CN203861220U - 贴附式心电记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种贴附式心电记录仪，包括心电电极、控制开关、电池、心电信号放大模块、MCU控制模块、存储模块、LED显示模块和电源管理模块，由电池通过电源管理模块分别向各个模块供电，存储模块内的信息通过有线连接或无线发送传输至外部接收装置，所述的心电电极、心电信号放大模块、MCU控制模块和存储模块顺次电连接，同时，MCU控制模块还与控制开关和LED显示模块相连，心电信号放大模块产生的心电信号通过MCU控制模块控制LED显示模块。本实用新型呈微型化、舒适化，可以长时间贴附于人体体表，实现采集、记录、存储、传输心电图的功能，使用方便；标记心电图中的R波和T波的出现时间间隔，可避免单纯检测R波或者T波带来的误差。

Description

贴附式心电记录仪

技术领域

本实用新型涉及一种贴附式心电记录仪，用于医疗器械领域。

背景技术

临床心电图的记录分析是全面了解人体心脏生理和病理状态的重要方法。而心电图记录时间短，不明原因、偶然发作、不易捕捉的异常心脏事件难以被有效地记录，对于心脏疾病的早期预防、疑难病症的诊治难度加大。

随着微电子、超大规模集成电路、微型传感器、微型供能装置、微型存储器等技术的快速发展，记录临床心电图的医疗仪器设备趋于微型化、便携式、长时程化。

贴附式心电记录仪是指将心电电极、心电导联线、心电放大、滤波、采集、AD转换、数据存储、数据分析、数据发射传输、供能等元器件集成于一个密封的微型装置，可以长时间贴附于人体体表，实现采集、记录、分析、存储、传输心电图的功能。

在心电记录装置使用期间，为了不影响用户从事正常的工作和生活，心电记录装置需要微型化、便携式、舒适化。同时，在长时间的心电记录过程中，需要确保装置始终处于正常工作状态。用户需要方便快速知晓任何系统故障或安装启动错误，以便及时对检测装置进行调整、重新操作、复位或联系技术服务人员，避免浪费检测时间。

考虑到体积、重量和功耗等因素，动态心电图系统等仪器使用的液晶显示方法不能应用于此类微型化的记录装置。心电记录仪处于正常工作状态可明显判断,成为一个急需解决的问题。

此外，现阶段已知的贴附式心电记录仪，大都只选择R-R间期，QRS波宽度和主波方向及ST段变化作为识别心电波形异常的特征参数，由于所选特征参数较少，可能造成心电波异常的漏测。此外现有的心电检测设备对R波的识别采用硬件或软件的单一手段，故R波检测的可靠性有待商榷。

对R波和T波两个最具有代表性的波形同时进行监测，提高了异常心电波检测的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种使用方便，易于携带，并可以显示工作状态的贴附式心电记录仪。

本实用新型的目地通过下述方案实现：一种贴附式心电记录仪，包括心电电极、控制开关、电池、心电信号放大模块、MCU控制模块、存储模块、LED显示模块和电源管理模块，由电池通过电源管理模块分别向各个模块供电，存储模块内的信息可通过有线连接或无线发送传输至外部接收装置，其中，所述的心电电极、心电信号放大模块、MCU控制模块和存储模块顺次电连接，同时，MCU控制模块还与控制开关和LED显示模块相连，心电信号放大模块产生的心电信号可以通过MCU控制模块控制LED显示模块。

通过心电电极与人体体表接触，心肌发生激动过程中所产生的微弱生物电会通过心电电极传送到心电信号放大模块；控制开关方便用户输入指令，便于操作；心电信号放大模块，对心电电极传送的心电信号进行运算放大和滤波；MCU控制模块根据检测到的控制开关输入信息，进入不同的工作模式；正常工作模式下，MCU控制模块利用内置的AD转换模块对心电信号进行AD转换，得到数字化的心电数据，之后存储到存储模块中；在标记功能模式下，MCU控制模块使用R波检测算法对心电数据进行处理，标记一定时间段内输入存储模块的心电数据，方便医生或用户查找，并在检测到R波后把高电平信号发送给LED显示模块，转化成直观的光信号，方便用户对R波和T波进行实时检测；在暂停模式下，MCU模块停止向存储模块写入数据，并通过LED显示模块提醒用户心电记录仪处于暂停模式。

在上述方案的基础上，所述的LED显示模块由LED显示驱动电路、工作指示灯和暂停指示灯组成，其中，工作指示灯通过LED显示驱动电路与MCU控制模块相连，暂停指示灯直接与MCU控制模块相连。

