CN103211591A

CN103211591A - 心电信号采集盒

Info

Publication number: CN103211591A
Application number: CN2013101519779A
Authority: CN
Inventors: 董大泉; 王启; 俞迁; 李玉柱
Original assignee: 董大泉
Priority date: 2013-04-27
Filing date: 2013-04-27
Publication date: 2013-07-24

Abstract

一种心电信号采集盒，包括一块印刷线路板和板上镶嵌的导联选择模块、模拟心电信号模块、单片机、电源模块组成盒体；还包括外部连接件：与导联插座连接的导联线和探查电极；与单片机联结的电子血压计、血氧饱和度监测仪。本发明实现急性心肌梗死黄金时段的抢救，防止猝死，并争取时间实现冠脉再通治疗，以大幅度降低急性心肌梗死的死亡率和致残率；可利用云计算***超大规模网络通信、计算和存储功能的优势推进心血管疾病的群防群治；信息采集盒的设计理念强调结构简单、体积小、便于使用和携带，尤其是价格低廉，能够在广大基层医生和有需要的个人家庭中广泛推广使用。

Description

心电信号采集盒

技术领域

本发明涉及一种快速获得危重心血管疾病有关诊断与治疗信息的电子装置，具体的说，是心电信号采集盒。

背景技术

据第12届世界心脏日中国区新闻发布会报告：心血管疾病、癌症、慢性呼吸***疾病、糖尿病等非感染性疾病已成为21世纪人类最大的健康威胁，导致全世界每年3600万人失去生命。

近年来，我国城乡居民的膳食结构发生了极大变化，粮谷类食物摄入量逐步下降，而肉类和食用油的消费明显增加，加之日趋严重的环境污染和食品安全问题等因素，我国心血管疾病的发病率一直呈上升趋势。数据显示，全国心血管疾病约2.3亿人，每年约300万人死于心血管疾病, 几乎每死3个人中就有1个是心血管疾病, 平均每小时死亡340人。更另人不安的是, 专家推测, 至 2020年我国每年死于心血管疾病的患者可能达到400万人。

作为心血管疾病的高危人群，高血压病人超过2亿，糖尿病约1亿，高脂血症约1.4亿，也将给心血管疾病的预防带来巨大压力。

数以亿计的心血管疾病患者和庞大的“三高”人群，不仅影响我国公民的健康水平，大量消耗卫生资源和政府财力，也会冲击经济和社会的发展。急性心肌梗死夺去了很多青壮年人的生命，其中不乏国家精英，应该引起广泛关注。

急性心肌梗死是最危险的心血管疾病，是引起猝死的最主要原因，其最突出的症状是：心绞痛，发生部位在胸骨后和心前区，其性质为剧烈的压榨性疼痛，并放射至左前臂。此后的1- 2 小时内90%-100% 的病人发生心律失常，严重者导致猝死。据统计，症状发作后4小时内是急性心肌梗死死亡率最高的时段，约占总死亡人数的1/2-2/3，也是抢救的黄金时段；症状出现后6小时之内可采取静脉溶拴治疗，使死亡率下降15%-20%；冠脉介入手术可在症状出现后6 -12 小时内进行，能使死亡率降至5%-7%，并可改善预后，降低致残率。根据我国目前抢救水平，从病人发病到入院抢救约4- 5 小时，尚不能实现黄金时段的抢救，因此院外猝死的急性心肌梗死病人屡见不鲜。

发明内容

针对我国心血管疾病发病情况和治疗水平，本发明提供一种结构简单、体积小、便于使用和携带、造价低廉、适合在基层医生和心血管病患者及高危人群家庭中广泛使用的心电信息采集盒。

使用该信息盒可实现急性心肌梗死黄金时段的诊断与抢救，预防院外猝死；使总死亡率和致残率大幅度下降。心血管病患者及高危人群个人使用心电信息采集盒，可使医生随时了解病人的病情变化，作到早诊断、早治疗；借助云计算信息***超大规模的网络通信、计算和存储功能实现对大范围人群进行心血管疾病的普查并建立健康档案，以推动心血管疾病的群防群治工作。

本发明所采取的技术方案是：

一种心电信号采集盒，包括一块印刷线路板和板上镶嵌的导联选择模块、模拟心电信号模块、单片机、电源模块组成盒体；还包括外部连接件：与导联插座连接的导联线和探查电极；与单片机联结的电子血压计、血氧饱和度监测仪。

所述导联选择模块由电阻网络和电子模拟开关阵列电路组成；导联选择模块前端设置用于与导联线连接的导联插座，导联选择模块后端连接模拟心电信号模块，导联选择模块右脚导联线接地并与前置放大器组成右脚驱动电位。

