CN202553930U

CN202553930U - 小型室性心动过速检测装置

Info

Publication number: CN202553930U
Application number: CN2012202236195U
Authority: CN
Inventors: 陆宏伟
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2022-05-18

Abstract

本实用新型涉及一种小型室性心动过速检测装置，包括有源心电电极、能够与所述有源心电电极通信的处理装置，有源心电电极贴在人体心脏附近，采集心电信号经过调整转换后，通过接口电路送入处理装置中进行检测处理，送出状态信号，功耗低、可靠性高、体积小，能够完成心电采集、处理、自动检测和数据存储以及实现室性心动过速的实时监护，可用于室性心动过速的快速精确检测。

Description

小型室性心动过速检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种医疗器械，特别涉及一种超小型室性心动过速检测装置。

背景技术

心脏猝死(Sudden Cardiac Death, SCD)是指心脏症状开始后一小时内发生的死亡，绝大多数由心室纤颤(Ventricular Fibrillation, VF)或持续性室性心动过速(Ventricular Tachycardia, VT)恶化为VF所致。室性心动过速是指起源于希氏束分叉处以下的3—5个以上宽大畸形QRS波组成的心动过速。室速的临床症状轻重视发作时心室率、持续时间、基础心脏病变和心功能状况不同而异。非持续性室速（发作时间短于30秒，能自行终止）的患者通常无症状，持续性室速（发作时间超过30秒，需药物或电复律始能终止）常伴有明显血流动力学障碍与心肌缺血。美国每年约40~50万人患此种心律失常，在中国，虽无准确统计数字，但绝对数肯定不止这些。由于VT、VF往往无先兆症状而突然发作，迅速危及生命，故多失去有利的抢救时机。Luna等报道的157例心脏猝死中，生前的Holter记录表明，原发性心室纤颤为8％，室性心动过速演变为VF占62％，扭转型室性心动过速13％，过缓性心律失常17％。绝大多数VT，是由于心肌及传导径路发生折返所致。这种折返为微小折返，是诱发VT及VF的原因。室性心动过速演变为心室纤颤的平均时间为96秒。可见室性心动过速常演变为VF，导致心脏猝死。如能在第一时间检测到室性心动过速并作出积极治疗，可大大降低心脏猝死的发生。

尽管已经研发出各类的室性心动过速检测装置，如现有的监护仪也带有室性心动过速自动检测及报警功能，但在实际应用中，由于设备较大，携带不便，所以小型化、低功耗是室性心动过速检测装置的发展方向。

发明内容

本实用新型是针对现在室性心动过速检测装置不便携带的问题，提出了一种小型室性心动过速检测装置，体积小巧，方便携带。

本实用新型的技术方案为：一种小型室性心动过速检测装置，包括有源心电电极、能够与所述有源心电电极通信的处理装置，有源心电电极贴在人体心脏附近，所述有源心电电极包括心电传感器、放大器、滤波器、模数转换模块、发送接口电路和第一供电电路，心电传感器测量采集患者的心电信号，送放大滤波器后经过模数转换模块送发送接口电路输出到处理装置，第一供电电路给有源心电电极的各个电路供电，所述处理装置包括接收接口电路、参考心电模块、室性心动过速检测模块、显示模块、存储模块、报警模块和第二供电电路，接收接口电路接收的有源心电电极输出的信号和参考心电模块的信号都送室性心动过速检测模块，室性心动过速检测模块经过比较处理信号后将数据分别送显示模块、存储模块和声与光报警电路，第二供电电路给处理装置的各个电路供电。

所述放大器与滤波器包括放大电路和滤波电路，所述滤波电路包括带通滤波器和陷波滤波器，两个滤波器前后连接，连接的先后顺序不限，带通滤波器采用无限增益多路反馈型滤波电路除直流和高频，所述陷波滤波电路选用带双T网络的有源滤波器滤除工频信号。

所述发送接口电路和接收接口电路采用屏蔽电缆连接。

所述报警模块包括声报警模块和光报警模块。

所述室性心动过速检测模块采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，所述模数转换模块可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471芯片。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型小型室性心动过速检测装置，功能强、功耗低、可靠性高，整个系统体积小巧，实现了便携式要求，能够完成心电采集、处理、自动检测和数据存储，还能实现室性心动过速的实时监护，有利于室性心动过速检测走入家庭。