在上述方案的基础上，所述的工作指示灯和暂停指示灯为颜色不同的微型超高亮度单色发光二极管。

工作指示灯和暂停指示灯采用不同的颜色，方便区分。

在上述方案的基础上，所述的LED显示驱动电路由工作指示灯、NPN型三极管和PNP型三极管、第一电阻至第六电阻、模拟开关组成，其中，

GPIO1～3为MCU控制模块的GPIO口，ECG IN为经过心电信号放大模块放大的心电信号输入端，模拟开关一端与心电信号输入端ECG IN相连，另一端分别与NPN型三极管基极和第二电阻的一端相连，NPN型三极管集电极分别与PNP型三极管基极和第一电阻相连，NPN型三极管发射极接地，第二电阻的另一端与PNP型三极管集电极相连，PNP型三极管发射极与工作指示灯相连，第一电阻为PNP型三极管分压电阻，GPIO1分别与第一电阻和工作指示灯另一端相连；

GPIO1为LED显示驱动电路提供高电平和驱动电流，用于点亮工作指示灯，在GPIO1处于高电平时，LED显示驱动电路正常工作，由模拟开关控制NPN型三极管的通断，NPN型三极管和PNP型三极管以及第一电阻组成复合三极管，NPN型三极管的通断对应PNP型三极管的通断，PNP型三极管的通断对应工作指示灯的亮灭；

MCU控制模块通过GPIO2～3选择模拟开关通道，使电路接入对应第三至第六电阻，当接入适当的电阻阻值时，心电信号输入端ECG IN输入的心电信号通过复合三极管放大后，随心电信号强弱控制工作指示灯的亮灭；

MCU控制模块通过GPIO2～3选择模拟开关通道，切换是否通过工作指示灯显示心电信号放大模块产生的心电信号；并通过NPN型三极管和PNP型三极管组成的复合放大电路，进一步放大心电信号。

工作指示灯和暂停指示灯分工合作，根据其不同的亮灭组合，可以显示多种不同的工作状态；MCU控制模块通过控制LED显示驱动电路，切换是否工作，通过工作指示灯显示心电信号放大模块产生的心电信号。

在上述方案的基础上，所述的存储模块包括存储卡。

存储卡是目前较为常用的便携设备的独立存储介质，其体积小，容量大，且易于更换或取出。

心电数据由存储模块有线连接或无线传输至外部系统接收装置时，暂停指示灯会按照某一固定频率闪烁，以显示系统处于正常数据传输状态。

本实用新型的有益之处是：本实用新型呈微型化、便携式、舒适化，可以长时间贴附于人体体表，实现采集、记录、存储、传输心电图的功能，使用方便；有效记录偶发性异常心脏事件，可以实时显示用户的心脏节律；显示系统工作状态，确保系统处于正常工作状态；根据标记心电图中的R波和T波的出现时间间隔进行时域检测，从而判别R波及T波信号正常与否，可避免单纯检测R波或者T波带来的误差。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的LED显示驱动电路的电路原理图；

图中标号说明：

1——心电电极；                2——心电信号放大模块；

3——MCU控制模块；            4——存储模块；

5——控制开关；

6——LED显示模块；            61——LED显示驱动电路

D1——工作显示灯；             D2——暂停显示灯；

7——电池；                    8——电源管理模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

请参阅图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的LED显示驱动电路的电路原理图：

如图1所示，一种贴附式心电记录仪，包括心电电极1、控制开关5、电池7、心电信号放大模块2、MCU控制模块3、存储模块4、LED显示模块和电源管理模块8，由电池7通过电源管理模块8分别向各个模块供电，存储模块4内的信息通过有线连接或无线发送传输至外部接收装置，其中，所述的心电电极1、心电信号放大模块2、MCU控制模块3和存储模块4顺次电连接，同时，MCU控制模块3还与控制开关5和LED显示模块6相连，心电信号放大模块2产生的心电信号通过MCU控制模块3控制LED显示模块6。

本实用新型中，所述的MCU控制模块3选用一款内置12位AD转换模块和SPI接口模块的产品。

心电信号放大模块2对心电电极1传送的心电信号进行运算放大和滤波；经过1000倍的放大后，微弱的心电信号会放大到适合AD转换的幅值；经过0.5Hz～40Hz的带通滤波后，有效的心电信号得以保留，噪声将被滤除。

