CN218832774U - 一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，包括Holter模块和胸腹传感带模块；所述Holter模块主要由MCU电路、心电采集电路、LCD显示电路、SD卡存储电路和第一蓝牙电路组成；所述胸腹传感带模块主要由胸腹传感带、AD转换电路、第二蓝牙电路、锂电池及充电电路组成；所述MCU电路通过所述第一蓝牙电路将检测指令发送给所述胸腹传感带；所述胸腹传感带的检测数据由所述第二蓝牙电路传送给所述MCU电路，实现Holter模块和胸腹传感带模块的蓝牙通信；所述锂电池用于给所述传感带供电，通过所述充电电路给所述锂电池充电；本实用新型佩戴更加便捷舒适，实现睡眠动态心电监测系统的小型化便捷化，适合初筛。

Description

一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统

技术领域

本实用新型涉及监测设备技术领域，特别地是一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统。

背景技术

如今社会，心脏病已成为危害人类健康的主要疾病。动态心电图可全面反映心脏的健康状况,成为诊断心脏疾病最常见和直接的手段之一。动态心电图(DynamicElectrocardio graph DCG)，又称Holter,是由美国物理学家Morman.J,Holter实用新型。是长程、动态的记录心电信息。动态心电图检查不影响人的学习、工作和生活，记录的是一个人24小时正常生活时的心电图，因此具有安全、方便、无痛苦、易于接受到特点，特别适合身体虚弱，不宜过多活动的心脏病患者。传统的Holter主要由MCU控制电路，心电采集电路，SD卡存储电路，液晶显示电路，导联线等组成。MCU负责系统工作的控制，数据处理和传输。心电采集电路负责心电信号的采集，然后传输给MCU进行处理。SD卡存储电路负责对Holter数据进行存储，可以随时插拔进行历史数据的读取。液晶显示电路对数据进行显示和操作指令的提示，方便使用者查看当前状态并进行下一步操作。导联线连接心电采集电路和人体，辅助进行心电信号的采集。

多导睡眠监测(Polysomnography，PSG)是诊断睡眠打鼾(睡眠呼吸暂停低通气综合征，OSAHS)最重要的检查。通过夜间连续的呼吸、动脉血氧饱和度、脑电图、心电图、心率等指标的监测，可以了解打鼾者有无呼吸暂停、暂停的次数、暂停的时间、发生暂停时最低动脉血氧值及对身体健康影响的程度，是国际公认的诊断睡眠呼吸暂停低通气综合征的金标准。多导睡眠监测仪是最常用的睡眠监测手段，是诊断打鼾最重要的检查，是国际公认的诊断睡眠呼吸暂停低通气综合征的金标准。

传统的多导睡眠监测仪主要由输入部、放大器、滤波器及计算机记录分析系统组成。输入部包括电极/感受器、导线、接线盒、遮蔽电缆和电极选择板等，是PSG的触手，负责采集信号。电极或感受器直接连接于人体不同部位，采集到的生物信号通过导线输入接线盒，接线盒的另一端连接于放大器。放大器是PSG的核心，通过改变增益或灵敏度来改变输入或输出信号的波幅(电压)，但不会导致信号失真，让微弱的声电信号变得容易捕捉。而滤波器作为频率选择装置，其主要作用是选择性去除或降低某些不理想频率信号的振幅，限制记录频率之外的信号输入，使各频道能够记录到真正需要的生理信号。通过这些装置，身体的信号被采集处理，转输入计算机记录分析系统，成为我们能够判读的数据。在胸腹部信号采集时通常使用胸腹传感带，将呼吸引起的弹性带张力变化转化为生物电感信号，从而采集记录人体呼吸规律的变化。但是传统的多导睡眠监测仪占体积大，医院设备较少，所以无法大规模使用，不适合初筛。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可佩戴更加便捷舒适，实现睡眠动态心电监测系统的小型化便捷化，适合初筛的基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统。

本实用新型通过以下技术方案实现的：

一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，包括Holter模块和胸腹传感带模块；其中：所述Holter模块主要由MCU电路、心电采集电路、LCD显示电路、SD卡存储电路和第一蓝牙电路组成；所述胸腹传感带模块主要由胸腹传感带、AD转换电路、第二蓝牙电路、锂电池及充电电路组成；所述MCU电路通过所述第一蓝牙电路将检测指令发送给所述胸腹传感带；所述胸腹传感带的检测数据由所述第二蓝牙电路传送给所述MCU电路，实现Holter模块和胸腹传感带模块的蓝牙通信；所述锂电池用于给所述传感带供电，通过所述充电电路给所述锂电池充电。

