CN203935180U - 心电信号采集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种心电信号采集器，旨在解决现有技术功耗小，读取速度快，难以长时间测量的心电信号的不足。它包括装有电路板的外壳，外壳上设有与下述心电信号采集前端模块相连接的心电信号导联线、按键和指示灯窗口；电路板中的控制电路包括一低功耗单片机和分别与该单片机信号连接的心电信号采集前端模块、一蓝牙4.0(BLE)模块和一带U盘读取数据功能的TF卡模块；它可供人们用于长时间进行监护和测量心电信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种医疗器械，尤其是一种心电图监测仪器。
背景技术
目前带数据传输功能的心电信号采集器主要使用两种方式，即有线和无线的方式。有线方式对于家庭医疗和远程监护使用起来非常不便。而无线的方式大都使用的是蓝牙2.1的技术，不是BLE协议，其缺点是功耗大，不适合电池供电的系统进行长时间的监护。并且，目前已有的心电信号采集器功能单一，大都不具有呼吸信号检测功能，不能用于呼吸监护。
目前带有存储功能的心电信号采集器的数据读取方式主要有两种，一种通过USB接口或串口自定义协议，在PC端使用软件读出数据。另一种是需要读数时拔出TF卡或SD卡，通过读卡器读取数据。通过USB接口或串口读取数据的缺点是读取速度慢，特别是读取上百兆大数据时其缺点尤为突出；拔出TF卡或SD卡的方式虽然解决了读取速度慢的问题，但它的缺点是需要使用者多配一个读卡器，并且TF卡或SD卡被拔插次数多了以后很容易出故障。
目前市场上的心电信号采集器，其采集前端大都采用分离元件组成的形式，它包括输入缓冲电路、差分放大、滤波电路、AD转换电路等。这种分离元件的采集前端缺点是体积大，功耗大，更容易出故障。
发明内容
本实用新型的目的是克服的上述现有技术的缺陷，而提供一种功耗小，读取速度快，用电池供电的可以长时间进行监护和测量的心电信号采集器
为了实现上述的目的，可以采用以下的技术方案.本方案的心电信号采集器包括：
一采集器外壳，该采集器外壳包括相互扣合在一起的上壳和下壳，在该采集器外壳内装有一电路板，在下壳的侧面上设有与该电路板中的控制电路之心电采集前端模块信号连接的心电信号导联线，在上壳的顶面上设有一个与控制电路连接的按键和指示灯窗口；
上述电路板中的控制电路包括一低功耗单片机和分别与该单片机信号连接的心电信号采集前端模块、一蓝牙4.0(B L E)模块和一带U盘读取数据功能的TF卡模块；其中，
上述的心电采集前端模块为一可完成人体生物电的采集、放大、模数转换和呼吸检测的单芯片集成模块；
上述的带U盘读取数据功能的TF卡模块包括读卡器芯片、USB插座、USB插入感应电路、晶振、读卡器芯片供电开关电路、TF卡供电开关电路和TF卡卡座；其中，
USB插座通过一条USB连线活动的插入PC的插口中，它包括4条引出线，2号线和3号线分别与读卡器芯片的DM接口、DP接口连接，4号线接地；
USB插入感应电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1的前端与USB插座中的1号线相接，电阻R2的末端接地，电阻R1和电阻R2的连接点与USB SENS线连接；
晶振的两端分别与读卡器芯片的X1接口、X0接口连接；
读卡器芯片供电开关电路包括MOS管Q1和MOS管Q2、电阻R1和电阻R2，其中，MOS管Q1为增强型P沟道MOS管，其D极与读卡器芯片的AVDD接口连接，S极与USB插座的1号线相接，G极与耗尽型N沟道的MOS管Q2的D极相接，MOS管Q2的S极接地，MOS管Q2的G极与电阻R4串接后与PWR UDISK线相接，电阻R3的两端分别与USB插座的1号线及MOS管Q1的G极并接；
TF卡供电开关电路包括增强型P沟道MOS管Q3和电阻R5，MOS管Q3的D极与TF卡卡座的4号接口相接，其S极与3.3V电源VDD3V3线相接，其G极与电阻R5串接后与PWR SD线相接；