控制开关采用小型轻触式开关，用户可通过长按、短按或两者的组合输入指令。

电池7采用了一款容量为550mAh的一次性锂亚电池，可供系统正常工作28天以上。

电源管理模块8中采用一款输出电压为2.8V，最大输出电流为150mA的LDO(Low Dropout Regulator)作为稳压器件。

在上述方案的基础上，所述的LED显示模块6由LED显示驱动电路61、工作指示灯D1和暂停指示灯D2组成，其中，工作指示灯D1通过LED显示驱动电路61与MCU控制模块3相连，暂停指示灯D2直接与MCU控制模块3相连。

在上述方案的基础上，所述的工作指示灯D1和暂停指示灯D2为颜色不同的单色发光二极管。

工作指示灯D1和暂停指示灯D2分别采用了红、黄两种颜色的微型超高亮度单色发光二极管。

在上述方案的基础上，所述的存储模块4包括存储卡。

存储卡采用了2GByte容量的TF卡，理论上可以存储76天的心电数据。MCU控制模块3和TF卡通过SPI接口通信。

如图2所示，所述的LED显示驱动电路61由工作指示灯D1、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2、第一电阻至第六电阻R1至R6、模拟开关S1组成，其中，

GPIO1～3为MCU控制模块3的GPIO口，ECG IN为经过心电信号放大模块2放大的心电信号输入端，模拟开关S1一端与心电信号输入端ECG IN相连，另一端分别与NPN型三极管Q1基极和第二电阻R2的一端相连，NPN型三极管Q1集电极分别与PNP型三极管Q2基极和第一电阻R1相连，NPN型三极管Q1发射极接地，第二电阻R2的另一端与PNP型三极管Q2集电极相连，PNP型三极管Q2发射极与工作指示灯D1相连，第一电阻R1为PNP型三极管Q2分压电阻，GPIO1分别与第一电阻R1和工作指示灯D1另一端相连；

GPIO1为LED显示驱动电路61提供高电平和驱动电流，用于点亮工作指示灯D1，在GPIO1处于高电平时，LED显示驱动电路61正常工作，由模拟开关S1控制NPN型三极管Q1的通断，NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2以及第一电阻R1组成复合三极管，NPN型三极管Q1的通断对应PNP型三极管Q2的通断，PNP型三极管Q2的通断对应工作指示灯D1的亮灭；

MCU控制模块3通过GPIO2～3选择模拟开关S1通道，使电路接入对应第三至第六电阻R3～R6，当接入适当的电阻阻值时，心电信号输入端ECG IN输入的心电信号通过复合三极管放大后，随心电信号强弱控制工作指示灯D1的亮灭。

GPIO1的状态由用户和MCU控制模块3控制。经过心电信号放大模块2放大后的心电波形约有1V左右的幅值。受到个体差异、贴附效果等因素的影响，幅值的大小会略有差别。MCU控制模块通过算法处理，计算得到合适的模拟开关S1接入电阻阻值，通过GPIO2～3选择对应的模拟开关S1通道，从而选择对应的电阻。第三电阻至第六电阻R3～R6和R2组成的分压电路，可以决定NPN型三极管Q1的通断。NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2以及电阻R1组成复合三极管。NPN型三极管Q1的通断与发光二极管D1的亮灭有对应关系。

心电波形一般在R波处具有最高的幅值，在T波处具有中等大小的幅值，其他时候幅值较小。R波波形传入LED显示驱动电路61时，NPN型三极管Q1会处于完全导通状态，工作指示灯D1被点亮。T波波形传入LED显示驱动电路61时，NPN型三极管Q1会处于半导通状态，流过工作指示灯D1的电流小于R波的情形，此时工作指示灯D1被点亮，但亮度较低。其他时间段，心电信号输入端ECG IN处的电压较低，NPN型三极管Q1处于截止状态，工作指示灯D1不发光。

本实用新型提供所述的贴附式心电记录仪的使用方法，至少包括下述步骤：

第一，按住控制开关至工作指示灯D1亮起后松开，设为短按；按住控制开关至工作指示灯D1亮起，再至工作指示灯D1熄灭，最后暂停指示灯D2亮起后松开，设为长按；其中，

开机：将贴附式心电记录仪贴附至检测部位后，按住控制开关2-3秒至工作指示灯D1灯亮松开，系统开机启动成功，记录心电数据，工作指示灯D1闪烁至少3次后熄灭；

开机自检：正常开机后，系统对存储模块的进行功能检测，若存储模块功能正常，系统正常运行，若存储模块功能不正常时，工作指示灯D1常亮提醒用户，此时按住控制开关2-3秒，工作指示灯D1熄灭，系统自动关机；