所述模拟心电信号模块包括：前置放大器和主放大器；原始心电信号经过两级信号放大1000倍后通过单片机内置模/数转换器进行模/数转化；模拟心电信号的滤波电路包括：除去0.5赫兹以下低频干扰信号的高通滤波器；除去50赫兹工频干扰的陷波滤波器；除去100赫兹以上的高频干扰的低通滤波器。

单片机通过内置模数转换器ADC将模拟心电信号模块形成的模拟信号转换为数字信号；数字心电信号通过单片机的内置蓝牙装置上传现场急救的医生手机，转换为心电图形和生理参数，显示在参与现场急救的医生手机上，协助医生作出初步心电图诊断；所需软件通过PC机在线编程、JTAG调节器下载，直接存入FLASH-存储器；通过实时时钟持续不断的记录日期和时间。

所述电源模块的供电方式为两种：一是外接电源为***供电，同时为锂电池充电；二在无外接电源情况下，由锂电池供电；电源模块的输入电压为+3.3伏，通过内置芯片输出电压为：+3.3伏、-3.3伏、常通+3.3伏。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：

1．本心电信息采集盒由印刷线路板和可购置的模块构成，结构简单、体积小、便于应用和携带，造价明显低于类似产品，适合在基层医生和家庭中广泛使用。

2．本心电信息采集盒的有益效果是：超过现有急性心肌梗死的救治水平，实现了急性心肌梗死黄金时段的院外诊断与抢救，有效预防猝死，使病人的死亡率和致残率大幅度下降。

3．数以万计的心血管疾病患者和高危人群使用该心电信息采集盒可在病情变化时即刻将心电图等相关资料上传给主管医生，及时得到咨询指导；主管医生也可利用心电信息采集盒定期对患者进行随访检查，既提高了医疗质量，又减轻了病人的心理压力。

4．借助云计算信息***超大规模的网络通信、计算和存储功能实现对大范围人群进行心血管疾病的普查并建立健康档案，推动了心血管疾病的群防群治工作。

附图说明

图1本发明心电信号采集盒结构示意图；

图2本发明心电信号采集盒工作原理图；

图3本发明心电信号采集盒导联选择模块与***元器件连接结构示意图；

图4本发明心电信号采集盒的威尔逊网络原理图；

图5本发明心电信号采集盒的模拟心电信号芯片结构示意图；

图6本发明心电信号采集盒的单片机结构与功能示意图；

图7本发明心电信号采集盒的电源芯片结构示意图；

图8本发明心电信号采集盒的急性心肌梗死抢救辅助***示意图；

图9本发明心电信号采集盒的心电图并行检测***示意图；

图10 本发明心电信号采集盒的内部结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：

附图1为心电信号采集盒结构示意图，包括：导联选择模块、模拟心电信号模块、单片机和电源模块。导联选择模块由电阻网络和电子模拟开关阵列电路组成；导联选择模块前端是导联插座，导联选择模块后端为模拟心电信号模块的前置放大器，右脚导联线接地并与前置放大器组成右脚驱动电位；导联选择模块与模拟心电信号模块连接。模拟心电信号模块包括：前置放大器和主放大器，；模拟心电信号的滤波电路包括：高通滤波器、陷波滤波器、低通滤波器。模拟心电信号模块与单片机连接，产生的模拟心电信号在单片机内置模数转换器ADC中转换成数字心电信号。单片机为信息采集盒的核心部分，内置有模数转换器ADC、FLASH-存储器、蓝牙装置、SD存储卡、实时时钟、USB接口、SPI外接总线。电源模块通过USB接口与外接电源连接，并通过充电器为锂电池充电。

实例一心电信息采集盒配合心电远程监护网络（Life Care Network）以及云计算信息***在急性心肌梗死抢救中的应用。

国家***已开放了心电远程监护这一网络***，该***利用GPRS、CDMA两种无线通讯平台将心脏电生理信息实时地传输到24小时服务的专业监护中心，由专业医生及时给出临床建议，指导急性心肌梗死或其他危重心血管病人的抢救工作，从而减少和避免恶性心律失常引起的猝死。基层医生在急性心肌梗死抢救现场利用心电信息采集盒在患者身上采集到的心电信号，通过内置的蓝牙装置上传到医生携带的手机上，并转化为心电图形和相关参数，显示在手机屏幕上，作为初诊的依据。医生通过手机利用心电远程监护网络得到专业医生给出的诊断与抢救指导意见。也可利用网络***从另一网络终端得到上级医生的参与意见。此时基层医生即可在救护车尚未赶到之前开始实施抢救措施，这对预防猝死是十分有效的。

心电信息采集盒配合移动通讯技术为乡、县、市三级抢救网的建立创造了有利的前提条件。

云计算技术用于医疗有广泛前景，目前正处于快速发展阶段。心电信息采集盒配合云计算信息***用于急性心肌梗死的诊断与抢救予设计程序如下：

1. 病人出现典型心绞痛症状后，家属或在场人员应立即电告就近的基层医生，包括乡镇医院或外出作业的随行医生；医生见到病人后迅速检查病人的生命体征（体温、脉搏、呼吸、血压），同时给予吸氧、止痛、镇静、建立输液通道等初步抢救。