进一步地，所述MCU电路采用STM32F103RCT6芯片；所述STM32F103RCT6芯片包括48KB SRAM、256KB FLASH、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器、3个SPI、2个IIC、5个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口及51个通用IO口；所述MCU电路通过SPI1与所述心电采集电路相连，接收心电采集信号；通过SPI2与所述第一蓝牙电路相连，接收所述胸腹传感带的信号；通过SDIO与所述SD卡存储电路相连，存储或提取心电、传感器数据；通过SPI3与所述LCD显示电路相连，显示实时状态或操作。

进一步地，所述心电采集电路采用ADS1294RIZXGR芯片；所述ADS1294RIZXGR芯片包括多通道同步采样24位模数转换器，可编程增益放大器、内部基准以及板载振荡器。

进一步地，所述LCD显示电路采用1.1寸OLED屏幕作为参数显示模块。

进一步地，所述SD卡存储电路采用CARD1TF-107芯片。

进一步地，所述第一蓝牙电路采用BLUENRG-132芯片；所述BLUENRG-132包括160KB的编程闪存、24KB的静态RAM存储器、SPI、UART、I2C标准通信接口外设。

进一步地，所述AD转换电路采用ADS1255IDB芯片；所述ADS1255IDB芯片将所述胸腹传感带的阻值变化转换后发送给所述第二蓝牙电路，由所述第二蓝牙电路传送给所述MCU电路。

进一步地，所述充电电路采用ADP5062充电芯片。

本实用新型的有益效果：

传统的Holter主要由MCU控制电路，心电采集电路，SD卡存储电路，液晶显示电路，导联线等组成。只能实现心电信号的采集处理存储显示等。传统的多导睡眠监测仪占体积大，医院设备较少，所以无法大规模使用，不适合初筛。本实用新型将二者相结合，本实用新型在Holter模块中新增第一蓝牙电路实现与胸腹传感带的通信，读取胸腹传感带采集的数据，从而实现心电和睡眠的同时监测。且本实用新型更加小型化便捷化，适合初筛。传统的在多导睡眠监测仪配备的胸腹传感带需要外部线束连接，与MCU主板进行胸腹电感信号的采集和传输。本实用新型中在胸腹传感带新增第二蓝牙电路，锂电池以及充电电路。使胸腹传感带具备无线通讯功能，无需再外接线束。MCU电路通过蓝牙将检测指令发送给胸腹传感带，胸腹传感带检测数据由蓝牙形式传送给MCU电路，由锂电池给胸腹传感带供电，通过充电电路给锂电池充电。实现Holter模块和胸腹传感带模块的蓝牙通信，使胸腹传感带具备无线通讯功能，无需再外接线束，更加舒适便捷。

附图说明

图1为本实用新型实施例Holter模块的结构框架示意图；

图2为本实用新型实施例胸腹传感带模块的结构框架示意图；

图3为本实用新型实施例心电采集电路图；

图4为本实用新型实施例LCD显示电路图；

图5为本实用新型实施例SD卡存储电路图；

图6为本实用新型实施例第一蓝牙电路图；

图7为本实用新型实施例第二蓝牙电路图；

图8为本实用新型实施例AD转换电路图；

图9为本实用新型实施例充电电路图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此以本实用新型的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此以本实用新型的示意性实施例及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1和图2所示，一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，包括Holter模块和胸腹传感带模块；其中：所述Holter模块主要由MCU电路、心电采集电路、LCD显示电路、SD卡存储电路和第一蓝牙电路组成；所述胸腹传感带模块主要由胸腹传感带、AD转换电路、第二蓝牙电路、锂电池及充电电路组成；所述MCU电路通过所述第一蓝牙电路将检测指令发送给所述胸腹传感带；所述胸腹传感带的检测数据由所述第二蓝牙电路传送给所述MCU电路，实现Holter模块和胸腹传感带模块的蓝牙通信；所述锂电池用于给所述传感带供电，通过所述充电电路给所述锂电池充电。

