CN103860166A - 具有静脉注射功能的心电监护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有静脉注射功能的心电监护装置，它由一只能够注射应急药物的护腕和一件心电监护背心组成。所述心电监护背心的前胸部内置三导联电极，分别连接至内嵌于背心背部的主控板。所述护腕内部主要包括静脉位置探测部分和静脉注射部分。背心和护腕之间通过ZigBee进行通信。本发明的优点是：可以对孤寡或空巢老人的心电进行实时监测，采用ZigBee无线传输技术，便于指定医院和老人的亲属能及时了解老人的健康状况；当老人的心律异常时，***能够通过脉冲式超音波探头自行寻找静脉血管，自动给病人注射应急药物，为医生抢救病人赢得时间。

Description

具有静脉注射功能的心电监护装置

技术领域

本发明涉及一种具有静脉注射功能的心电监护装置，属于一种便携式医疗设备。

技术背景

心血管疾病造成的猝死概率很大，同时,随着老龄化加剧,空巢老人也成为社会的焦点问题，因此,心电监护成为保护心血管疾病患者的重要手段。然而,医疗单位的心电监护仪不方便让广大普通携带者使用,市场上的心电监护仪只具备形式单一的报警功能，不具有远程监控能力，也不能做到实时监测和及时实施急救的功能，而且体积较大、稳定性低,不适合随身携带。因此，设计一款低功耗、便携式，能够实时监测心律，智能诊断心律失常并发出救援信号和注射应急药物的心电监护装备，并建立以指定合作医院为核心的集监测、分析、定位、传输、报警于一体的无线心电监护***意义十分重大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够注射应急药物的心电监护套装，穿戴方便，能够实时监测老人的心律，精确定位老人的位置，并将老人的心律信息和位置信息传送至指定合作医院，当发生突发事件（例如老人的心电出现异常）时，***能自动给老人注射应急药物来维持老人的生命。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：所述的具有静脉注射功能的心电监护装置包括护腕和心电监护背心，所述心电监护背心的前胸部内置三导联电极，分别连接至内嵌于背心背部的主控板，所述主控板包括与第一微处理器相连的心电信号采集模块、GPS定位模块、电源模块、RS232串口通信模块、第一ZigBee模块、GPRS发射模块、报警模块、复位电路和晶振电路，其中心电信号采集模块的输入端与三导联电极相连；

所述护腕内嵌主体支架和辅助支架，主体支架尾端厚头端薄，主体支架和辅助支架头端朝向护腕内侧，主体支架尾端内装有第一微型直流伺服电机，辅助支架的中部通过中心轴安装在主体支架上，辅助支架尾部为弧形齿轨，齿轮与第一微型直流伺服电机相连由第一微型直流伺服电机带动在弧形齿轨上运动，使辅助支架围绕中心轴旋转；所述辅助支架上装有注射器、第一微型直流伺服电机、第二微型直流伺服电机、超声波传感器、脉冲式超音波探头、第二微处理器以及第二zigbee模块，注射器针头朝向护腕内侧，第一微型直流伺服电机的转轴通过第一滚珠丝杆连接注射器针筒，控制针头伸出或收回辅助支架内，第二微型直流伺服电机通过第二滚珠丝杆连接注射器活塞柄，控制活塞柄在针筒内推进；超声波传感器和脉冲式超音波探头安装于辅助支架头端；

其中，所述超声波传感器、脉冲式超音波探头、第二zigbee模块、第一微型直流伺服电机、第二微型直流伺服电机、第三微型直流伺服电机均与第二微处理器通过信号线连接；第二zigbee模块与心电监护背心里的第一ZigBee模块通过ZigBee网络无线连接；

所述心电信号采集模块采集心电信号并处理，送入第一微处理器的A/D转换口，第一微处理器对传来的心电信号进行A/D转换，当监测到心电信号不正常时，第一微处理器通过无线网络将监测数据和GPS定位信息传送给医院终端，并通过第一ZigBee模块发送注射应急药物命令给第二zigbee模块，第二zigbee模块将命令信号传给与其相连的第二微处理器，第二微处理器发出控制命令给第一微型直流伺服电机、第二微型直流伺服电机以及第三微型直流伺服电机，控制注射器进行药物注射；所述脉冲式超音波探头负责探测静脉位置，超声波传感器负责检测注射器针头距离静脉的距离。