TF卡卡座包括12个接口，其中2号、3号、5号和7号接口分别与SPISS0线、MOSI0线、SPICLK0线和MISO0线相接，而SPISS0线、MOSI0线、SPICLK0线和MISO0线又分别与读卡器芯片的DATA3、SDCMD、CIRL0和DATA0接口相接，TF卡卡座中的1号线和8号线分别与读卡器芯片的DATA2和DATA1连接，其6号、9号和10号线接地；
读卡器芯片完成将TF卡转变成U盘的功能，USB插入感应电路给低功耗单片机提供USB是否插入PC的信号，读卡器芯片供电开关电路完成开通和切断读卡器芯片的电压，TF卡卡座用来插入TF卡；
低功耗单片机包括低功耗单片机芯片和与其连接的晶振；
蓝牙4.0(BLE)模块采用BLE协议，它包括蓝牙电源开关电路、蓝牙4.0(BLE)芯片和蓝牙天线；其中，
蓝牙电源开关电路包括增强型P沟道MOS管Q20，其G极与与电阻R20串接后与低功耗单片机芯片中的ICE_D接口相接，其S极与电源VDD3相接，其D极与蓝牙4.0(BLE)芯片中的DVDD1接口、DVDD2接口及AVDD1接口一AVDD6接口相接；
蓝牙天线的两条接线分别与蓝牙4.0(BLE)芯片中的RF_P接口和RF_N接口相接；
低功耗单片机和蓝牙4.0(BLE)之间采用自定义并口通信模式；蓝牙电源开关电路完成开通和关断蓝牙4.0(BLE)芯片的电源，蓝牙天线为蓝牙发射信号用天线电路；另外还有，
一TF卡，该TF卡可活动的插入TF卡卡座中。
上述的心电信号采集前端模块可采用ADS129X系列芯片或ADAS1000系列芯片；上述的蓝牙4.0(BLE)模块可采用CC254X系列芯片或CC256X系列芯片或CSR8000系列芯片。
进一步地，上述的心电信号导联线是固定在下壳侧壁上且与电路板中的控制电路分别连接的1通道之两条导联线。
更进一步地，在上述的下壳之侧壁上设有一导联线HDMI插口，并且所述的心电信号导联线是一个带HDMI插头的4通道或8通道导联线。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的心电信号采集器对于家用的便携式心电采集器长时间监护成为可能，例如本实用新型的1通道导联线，其连接手机或PC进行连续心电信号检测时平均电流不到3mA，600mAh的锂电池可以连续检测时间可长达8天。
2、本实用新型的心电信号采集器读取TF卡上存储的数据速度快，例如读取1G字节的数据耗时大约只需1分钟。
3、本实用新型的心电信号采集器体积小巧便于携带，单键操作非常简洁。
为了使本实用新型便于理解和更加清晰，下面通过附图和实施例对其作进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例的系统框图。
图2是上述实施例中的“带U盘读取数据功能的TF卡模块”的电路原理图。
图3是上述实施例中的“低功耗单片机和蓝牙4.0(BL E)之间数据传输的电路原理图。
图4是上述实施例中的1通道导联线的心电信号采集器外壳之外观结构示意图。
图5是实施例2中的4通道或8通道导联线的心电信号采集器外壳之外观结构示意图。
具体实施方式
实施例1，参看图1-图4。本实施例的心电信号采集器，它包括：
一采集器外壳K，该采集器外壳K包括相互扣合在一起的上壳K1和下壳K2，在该采集器外壳内装有一电路板(图中未示出)，在下壳K2的侧面上设有与该电路板中的控制电路之心电采集前端模块2信号连接的心电信号导联线18，在上壳K1的顶面上设有一个与控制电路连接的按键19和指示灯窗口20；
上述电路板中的控制电路包括一低功耗单片机3和分别与该单片机3信号连接的心电信号采集前端模块2、一蓝牙4.0(BLE)模块4和一带U盘读取数据功能的TF卡模块5；其中，
上述的心电采集前端模块2为一可完成人体生物电的采集、放大、模数转换和呼吸检测的单芯片集成模块；该模块可采用ADS129X系列芯片或ADAS1000系列芯片；