具体的，本实施例方案中，MCU电路选择STM32F103RCT6芯片，它拥有48KB SRAM、256KB FLASH、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器(共12个通道)、3个SPI、2个IIC、5个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口及51个通用IO口。该芯片较为常用且性价比较高。在本实用新型中，MCU通过SPI1与心电采集电路相连，接收心电采集信号，通过SPI2与蓝牙电路相连，接收胸腹传感带的信号，通过SDIO与SD卡相连，存储或提取心电、传感器数据，通过SPI3与LCD相连，显示实时状态或操作。

参照图3，具体的，本实施例方案中，心电采集电路选择ADS1294RIZXGR芯片拥有多通道同步采样24位模数转换器(ADC)，内置有可编程增益放大器(PGA)、内部基准以及板载振荡器，包含医疗心电图(ECG)应用中通常所需的全部功能。且具有更小的尺寸、显著降低的功耗和整体成本开发可扩展的医疗仪器系统。

参照图4，具体的，本实施例方案中，LCD显示电路选用1.1寸OLED屏幕来作为参数显示模块。OLED显示屏是利用有机电自发光二极管制成的显示屏，因为其具备自发光有机电激发光二极管，不需背光源、视角广、对比度高、厚度薄、反应速度快、使用温度范围广、构造及制程较简单等优点，目前在便携式设备中使用越来越广泛。本实用新型中选用的OLED屏幕的分辨率为96*96，其屏幕需要12V的背压，我们采用美信(MAXIM)公司的DC/DC升压芯片Max1605。

参照图5，具体的，本实施例方案中，SD卡存储电路中，动态心电血压监测需要采集24小时动态心电数据，所需存储空间较大，所以采用SD卡作为存储介质为最佳选择方案。SD卡(SecureDigitalMemoryCard)是一种基于Nand Flash的新一代存储器，由日本的松下公司、东芝公司和SanDisk公司共同开发的，满足数据存储的安全性、容量、性能和使用环境等各方面的需求，具有容量大、体积小、数据传输快、安全性能好等优点，是许多便携式设备理想的外部存储介质。

参照图6，具体的，本实施例方案中，第一蓝牙电路选择BLUENRG-132芯片，BLUENRG-132扩展了屡获殊荣的BlueNRG网络处理器的功能，可以使用嵌入Cortex M0以运行用户应用程序代码。BLUENRG-132包括160kB的编程闪存，24kB的静态RAM存储器(保留)(两个12kB bank)和SPI，UART，I2C标准通信接口外设。它还具有多功能定时器，看门狗，RTC和DMA控制器。ADC可以与模拟传感器接口，并读取集成电池的测量值电压传感器。数字滤波器可用于处理PDM流。BLUENRG-132具有与BlueNRG无线电相同的出色RF性能，并且集成了效率的DC-DC转换器保持相同的超低功耗特性。在本实用新型中Holter和胸腹传感带部分均有此电路，两蓝牙电路通讯进行数据传输。

参照图8，具体的，本实施例方案中，AD转换电路选择ADS1255IDB芯片，ADS1255是德州仪器(TI)Burr-Brown产品线推出针对工业应用、具有业界最高性能的模数转换器(ADC[1-3]其由模拟多路开关(MUX)、输入缓冲器(BUF)、可编程增益放大器(PGA)、四阶Δ-∑调制器再加一个可编程数字滤波器组成，完美组合了一流的无噪声精度，数据速率以及多种功能，为设计人员提供了全套高精度测量解决方案，非常适用于包括科学仪器、工艺控制、医疗设备与秤重设备等要求苛刻的工业应用领域。在本实用新型中，使用ADS1255IDB芯片将胸腹传感带的阻值变化转换后发送给蓝牙，由蓝牙传送给MCU。

参照图9，具体的，本实施例方案中，锂电池充电电路选择亚德诺(ADI)公司的ADP5062充电芯片，ADP5062芯片适用于对单元锂离子或锂聚合物电池充电，适合多种便携式应用。具有诸多优点：

(1)输入电压范围在4.0V到6.7V，最高耐受20V电压，此耐受压可以缓解断开和连接瞬间的USB总线尖峰问题。本设计中采用USB进行充电，充电电压为5V。当采用专用充电器时，最高可以向电池提供1.3A充电电流。