具体的，所述第一微型直流伺服电机、第二微型直流伺服电机、第三微型直流伺服电机选用Constar公司型号为1020RCN51-1-40-3.0的直流电机。所述第一、第二微处理器采用STM32W108射频单片机。

在所述辅助支架上在注射器侧面设有限制注射器平移运动位置的条形框。

本发明的优点是：可以对孤寡或空巢老人的心电进行实时监测，采用ZigBee无线传输技术，便于指定医院和老人的亲属能及时了解老人的健康状况；当老人的心律异常时，***能够通过脉冲式超音波探头自行寻找静脉血管，自动给病人注射应急药物，为医生抢救病人赢得时间。此外，三导联电极采用三角法放置，电极片易于固定，可保证EKG监测的持续性和稳定性。

附图说明

图1是心电监护背心正面示意图。

图2是心电监护背心背面示意图。

图3是心电监测功能块电路框图。

图4是护腕内嵌支架结构图。

图5是护腕内嵌功能块结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明由一只能够注射应急药物的护腕和一件心电监护背心组成。所述护腕内部主要包括静脉位置探测部分和静脉注射部分。如图1，2所示，心电监护背心的前胸部内置三导联电极RA201、LA202、LL203，分别连接至内嵌于背心背部的主控板100。

如图3所示，所述主控板100包括与第一微处理器1相连的心电信号采集模块2、GPS定位模块3、电源模块4、RS232串口通信模块5、第一ZigBee模块6、GPRS发射模块7、报警模块8、复位电路9和晶振电路10，其中心电信号采集模块2的输入端与三导联电极相连。

如图4所示，所述护腕内嵌主体支架11和辅助支架12，主体支架11具有一个斜坡，尾端厚头端薄，使注射器的针头可以***静脉。主体支架11和辅助支架12头端朝向护腕内侧，主体支架11尾端的安装槽13内装有第一微型直流伺服电机35，辅助支架12的中部通过中心轴16安装在主体支架11上，辅助支架12尾部为弧形齿轨37，齿轮36与第一微型直流伺服电机35相连由第一微型直流伺服电机35带动在弧形齿轨37上运动，使辅助支架12围绕中心轴16做小角度的旋转。

如图5所示，辅助支架12上面装有注射器25以及两组滚珠丝杆传动***、超声波传感器40、脉冲式超音波探头28、第二微处理器38以及第二zigbee模块43。注射器25针头朝向护腕内侧。由第一微型直流伺服电机17、第一微型连轴器18、第一螺母19、第一螺杆20、第一轴承21和第一连杆23组成第一滚珠丝杆传动***，负责把注射器25的针头26***人体静脉。第一微型直流伺服电机17和第一轴承21固定于辅助支架12，第一微型直流伺服电机17的转子通过第一微型连轴器18和第一螺杆20相连，第一螺母19套在第一螺杆20上，第一连杆23一端通过第一机箱41和螺母19连接，另一端和注射器25上的固定块24相连。由第二微型直流伺服电机29、第二微型连轴器30、第二螺母31、第二螺杆32、第二轴承33和L型连杆34组成第二滚珠丝杆传动***，负责把应急药物注射到人体中。第二微型直流伺服电机29和第二轴承33固定于辅助支架12，第二微型直流伺服电机29的转子通过第二微型连轴器30和第二螺杆32相连，第二螺母31套在第二螺杆32上，L型连杆装置34通过第二机箱42和第二螺母31相连。

微型直流伺服电机17，29，35选用Constar公司型号为1020RCN51-1-40-3.0的直流电机。该直流电机采用3V供电，外型尺寸为10*20（mm）体积非常小，易于携带。

