CN219480074U - 一种用于检测心输出量的监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于检测心输出量的监测装置，为了避免为监测心输出量而对人体带来不可逆的创伤及可能引起并发症，基于无创式生物阻抗法中的胸部电阻抗法检测心输出量的原理来设计监测装置，主要采用伏安法检测人体的胸部电阻抗；激励电极粘贴于人体上，正弦恒流激励信号生成模块生成50KHz2mArms的正弦恒流信号，由激励电极上注入，通过与检测电极相连的胸部阻抗检测模块进行相应的放大、整流、滤波分离得到初始信号中的直流分量和交流分量，即基础阻抗信号和阻抗变化信号；同步通过ECG检测模块对心电信号进行检测获得心电图，方便对心输出量的情况进行监测观察；通过数字示波器直观观察图形和数据，实时表征方便判断治疗措施的好坏和程度。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗器械的技术领域，具体涉及一种用于检测心输出量的监测装置。
背景技术
心输出量是指心室每分钟的射血量，是表征心血管系统健康状态最重要的参数，是心脏功能及心血管疾病的重要诊断依据。另外，基于心输出量可以辅助计算出许多其他心血管系统参数，因此，心输出量的准确测量在心血管疾病检测和治疗等方面十分关键，具有重要临床意义。
目前，测量心输出量的装置及方法分为有创、微创和无创三大类。有创和微创测量技术均对比人体有损伤，无法持续作用于人体进行长时间连续监测，而且由于其均对人体带来不可逆的创伤及可能引起并发症，不适合常规检测和长期监测。无创测量主要包括脉搏波波形分析法、部分二氧化碳重复呼吸法、生物阻抗法等等。部分二氧化碳重复呼吸法一旦出现混合静脉血C02浓度及肺内分流的情况均有可能对测量结果的准确性造成影响；脉搏波波形分析法的精确度可能受全身血管阻力的影响；生物阻抗法测量的心输出量会随着实验者年龄和体重的变化而变化，且大多数情况下的测量值都稍低于正常范围，但与其他方法相比，阻抗法的优点在于：人体在不同姿势下获得测量结果基本相同，甚至在轻到中度的有氧运动下也具有可接受的重复性。因此本实用新型将提供一款基于胸腔电生物阻抗的监测装置。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于检测心输出量的监测装置。
一种用于检测心输出量的监测装置，包括：检测电极和激励电极，直接粘贴于人体上；正弦恒流激励信号生成模块，生成恒流信号，与激励电极连接，通过激励电极将设定电流频率的电流注入人体；胸阻抗检测模块，与检测电极相连，对检测电极上的电压进行测量，检测得到阻抗信号，包括胸腔的基础阻抗信号和阻抗变化信号；ECG检测模块，检测得到心电信号；单片机控制系统，将得到的阻抗信号和心电信号进行数据处理和采集；数字示波器，与单片机控制系统电连接，储存采集的信号并显示具体数值；所述正弦恒流激励信号生成模块连接有直接数字合成器，由直接数字合成器合成得到设定频率的正弦恒流信号；所述正弦恒流激励信号生成模块、胸阻抗检测模块、ECG检测模块均与单片机控制系统电连接。
其中，所述胸阻抗检测模块包括第一放大电路、第一整流电路、用于信号分离的高通滤波器和低通滤波器以及第二放大电路，通过对信号处理得到信号中的直流分离和交流分量，即基础阻抗信号和阻抗变化信号。
其中，所述ECG检测模块包括前置放大器、后置放大器、带通滤波电路和陷波电路，对心电信号进行除燥和去干扰。
其中，所述直接数字合成器采用AD9850芯片；所述直接数字合成器包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器。
其中，所述激励电极和检测电极均为点状电极。
其中，所述正弦恒流信号为50KHz，2mArms。