(2)ADP5062芯片在线性充电输出和电池间集成了内部FET，此特性可以提供电池隔离，让系统在电池没有电或者没有电池的情况下也可以供电，此时直接通过USB电源进行功能的执行。

(3)此芯片可以兼容USB 3.0以及USB电池充电规范1.2。可以通过汽车车载充电器、壁式充电器或者USB主机端口的mini USB的VBUS引脚进行充电。

(4)ADP5062含有三个工厂的可编程数字输入/输出引脚，可以为不同的系统提供最大的灵活性。这些数字输入输出引脚允许一些特殊的组合，例如输入电流限制、充电电流限制、充电使能/禁用以及专用中断输出引脚。

本实用新型与现有技术相比，传统的Holter主要由MCU控制电路，心电采集电路，SD卡存储电路，液晶显示电路，导联线等组成。只能实现心电信号的采集处理存储显示等。传统的多导睡眠监测仪占体积大，医院设备较少，所以无法大规模使用，不适合初筛。本实用新型将二者相结合，本实用新型在Holter模块中新增第一蓝牙电路实现与胸腹传感带的通信，读取胸腹传感带采集的数据，从而实现心电和睡眠的同时监测。且本实用新型更加小型化便捷化，适合初筛。传统的在多导睡眠监测仪配备的胸腹传感带需要外部线束连接，与MCU主板进行胸腹电感信号的采集和传输。本实用新型中在胸腹传感带新增第二蓝牙电路，锂电池以及充电电路。使胸腹传感带具备无线通讯功能，无需再外接线束。MCU电路通过蓝牙将检测指令发送给胸腹传感带，胸腹传感带检测数据由蓝牙形式传送给MCU电路，由锂电池给胸腹传感带供电，通过充电电路给锂电池充电。实现Holter模块和胸腹传感带模块的蓝牙通信，使胸腹传感带具备无线通讯功能，无需再外接线束，更加舒适便捷。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，包括Holter模块和胸腹传感带模块；其特征在于：所述Holter模块主要由MCU电路、心电采集电路、LCD显示电路、SD卡存储电路和第一蓝牙电路组成；所述胸腹传感带模块主要由胸腹传感带、AD转换电路、第二蓝牙电路、锂电池及充电电路组成；所述MCU电路通过所述第一蓝牙电路将检测指令发送给所述胸腹传感带；所述胸腹传感带的检测数据由所述第二蓝牙电路传送给所述MCU电路，实现Holter模块和胸腹传感带模块的蓝牙通信；所述锂电池用于给所述传感带供电，通过所述充电电路给所述锂电池充电。

2.根据权利要求1所述的一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，其特征在于：所述MCU电路采用STM32F103RCT6芯片；所述STM32F103RCT6芯片包括48KB SRAM、256KB FLASH、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器、3个SPI、2个IIC、5个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口及51个通用IO口；所述MCU电路通过SPI1与所述心电采集电路相连，接收心电采集信号；通过SPI2与所述第一蓝牙电路相连，接收所述胸腹传感带的信号；通过SDIO与所述SD卡存储电路相连，存储或提取心电、传感器数据；通过SPI3与所述LCD显示电路相连，显示实时状态或操作。

3.根据权利要求1所述的一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，其特征在于：所述心电采集电路采用ADS1294RIZXGR芯片；所述ADS1294RIZXGR芯片包括多通道同步采样24位模数转换器，可编程增益放大器、内部基准以及板载振荡器。

4.根据权利要求1所述的一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，其特征在于：所述LCD显示电路采用1.1寸OLED屏幕作为参数显示模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，其特征在于：所述SD卡存储电路采用CARD1TF-107芯片。

6.根据权利要求1所述的一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，其特征在于：所述第一蓝牙电路采用BLUENRG-132芯片；所述BLUENRG-132包括160KB的编程闪存、24KB的静态RAM存储器、SPI、UART、I2C标准通信接口外设。

7.根据权利要求1所述的一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，其特征在于：所述AD转换电路采用ADS1255IDB芯片；所述ADS1255IDB芯片将所述胸腹传感带的阻值变化转换后发送给所述第二蓝牙电路，由所述第二蓝牙电路传送给所述MCU电路。

8.根据权利要求1所述的一种基于呼吸带的睡眠动态心电监测系统，其特征在于：所述充电电路采用ADP5062充电芯片。

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