上述的带U盘读取数据功能的TF卡模块5包括读卡器芯片6、USB插座7、USB插入感应电路8、晶振9、读卡器芯片供电开关电路10、TF卡供电开关电路11和TF卡卡座12；其中，
USB插座7通过一条USB连线(图中未示出)活动的插入PC的插口中，它包括4条引出线，2号线和3号线分别与读卡器芯片6的DM接口、DP接口连接，4号线接地；
USB插入感应电路8包括相互串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1的前端与USB插座7中的1号线相接，电阻R2的末端接地，电阻R1和电阻R2的连接点与USB SENS线连接，USB SENS线的电压是USB插座的1号线5V电压通过电阻R1和电阻R2分压得来的；
晶振9的两端分别与读卡器芯片6的X1接口、X0接口连接；
读卡器芯片供电开关电路10包括MOS管Q1和MOS管Q2、电阻R1和电阻R2，其中，MOS管Q1为增强型P沟道MOS管，其D极与读卡器芯片6的AVDD接口连接，S极与USB插座7的1号线相接，G极与耗尽型N沟道的MOS管Q2的D极相接，MOS管Q2的S极接地，MOS管Q2的G极与电阻R4串接后与PWR UDISK线相接，电阻R3的两端分别与USB插座7的1号线及MOS管Q1的G极并接；
TF卡供电开关电路11包括增强型P沟道MOS管Q3和电阻R5，MOS管Q3的D极与TF卡卡座12的4号接口相接，其S极与电源VDD3V3线相接，其G极与电阻R5串接后与PWR SD线相接；
TF卡卡座12包括12个接口，其中2号、3号、5号和7号接口分别与SPISSO线、MOS10线、SPICLK0线和MISO0线相接，而SPISS0线、MOS10线、SPICLK0线和MISO0线又分别与读卡器芯片6的DATA3、SDCMD、CIRL0和DATA0接口相接，TF卡卡座12中的1号线和8号线分别与读卡器芯片6的DATA2和DATA1连接，其6号、9号和10号线接地；
读卡器芯片6完成将TF卡转变成U盘的功能，USB插入感应电路8给低功耗单片机提供USB是否插入PC的信号，读卡器芯片供电开关电路10完成开通和切断读卡器芯片6的电压，TF卡卡座12用来插入TF卡；
低功耗单片机3包括低功耗单片机芯片13和与其连接的晶振14；
蓝牙4.0(BLE)模块4采用BLE协议，它包括蓝牙电源开关电路15、蓝牙4.0(BLE)芯片16和蓝牙天线17，该模块可采用CC254X系列芯片或CC256X系列芯片或CSR8000系列芯片；其中，
蓝牙电源开关电路15包括增强型P沟道MOS管Q20，其G极与与电阻R20串接后与低功耗单片机芯片13中的ICE_D接口相接，其S极与电源VDD3V3相接，其D极与蓝牙4.0(BLE)芯片16中的DVDD1接口、DVDD2接口及AVDD1接口一AVDD6接口相接；
蓝牙天线17的两条接线分别与蓝牙4.0(BLE)芯片16中的RF_P接口和RF_N接口相接；
低功耗单片机3和蓝牙4.0(BLE)4之间采用自定义并口通信模式；蓝牙电源开关电路15完成开通和关断蓝牙4.0(BLE)芯片的电源，蓝牙天线17为蓝牙发射信号用天线电路；另外还有，
一TF卡(图中未示出)，该TF卡可活动的插入TF卡卡座12中。
如图4所示，上述的心电信号导联线可以是固定在下壳侧壁上且与电路板中的控制电路分别连接的1通道之两条导联线18。