其中，所述单片机控制系统采用PICl8F4523芯片。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型为了避免为监测心输出量而对人体带来不可逆的创伤及可能引起并发症，基于无创式生物阻抗法中的胸部电阻抗法检测心输出量的原理来设计监测装置，主要采用伏安法检测人体的胸部电阻抗；激励电极粘贴于人体上，正弦恒流激励信号生成模块生成50KHz2mArms的正弦恒流信号，由粘贴于人体上的激励电极上注入，通过与检测电极相连的胸部阻抗检测模块进行相应的放大、整流、滤波分离得到初始信号中的直流分量和交流分量，即基础阻抗信号和阻抗变化信号；同步通过ECG检测模块对心电信号进行检测获得心电图，方便对心输出量的情况进行监测观察；以此实现心输出量无创、实时的检测，减轻了患者的痛苦和感染的风险；通过数字示波器直观观察图形和数据，可显示的信号包括电压、电流、温度、频率、振动的信号，显示波形数据的同时显示具体数值，实时表征方便判断治疗措施的好坏和程度，以便做进一步的处理，调整治疗方案；使用简单、操作方便，通过点状电极来代替带状电极进行心输出量检测，避免长期使用带状电机导致引发皮炎等症状带来不适感。
附图说明
图1是本实用新型一种用于检测心输出量的监测装置的原理示意图；
图2是本实用新型一种用于检测心输出量的监测装置的检测示意图；
图3是本实用新型胸阻抗检测模块的信号处理示意图；
图4是本实用新型PICl8F4523芯片的引脚图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，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。
如图1和图2所示，一种用于检测心输出量的监测装置，包括：检测电极和激励电极，直接粘贴于人体上；正弦恒流激励信号生成模块，生成恒流信号，与激励电极连接，通过激励电极将设定电流频率的电流注入人体；胸阻抗检测模块，与检测电极相连，对检测电极上的电压进行测量，检测得到阻抗信号，包括胸腔的基础阻抗信号和阻抗变化信号；ECG检测模块，检测得到心电信号；单片机控制系统，将得到的阻抗信号和心电信号进行数据处理和采集；数字示波器，与单片机控制系统电连接，储存采集的信号并显示具体数值；所述正弦恒流激励信号生成模块连接有直接数字合成器，由直接数字合成器合成得到设定频率的正弦恒流信号；所述正弦恒流激励信号生成模块、胸阻抗检测模块、ECG检测模块均与单片机控制系统电连接。本实用新型为了避免为监测心输出量而对人体带来不可逆的创伤及可能引起并发症，基于无创式生物阻抗法中的胸部电阻抗法检测心输出量的原理来设计监测装置，主要采用伏安法检测人体的胸部电阻抗；激励电极粘贴于人体上，正弦恒流激励信号生成模块生成50KHz 2mArms的正弦恒流信号，由粘贴于人体上的激励电极上注入，通过与检测电极相连的胸部阻抗检测模块进行相应的放大、整流、滤波分离得到初始信号中的直流分量和交流分量，即基础阻抗信号和阻抗变化信号；同步通过ECG检测模块对心电信号进行检测获得心电图，方便对心输出量的情况进行监测观察；以此实现心输出量无创、实时的检测，减轻了患者的痛苦和感染的风险；通过数字示波器直观观察图形和数据，可显示的信号包括电压、电流、温度、频率、振动的信号，显示波形数据的同时显示具体数值，实时表征方便判断治疗措施的好坏和程度，以便做进一步的处理，调整治疗方案；使用简单、操作方便，通过点状电极来代替带状电极进行心输出量检测，避免长期使用带状电机导致引发皮炎等症状带来不适感。
监测过程将整个胸廓近似看成一个圆柱形导体，由主动脉和其周围的肌肉与器官等其他组织构成。而在一般情况下，主动脉外围的其他组织的电阻抗被认为是不变的，故在胸部圆柱模型中，只有当通过主动脉的血液发生变化时，才能使得胸部电阻抗的发生相应的改变，因此只需对血液流入主动脉前后的阻抗变化进行检测，就能够完成对每搏输出量或心输出量的无创性检测。
其中，所述胸阻抗检测模块包括第一放大电路、第一整流电路、高通滤波器、低通滤波器以及第二放大电路，通过对信号处理得到信号中的直流分量和交流分量，即基础阻抗信号和阻抗变化信号。如图3所示，首先由第一放大电路对阻抗信号前置放大，并经第一整流电路和低通滤波器整流滤波，得到解调后的阻抗信号，得到的解调后的信号存在一个直流分量，而此直流分量就是胸腔的基础阻抗信号；在后续的信号处理电路中，通过高通滤波器将直流成分隔离后，再经相应的滤波处理就可得到所需的交流分量，即为阻抗变化信号。