标记功能：开机状态下，短按控制开关，启动标记功能，标记功能将会标记按键按下后至少20s时间段内的心电数据，同时工作指示灯D1在检测到R波和T波时均会亮启闪烁，且R波时比T波时亮度更高；

启动暂停功能：开机状态下，长按控制开关，暂停功能启动，暂停记录心电数据，且暂停指示灯D2每间隔2-3秒闪烁一次；

退出暂停功能：暂停状态下，长按控制开关，退出暂停功能，系统再次运行，记录心电数据；

关机：开机状态、R波检测状态或暂停状态下，按照预设顺序长按、短按控制开关来关闭系统，最后一次按住控制开关直至工作指示灯D1和暂停指示灯D2同时亮起，松开控制开关，工作指示灯D1和暂停指示灯D2同时熄灭，关机成功，停止记录心电数据。

心电数据由存储模块4有线连接或无线传输至外部系统接收装置时，暂停指示灯D2会按照某一固定频率闪烁，以显示系统处于正常数据传输状态。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种贴附式心电记录仪，包括心电电极（1）、控制开关（5）、电池（7）、心电信号放大模块（2）、MCU控制模块（3）、存储模块（4）、LED显示模块（6）和电源管理模块（8），由电池（7）通过电源管理模块（8）分别向各个模块供电，存储模块（4）内的信息通过有线连接或无线发送传输至外部接收装置，其特征在于：所述的心电电极（1）、心电信号放大模块（2）、MCU控制模块（3）和存储模块（4）顺次电连接，同时，MCU控制模块（3）还与控制开关（5）和LED显示模块（6）相连，心电信号放大模块（2）产生的心电信号通过MCU控制模块（3）控制LED显示模块（6）。

2.根据权利要求1所述的贴附式心电记录仪，其特征在于：所述的LED显示模块（6）由LED显示驱动电路（61）、工作指示灯（D1）和暂停指示灯（D2）组成，其中，工作指示灯（D1）通过LED显示驱动电路（61）与MCU控制模块（3）相连，暂停指示灯（D2）直接与MCU控制模块（3）相连。

3.根据权利要求2所述的贴附式心电记录仪，其特征在于：所述的工作指示灯（D1）和暂停指示灯（D2）为颜色不同的单色发光二极管。

4.根据权利要求2所述的贴附式心电记录仪，其特征在于：所述的LED显示驱动电路（61）由工作指示灯（D1）、NPN型三极管（Q1）和PNP型三极管（Q2）、第一电阻至第六电阻（R1至R6）、模拟开关（S1）组成，其中，

GPIO1～3为MCU控制模块（3）的GPIO口，ECG IN为经过心电信号放大模块（2）放大的心电信号输入端，模拟开关（S1）一端与心电信号输入端ECG IN相连，另一端分别与NPN型三极管（Q1）基极和第二电阻（R2）的一端相连，NPN型三极管（Q1）集电极分别与PNP型三极管（Q2）基极和第一电阻（R1）相连，NPN型三极管（Q1）发射极接地，第二电阻（R2）的另一端与PNP型三极管（Q2）集电极相连，PNP型三极管（Q2）发射极与工作指示灯（D1）相连，第一电阻（R1）为PNP型三极管（Q2）分压电阻，GPIO1分别与第一电阻（R1）和工作指示灯（D1）另一端相连；

GPIO1为LED显示驱动电路（61）提供高电平和驱动电流，用于点亮工作指示灯（D1），在GPIO1处于高电平时，LED显示驱动电路（61）正常工作，由模拟开关（S1）控制NPN型三极管（Q1）的通断，NPN型三极管（Q1）和PNP型三极管（Q2）以及第一电阻（R1）组成复合三极管，NPN型三极管（Q1）的通断对应PNP型三极管（Q2）的通断，PNP型三极管（Q2）的通断对应工作指示灯（D1）的亮灭； 

MCU控制模块（3）通过GPIO2～3选择模拟开关（S1）通道，使电路接入对应第三至第六电阻（R3至R6），当接入适当的电阻阻值时，心电信号输入端ECG IN输入的心电信号通过复合三极管放大后，随心电信号强弱控制工作指示灯（D1）的亮灭。

5.根据权利要求1所述的贴附式心电记录仪，其特征在于：所述的存储模块（4）包括存储卡。