附图说明

图1为本实用新型小型室性心动过速检测装置结构示意框图；

图2为本实用新型小型室性心动过速检测装置中放大器电路图；

图3为本实用新型小型室性心动过速检测装置中带通滤波器电路图；

图4为本实用新型小型室性心动过速检测装置中陷波滤波器电路图；

图5为本实用新型小型室性心动过速检测装置中室性心动过速检测模块的芯片示意图；

图6为本实用新型小型室性心动过速检测装置中声报警模块电路图；

图7为本实用新型小型室性心动过速检测装置中光报警模块电路图。

具体实施方式

如图1所示超小型室性心动过速检测装置结构示意框图，包括有源心电电极、能够与所述有源心电电极通信的处理装置，有源心电电极贴在人体心脏附近，采集心电信号经过调整转换后，通过接口电路送入处理装置中进行检测处理，送出状态信号。

所述有源心电电极能够贴在人体表面，通常可佩戴在患者的胸部或背部，其包括心电传感器、放大滤波器、模数转换模块、发送接口电路和第一供电电路。所述心电传感器用于测量采集患者的心电信号，由于心电是微弱的电信号，所以必须对所述心电传感器采集到的心电信号进行放大。所述放大器如图2所示，其中运放OP2177为浮地端，另一个运放OP2177为右腿驱动电路，AD8221/0为差分放大器。放大电路连接在所述心电传感器的输出端，用于对心电传感器采集到的心电信号进行差分采样，本实施例中，采样率为250，采样分辨率为12Bits，带宽为25-100Hz，初级放大倍数为20倍。滤波电路连接在放大电路的输出端，用于滤除直流、高频干扰与工频信号。该滤波电路包括带通滤波器和陷波滤波器，两者连接的先后顺序不限，也就是说可以先由带通滤波器滤除直流和高频，再由陷波滤波器滤除工频；也可先由陷波滤波器滤除50Hz工频后再进行带通滤波。所述带通滤波器与所述心电传感器输出端连接且用于滤除直流和高频干扰，其带通滤波器电路如图3所示，该带通滤波器采用无限增益多路反馈型滤波电路。它是由一个理论上具有无限增益运算放大器赋以多路反馈构成的滤波电路，由单一运算放大器构成的无限增益多路反馈二阶带通滤波电路的基本结构。无限增益多路反馈型滤波电路由于没有正反馈，故稳定性高。放大器采用TI公司的LM324，四运放的一路。所述带通滤波器的相关参数为：

通带增益

中心频率

品质因素

所述陷波滤波器连接于该带通滤波器输出端且用于滤除工频信号，其陷波滤波器电路如图4所示。该电路是带双T网络的有源滤波器，其传递函数：

其中

与以往双T型陷波器不同的是，该电路引入放大器U2形成正反馈，以减小阻带宽度，使得阻带中心频率附近两边的幅值增大。R1、R2、C1、C2的值可由中心频率f0确定。

，当f0=50 Hz时，C和R分别取O．068μF和47 kΩ；f0=100 Hz时，C和R分别取O．068μF和24 kΩ。

所述模数转换模块连接在所述滤波器的输出端，用于将滤波后的信号进行模数转换以获得数字化心电信号。该模数转换模块可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471来实现，该芯片具有一个12位A/D，可以直接实现心电信号的数字化处理。

所述发送接口电路用于发送所述数字心电信号，其与所述模数转换模块连接，可采用MSP430-1471的RS232接口。所述第一供电电路用于向所述心电传感器、放大器、滤波器、模数转换模块和发送接口电路供电，其可采用电池供电。

所述处理装置包括接收接口电路、参考心电模块、室性心动过速检测模块、显示模块、存储模块、声光报警模块和第二供电电路。所述接收接口电路用于接收所述发送接口电路发送的数字心电信号，该发送接口电路和接收接口电路采用屏蔽电缆连接。所述参考心电模块用于提供消除心电干扰所需的参考信号。所述室性心动过速检测模块同时与所述参考心电模块和所述接收接口电路连接，其用于消除接入的数字心电信号中的干扰成分，其根据自适应算法将所述接收接口电路接收的数字心电信号和所述参考心电模块所接入的参考心音信号予以处理，以消除所述数字心电信号中的干扰成分。如图5所示室性心动过速检测模块的芯片示意图，该室性心动过速检测模块采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，该芯片具有强大的数据处理功能，可以轻松完成自适应心电噪声消除算法等复杂计算，接收接口电路接收到的数字心电信号送入ADSP-BF518F芯片的主输入端，而由参考心电模块接入的参考心音信号送入ADSP-BF518F芯片的参考输入端。由于初始心电信号由胸部表面皮肤采集，该初始心电信号混有肌电信号等很多干扰，心电信号和干扰之间的频谱有很大范围的重叠，使用普通滤波方法不能有效地将它消除。因此，ADSP-BF518F芯片采用MLMS算法滤除心电干扰成分，即若采集的心电信号为：　　