使用时，在采集器外壳K中装入电池，将心电信号导联线18的前端分别固定到人体的相关部位，按压上壳K1顶面上的按键19，在指示灯窗口20中的指示灯可显示本心电信号采集器的工作是否正常。把USB插座7插入P C，当单片机3检测到USB插座7插入感应电路8的USB_SENS为高电平时表示USB插座7已经插入了PC，低功耗单片机3会将SPISS0、MOSI0、SPICLK0、MISO0这4条线设置成高阻状态，释放总线，低功耗单片机3会将PWR_UDisk电平置为高，此时读卡器芯片供电开关电路1O打开电源，读卡器芯片6占用总线开始工作。此时低功耗单片机3将PWR_SD置为低，TF卡供电开关电路11打开电源开关，TF卡供电导通，TF卡处于工作状态。此时PC上会出现一个U盘，PC端可读取U盘上的数据，从而将存储在TF卡里的心电数据快速读出。低功耗单片机3检测到USB_SENS为低电平时表示USB插座7没有插入PC，低功耗单片机3会将PWR_UDisk电平置为低，此时读卡器芯片供电开关电路10关断电源，读卡器芯片6停止工作，释放总线。此时如果低功耗单片机3想在TF卡里写入数据，则可将PISS0、MOSI0、SPICLK0、MISO0这4条线设置成对应的SPI状态，将PWR_SD置为低，TF卡供电开关电路11打开电源，TF卡供电导通，TF卡处于工作状态，此时低功耗单片机3可以将采集的心电数据写入TF卡。
蓝牙4.0(BLE)芯片16通过标记为ICLK的线以下降沿方式向单片机3发出请求，并通过标记为InW/R的线已电平高低方式表示要读数据还是要写数据。当低功耗单片机芯片13检测到ICLK的下降沿后进入中断，然后根据InW/R线上电平确定是发送数据还是接收数据。如果发送数据则将数据放入D0-D7的数据总线上，然后在ICLK上产生一个下降沿通知蓝牙4.0(BLE)芯片16数据已经放好，蓝牙4.0(BLE)芯片16接到通知后读回数据总线上的数据。如果接收数据则将数据总线上的数据读回，然后在ICLK上产生一个下降沿通知蓝牙4.0(BLE)芯片16已经读完数据。
实施例2，本实施例与上述实施例的区别仅仅在于其心电信号导联线的结构不同，如图5所示，其结构是：在所述的下壳K2之侧壁上设有一导联线HDMI插口21，并且所述的心电信号导联线是一个带HDMI插头的4通道或8通道导联线(图中未示出)，该导联线可插在导联线HDMI插口21中，或从插口21中拔出，以方便携带。
其次，在导联线HDMI插口21一侧的采集器外壳K的弯角处设有一凹槽22，在该凹槽22中装有一环圈(图中未示出)，以方便人们外出携带。
以上仅为本实用新型之较佳实施例，但其并不限制本实用新型的实施范围，即不偏离本实用新型的权利要求所作之等同变化与修饰，仍应属于本实用新型之保护范围。
Claims (5)
1.一种心电信号采集器，其特征是包括：
一采集器外壳，该采集器外壳包括相互扣合在一起的上壳和下壳，在该采集器外壳内装有一电路板，在下壳的侧面上设有与该电路板中的控制电路之心电采集前端模块信号连接的心电信号导联线，在上壳的顶面上设有一个与控制电路连接的按键和指示灯窗口；
上述电路板中的控制电路包括一低功耗单片机和分别与该单片机信号连接的心电信号采集前端模块、一蓝牙4.0(B L E)模块和一带U盘读取数据功能的TF卡模块；其中，
上述的心电采集前端模块为一可完成人体生物电的采集、放大、模数转换和呼吸检测的单芯片集成模块；
上述的带U盘读取数据功能的TF卡模块包括读卡器芯片、U S B插座、USB插入感应电路、晶振、读卡器芯片供电开关电路、TF卡供电开关电路和TF卡卡座；其中，
USB插座通过一条USB连线活动的插入PC的插口中，它包括4条引出线，2号线和3号线分别与读卡器芯片6的DM接口、DP接口连接，4号线接地；
USB插入感应电路包括相互串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1的前端与USB插座中的1号线相接，电阻R2的末端接地，电阻R1和电阻R2的连接点与USB SENS线连接；
晶振的两端分别与读卡器芯片的X1接口、X0接口连接；
读卡器芯片供电开关电路10包括MOS管Q1和MOS管Q2、电阻R1和电阻R2，其中，MOS管Q1为增强型P沟道MOS管，其D极与读卡器芯片的AVDD接口连接，S极与USB插座的1号线相接，G极与耗尽型N沟道的MOS管Q2的D极相接，MOS管Q2的S极接地，MOS管Q2的G极与电阻R4串接后与PWR UDISK线相接，电阻R3的两端分别与USB插座的1号线及MOS管Q1的G极并接；