2．完成上述措施后，基层医生首先将心电信号采集盒连接的电极准确地按心电图测量电极安放位置（4个电极在四肢末端，移动电极在胸壁）安放在病人身上，通过心电信息采集盒得到的数字心电信号经内置蓝牙装置传到医生随带的手机上，并以心电图形和生理参数显示在屏幕上。基层医生可以此作为初步诊断急性心肌梗死和心律失常的依据。同时利用随身携带的手机(或上网本和平板电脑)上网，点击云计算信息***的网页，登录进入基层医生的账户，并激活嵌入在网页上的应用程序。网页上的应用程序把心电图的数字信号和相关参数（如血压、血氧饱和度等）即时上传到云计算数据中心，通过虚拟计算机的用户软件将上传的心电图数字信号转化为心电图图形和相关参数并显示在用户终端的屏幕上。基层医生首先描记标准12导联心电图并结合临床情况作出急性心肌梗死的初步诊断（经过培训的基层医生是可以胜任的）后，一并上传至云计算中心，经用户软件处理和另一网络终端专业医生的分析，作出是否有急性心肌梗死、梗死的部位和面积的明确诊断，并通过互联网将这一诊断结果反馈给基层医生，且提供进一步抢救意见。然后将电极改为监护电极位置，启动心电监护，直至救护车赶到。监护的重点是是否存在心律失常和心律失常的性质（心律失常是猝死的主要原因），并随时准备抢救。

实例二心电信息采集盒个人用户应用实例

除急性心肌梗死外，还有下列心血管疾病患者：

1）经过特殊治疗（如冠脉造影、支架、射频消融、安装心脏起搏器、抗心律失常药物治疗）后需要进行院外监测和随访的患者；

2）可能出现突发性心血管疾病的患者, 如不稳定性心绞痛、严重心律失常、卒中；

3）严重创伤、触电、药物中毒、脑血管意外。

当上述患者出院后，主管医生应替他们配备心电信息采集盒，并在一定时期内通过互联网***对他们进行监测，以保证安全。

一般心血管病患者和高危人群家中配备心电信息采集盒并学会使用方法，有利于主管医生定期为他们做心血管***检查并及时提出防治措施。这部分人一旦出现病情变化时，可迅即利用心电信息采集盒、手机，通过互联网与主管医生取得联系，避免延误病情，实现早发现、早治疗。

随着云计算技术的广泛推广应用，心电信号采集盒配合云计算信息***将可进行大规模的心血管疾病筛查，同时完成数以万计人群的心电图描记与诊断，并为他们建立健康档案和电子病历，有力地推动心血管疾病的群防群治，并为国家节约大量的医疗卫生经费。

Claims

1.一种心电信号采集盒，其特征在于：包括一块印刷线路板和板上镶嵌的导联选择模块、模拟心电信号模块、单片机、电源模块组成盒体；还包括外部连接件：与导联插座连接的导联线和探查电极；与单片机联结的电子血压计、血氧饱和度监测仪。

2.根据权利要求1所述心电信号采集盒，其特征在于：所述导联选择模块由电阻网络和电子模拟开关阵列电路组成；导联选择模块前端设置用于与导联线连接的导联插座，导联选择模块后端连接模拟心电信号模块，导联选择模块右脚导联线接地并与前置放大器组成右脚驱动电位。

3.根据权利要求1所述心电信号采集盒，其特征在于：所述模拟心电信号模块包括：前置放大器和主放大器；原始心电信号经过两级信号放大1000倍后通过单片机内置模/数转换器进行模/数转化；模拟心电信号的滤波电路包括：除去0.5赫兹以下低频干扰信号的高通滤波器；除去50赫兹工频干扰的陷波滤波器；除去100赫兹以上的高频干扰的低通滤波器。

4.根据权利要求1所述心电信号采集盒，其特征在于：单片机通过内置模数转换器ADC将模拟心电信号模块形成的模拟信号转换为数字信号；数字心电信号通过单片机的内置蓝牙装置上传现场急救的医生手机，转换为心电图形和生理参数，显示在参与现场急救的医生手机上，协助医生作出初步心电图诊断；所需软件通过PC机在线编程、JTAG调节器下载，直接存入FLASH-存储器；通过实时时钟持续不断的记录日期和时间。

5.根据权利要求1所述心电信号采集盒，其特征在于：所述电源模块的供电方式为两种：一是外接电源为***供电，同时为锂电池充电；二在无外接电源情况下，由锂电池供电；电源模块的输入电压为+3.3伏，通过内置芯片输出电压为：+3.3伏、-3.3伏、常通+3.3伏。