（1）

其中，为信号中心电成分的采集值；为通过体壁传来的心电成分；

为主输入端的随机噪声。而参考输入端接入的心电信号是从心尖部位采集的，为：　

　　　　　　（2）

其中，

为心电参考信号采集值；

为参考信号中的噪声。

如果

，和

为互不相关的，且它们与

，也不相关，由此可得到自适应消噪声器的基本方程为：

（3）

确定的方程由采用的自适应算法而定。采用MLMS算法，其递推方程为

（4）

（5）

（6）

式中

为j时刻的自适应权矢量。设它为p阶矢量，设

而

为自适应滤波器的输入信号矢量，为：

。

在所述室性心动过速检测模块中，心电信号滤除了干扰之后，采用概率密度函数法，根据心电信号相空间重构后两点间距离的概率密度函数曲线形状并提取特征参数，利用特征参数

可精确检测室性心动过速。

所述显示模块与所述室性心动过速检测模块连接，用于实时显示消除了干扰的数字心电信号以便进行心电监测。所述存储模块与所述室性心动过速检测模块连接，其用于存储消除了干扰的数字心电信号，该存储模块包括能够存储信息的SD卡。所述第二供电电路用于向所述接收接口电路、室性心动过速检测模块和显示模块供电，其可采用电池供电，由于ADSP-BF518F芯片等采用3.3V的电压，而两节AA电池提供的电压为2.4V，所以供电电路设置了升压电路，例如，采用凌特公司的Mc34063，输出电压为3.3V。为简化图示，图1中所示的第二供电电路与各部件的连线未示出。

所述报警模块包括声报警模块和光报警模块，声报警模块电路如图6所示，光报警模块电路见图7所示。

此外，所述处理装置还设置有用于供用户操作的心电监控按键以及与该心电监控按键连接且根据按键信号将滤除了干扰成分的心电信号或由所述接收接口电路接入的心电信号提供给所述显示模块的切换模块等。

综上所述，本实用新型所述超小型室性心动过速检测装置采用低功耗小型化的电路处理心电数据，其电路功能强、功耗低、可靠性高，并采用概率密度函数法，根据心电信号相空间重构后两点间距离的概率密度函数曲线形状并提取特征参数

，利用特征参数可精确检测室性心动过速。整个系统体积非常小巧，实现了便携的要求，能够完成心电采集、处理、室性心动过速的自动检测、数据存储，以及实现室性心动过速的实时监护与报警。

Claims

1.一种小型室性心动过速检测装置，其特征在于，包括有源心电电极、能够与所述有源心电电极通信的处理装置，有源心电电极贴在人体心脏附近，所述有源心电电极包括心电传感器、放大器、滤波器、模数转换模块、发送接口电路和第一供电电路，心电传感器测量采集患者的心电信号，送放大滤波器后经过模数转换模块送发送接口电路输出到处理装置，第一供电电路给有源心电电极的各个电路供电，所述处理装置包括接收接口电路、参考心电模块、室性心动过速检测模块、显示模块、存储模块、报警模块和第二供电电路，接收接口电路接收的有源心电电极输出的信号和参考心电模块的信号都送室性心动过速检测模块，室性心动过速检测模块经过比较处理信号后将数据分别送显示模块、存储模块和声与光报警电路，第二供电电路给处理装置的各个电路供电。

2.根据权利要求1所述小型室性心动过速检测装置，其特征在于，所述放大器与滤波器包括放大电路和滤波电路，所述滤波电路包括带通滤波器和陷波滤波器，两个滤波器前后连接，连接的先后顺序不限，带通滤波器采用无限增益多路反馈型滤波电路除直流和高频，所述陷波滤波电路选用带双T网络的有源滤波器滤除工频信号。

3.根据权利要求1所述小型室性心动过速检测装置，其特征在于，所述发送接口电路和接收接口电路采用屏蔽电缆连接。

4.根据权利要求1所述小型室性心动过速检测装置，其特征在于，所述报警模块包括声报警模块和光报警模块。

5.根据权利要求1所述小型室性心动过速检测装置，其特征在于，所述室性心动过速检测模块采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，所述模数转换模块可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471芯片。