TF卡供电开关电路包括增强型P沟道MOS管Q3和电阻R5，MOS管Q3的D极与TF卡卡座的4号接口相接，其S极与3.3V电源VDD3V3线相接，其G极与电阻R5串接后与PWR SD线相接；
TF卡卡座包括12个接口，其中2号、3号、5号和7号接口分别与SPISS0线、MOS10线、SPICLK0线和MISO0线相接，
而SPISS0线、MOSI0线、SPICLK0线和MISO0线又分别与读卡器芯片的DATA3、SDCMD、CIRL0和DATA0接口相接，TF卡卡座中的1号线和8号线分别与读卡器芯片的DATA2和DATA1连接，其6号、9号和10号线接地；
读卡器芯片完成将TF卡转变成U盘的功能，USB插入感应电路给低功耗单片机提供USB是否插入PC的信号，读卡器芯片供电开关电路完成开通和切断读卡器芯片的电压，TF卡卡座用来插入TF卡；
低功耗单片机包括低功耗单片机芯片和与其连接的晶振；
蓝牙4.0(BLE)模块采用BLE协议，它包括蓝牙电源开关电路、蓝牙4.0(BLE)芯片和蓝牙天线；其中，
蓝牙电源开关电路包括增强型P沟道MOS管Q20，其G极与与电阻R20串接后与低功耗单片机芯片中的ICE_D接口相接，其S极与电源VDD3V3相接，其D极与蓝牙4.0(BLE)芯片中的DVDD1接口、DVDD2J接口及AVDD1接口一AVDD6接口相接；
蓝牙天线的两条接线分别与蓝牙4.0(BLE)芯片中的RF_P接口和RF_N接口相接；
低功耗单片机和蓝牙4.0(BLE)之间采用自定义并口通信模式；蓝牙电源开关电路完成开通和关断蓝牙4.0(BLE)芯片的电源，蓝牙天线为蓝牙发射信号用天线电路；另外还有，
一TF卡，该TF卡可活动的插入TF卡卡座中。
2.根据权利要求1所述的心电信号采集器，其特征是所述的心电信号采集前端模块采用ADS129X系列芯片或ADAS1000系列芯片；所述的蓝牙4.0(BLE)模块可采用CC254X系列芯片或CC256X系列芯片或CSR8000系列芯片。
3.根据权利要求1或2所述的心电信号采集器，其特征是所述的心电信号导联线是固定在下壳侧壁上且与电路板中的控制电路分别连接的1通道之两条导联线。
4.根据权利要求1或2所述的心电信号采集器，其特征是：
在所述的下壳之侧壁上设有一导联线HDMI插口，并且所述的心电信号导联线是一个带HDMI插头的4通道或8通道导联线。
5.根据权利要求4所述的心电信号采集器，其特征是在导联线HDMI插口一侧的采集器外壳的弯角出设有一凹槽，在该凹槽中装有一环圈。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 518000 647, 6405, 6403, 4th floor, building 6, private enterprise science and Technology Park, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: SHENZHEN ZHONGRUIQI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518000, Guangdong, Shenzhen, Nanshan District Taoyuan Street Ping Shan private science and Technology Industrial Park, 1, east of the 4 floor Patentee before: SHENZHEN ZHONGRUIQI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141112 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |