出接口13，使用户可以插上U盘做24小时以上的心电监护，具体监护时间长短由U盘容量决定。

该心电图仪还包括一打印输出接口14，以便将数据输出至纸张。

请再参阅图6，本发明还包括有一报警装置9，与微处理器2电性连接，在该智能化软件7将采集的信号进行波形识别后，在上述中断子程序71的心电异常报警模块95中，即第3、4步骤中，会对心电是否异常进行判别，一旦发现异常，便输出报警信号并在液晶显示器5上显示，报警装置9接收该信号并做出响应。

此外，如图2所示，在机壳1正面液晶显示器5一侧还设置有一定时设置按键17和一声振切换按键18，定时设置按键17直接与微处理器2电性连接，以控制采集信号的时间；声振切换按键18则电性连接于微处理器2与报警装置9之间，便于报警装置9接收报警信号后选择在声音或振动或两种兼有的方式进行报警。

综上所述，本发明具有如下效果：

1、由于将参比电极、探查电极以及地电极固定安装在机壳的背面，并且科学地排列好彼此三个电极之间的距离，提高了定位电极的准确性，不会出现电极定位不准的情况。

2、紧急采集患者心电图数据时，只需要直接将该心电图仪放置在被测者的胸部，不需经过复杂的布置导联线的步骤，亦不需要选点定位，便可在5秒内快速地获得心电图信号，提高了采集心电图数据的速度。

在一些特殊场合，灯火管制、战场或平时意外事故情况下，重休克伤员由于伤势过重往往会失去知觉，对外界毫无反应，但其生命体征是否存在，需要一种特殊的仪器能迅速地监测、判断，本发明的袖珍心电图仪更适合用于这些场合，能为抢救赢得时间。

3、采取SOC技术的MSP430芯片，这种芯片将一些基本的功能集成其中，省略很多中间部件，减少机器占用的物理空间，能生产出大小为80*35*12mm³的心电图仪，约为现有传统最小心电图仪大小(150*90*3.5mm³)的三分之一，形如手机，使本发明显得十分小巧，方便使用，充分扩大心电检测技术的直接应用范围，可在普通家庭中普及，也可在诊治医生与病人之间使用，提高了全民的诊疗水平。

4、由于增加了中断子程序中的心电异常报警模块，使本发明具有较高的智能化程度，用户可在短时间内便可以知道自己的健康状况，并据此作出进一步的处理。

5、表达能力强，多种导联于一身意体上获取心电诊断信息大大增加，其检测范围可根据需要而扩大；一极诊断能力的导联增多。本发明可作6种导联系统心电图检测，包括头胸导联、Wilson胸导联、常规18导联点ECG、活动双极导联以及监护导联，是其它微型心电图仪所未能达到的功能之一，充分说明本实施例不仅仅具备有家用傻瓜型的特点，也适合专业医生针对患者使用，满足医生的工作需要。

6、由于本发明的设计配置了头胸导联，该导联心电图具有排除五大难题的能力，所以本发明也具有了这种能力，克服了心电图诊断百年来的五大难题。

对于“未解四现象”，由于头胸导联临床心电图学是建立在电磁学原理基础上的一门新的临床心电图学分支，它以该原理解释心电图学中遇到的各种问题，本发明的袖珍心电图仪可以记录到所述的His束电图，对于“未解四现象”中的其它三大现象，虽不能记录相关数据，但是，仍可用此原理作合理的解释。

Claims (10)

1、一种袖珍心电图仪，包括机壳、直流电源、微处理器、信号处理模块、连接有电极夹的导联电缆、液晶显示器、存储模块、智能化软件以及承载以上各部件的电路板，该直流电源为整机供电；该信号处理模块包括依次电性连接着的放大器、滤波器、模数转换器，还有一时间常数模块与放大器电性连接，导联电缆则通过输入孔与放大器电性连接；该模数转换器、液晶显示器和存储模块均与微处理器电性连接；采集后的信号经过信号处理模块中的放大、滤波、模数转换几个步骤的处理后由该智能化软件进行数字滤波、波形识别以及心率计算，并进一步将波形及参数输出至液晶显示器显示，其特征在于：所述微处理器为采用SOC技术的微处理器，该机壳上还固定装设有参比电极、探查电极以及地电极，参比电极与地电极并置在同一端，并与另一端的探查电极构成三角形排列，且参比电极与地电极之间的距离小于探查电极与参比电极之间的距离，所述三个电极均与放大器进行相应的电性连接。

2、根据权利要求1所述的袖珍心电图仪，其特征在于：参比电极与地电之间的距离与探查电极与参比电极之间的距离之比为1∶3～1∶15。

3、根据权利要求2所述的袖珍心电图仪，其特征在于：该机壳上装设有一信号输出接口，与微处理器电性连接。

4、根据权利要求3所述的袖珍心电图仪，其特征在于：该信号输出接口为USB接口。

5、根据权利要求2所述的袖珍心电图仪，其特征在于：该机壳上装设有一打印输出接口，与微处理器电性连接。

6、根据权利要求1至5任意一项中所述的袖珍心电图仪，其特征在于：其还包括有报警装置，与微处理器电性连接，该智能化软件将采集的信号进行波形识别后，还包括有一心电异常报警模块，对心电是否异常进行判别，一旦发现异常，便输出至报警装置报警。

7、根据权利要求1至5任意一项中所述的袖珍心电图仪，其特征在于：该心电图仪装设一定时器设置按键，与微处理器电性连接。

8、根据权利要求6所述的袖珍心电图仪，其特征在于：该心电图仪装设一定时器设置按键，与微处理器电性连接。

9、根据权利要求1至5任意一项所述的袖珍心电图仪，其特征在于：该心电图仪装设一声振报警切换按键，电性连接在微处理器与报警装置之间。

10、根据权利要求6所述的袖珍心电图仪，其特征在于：该心电图仪装设一声振报警切换按键，电性连接在微处理器与报警装置之间。

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