其中，心电信号的采集过程中易受到肌电干扰、电极接触噪声、基线漂移、工频干扰等等噪声的影响，所述ECG检测模块包括前置放大器、后置放大器、带通滤波电路和陷波电路，对心电信号进行除燥和去干扰，其中带通滤波电路包括将肌电干扰等高频噪声过滤的二级低通滤器和将基线漂移等一般在5Hz以下的低频干扰过滤的二阶高通滤波器。
其中，所述直接数字合成器采用AD9850芯片；所述直接数字合成器包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器。频率控制寄存器可通过串行或并行方式装载输入的频率控制码并进行寄存；而相位累加器根据相应的频率控制码在每个时钟周期内做相位累加，得到一个相位值：正弦计算器则利用得到的相位值计算数字化正弦波幅度。
其中，激励电极和检测电极问的距离问隔需要不小于30mm，减小激励电极与检测电极间的电气干扰，获得更加准确的检测结果；由于常规采用带状电极，但长时间地黏贴在人体的皮肤上，完全粘牢存在一定的难度，而电极的粘度不足或汗液导致电极脱落都会对检测到的阻抗信号造成一定的影响，因此本实施例所述激励电极和检测电极均为点状电极。
其中，考虑到电流通过器官及肌肉组织的容易程度和电气的安全性，所述正弦恒流信号为50KHz，2mArms。
其中，如图4所示，所述单片机控制系统采用PICl8F4523芯片。该器件具有多个12位AD采集通道，其振荡器频率最高可达15MHz，还包含有扩展指令集、自编程能力、增强型可寻址USART、增强型CCP模块等特殊功能。
本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (7)
1.一种用于检测心输出量的监测装置，其特征在于，包括：
检测电极和激励电极，直接粘贴于人体上；
正弦恒流激励信号生成模块，生成恒流信号，与激励电极连接，通过激励电极将设定电流频率的电流注入人体；
胸阻抗检测模块，与检测电极相连，对检测电极上的电压进行测量，检测得到阻抗信号，包括胸腔的基础阻抗信号和阻抗变化信号；
ECG检测模块，检测得到心电信号；
单片机控制系统，将得到的阻抗信号和心电信号进行数据处理和采集；
数字示波器，与单片机控制系统电连接，储存采集的信号并显示具体数值；
所述正弦恒流激励信号生成模块连接有直接数字合成器，由直接数字合成器合成得到设定频率的正弦恒流信号；
所述正弦恒流激励信号生成模块、胸阻抗检测模块、ECG检测模块均与单片机控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测心输出量的监测装置，其特征在于，
所述胸阻抗检测模块包括第一放大电路、第一整流电路、用于信号分离的高通滤波器和低通滤波器以及第二放大电路，通过对信号处理得到信号中的直流分离和交流分量，即基础阻抗信号和阻抗变化信号。
3.根据权利要求1所述的一种用于检测心输出量的监测装置，其特征在于，
所述ECG检测模块包括前置放大器、后置放大器、带通滤波电路和陷波电路，对心电信号进行除燥和去干扰。
4.根据权利要求1所述的一种用于检测心输出量的监测装置，其特征在于，
所述直接数字合成器采用AD9850芯片；
所述直接数字合成器包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器。
5.根据权利要求1所述的一种用于检测心输出量的监测装置，其特征在于，
所述激励电极和检测电极均为点状电极。
6.根据权利要求1所述的一种用于检测心输出量的监测装置，其特征在于，
所述正弦恒流信号为50KHz，2mArms。
7.根据权利要求1所述的一种用于检测心输出量的监测装置，其特征在于，
所述单片机控制系统采用PICl8F4523芯片。
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