第一微型直流伺服电机17的转轴通过第一滚珠丝杆连接注射器25针筒，控制针头伸出或收回辅助支架12内。在注射器25侧面还设有限制注射器25平移运动位置的条形框39。第二微型直流伺服电机29通过第二滚珠丝杆连接注射器25活塞柄，控制活塞柄在针筒内推进。超声波传感器40和脉冲式超音波探头28安装于辅助支架12头端。脉冲式超音波探头28负责探测静脉位置，超声波传感器40负责检测针尖距离静脉的距离。

其中，所述超声波传感器40、脉冲式超音波探头28、第二zigbee模块43、第一微型直流伺服电机17、第二微型直流伺服电机29、第三微型直流伺服电机35均与第二微处理器38通过信号线连接；第二zigbee模块43与心电监护背心里的第一ZigBee模块6通过ZigBee网络无线连接。所述第一、第二微处理器采用STM32W108射频单片机。

各模块的功能如下：

1.所述心电信号采集模块采集心电信号，并对心电信号进行放大、滤波、陷波，送入核心处理器的A/D转换口，核心处理器对传来的心电信号进行A/D转换，然后进行其它的相关操作。

2．所述GPS定位模块在某一时刻接收到4颗以上的GPS卫星信号导航电文,从而获取携带者的位置信息，然后经由I/O口输出串行数据给核心处理器，核心处理器接收数据后经过处理，将数据通过GPRS网络传送给指定合作医院和老人的亲属，告诉指定合作医院和老人的亲属老人所处的精确位置。

3.RS232通信接口模块是供计算机与核心处理器通信之用，计算机可以通过此串口向核心处理器上传和下载程序，还可以对核心处理器施加命令。

4.第一ZigBee模块连接核心处理器与静脉监测及自动注射药物装置的微处理器，核心处理器监测到老人心电信号不正常时，就会通过第一ZigBee模块发送注射应急药物命令给静脉监测及自动注射药物装置微处理器的第二ZigBee模块，此第二ZigBee模块接收命令信号，并将命令信号传给与其相连的微处理器，微处理器接收命令信号并对命令信号进行处理，从而发出控制命令给静脉监测功能块和自动注射药物功能块，以便注射应急药物维持老人生命，另外，也为医护人员抢救老人赢得时间。

5.核心处理器输出的老人心电数据通过GPRS发射模块顺序可靠的传输给接收基站,基站再通过GPRS网络传输到设置在指定合作医院的服务器,从而为医护人员及时准确的诊断提供参考；另一方面，基站也会通过GPRS网络向老人亲属的手机发送短信，以便将老人的心电信息及时地告诉家人。

以下详述该装置的工作过程。

当老人心电异常时，第一微处理器1通过第一ZigBee模块6发送注射应急药物的命令给微处理器38，随后，微处理器38发送指令给微型直流伺服电机35，微型直流伺服电机35接到命令后转动来调整辅助支架12的位置，从而使脉冲式超音波探头28可以探测出静脉所处的位置。此时，微处理器38开始接收脉冲式超音波探头28检测的静脉位置信息；当检测到静脉位置后，脉冲式超音波探头28向静脉发出一脉冲式超音波信号，并接收反射于静脉的超音波回波，并传送给微处理器38，微处理器38利用多普勒效应累积计算获得血管深度信息。同时，超声波传感器40检测注射器25的针头26距离静脉的距离。随后，微处理器38发出控制命令给微型直流伺服电机17，使微型直流伺服电机17转动，带动机箱41、连杆装置23和注射器25沿回波方向自动地把针头26***静脉适当的深度；之后微处理器38发出控制命令给微型直流伺服电机29，微型直流伺服电机29带动L型连杆装置34向前推进，将注射器25中的药物注射到老人的体内，以维持老人的生命。注射完成后微型直流伺服电机29，自动退出，随后，微型直流伺服电机17，自动把***静脉的针头26从人体中拔出。

如图1，2所示，在背心里内嵌主控板100和三个导联电极RA201、LA202、LL203。导联电极为贴片式，由2-3mm厚的敷铜薄板制成。三导联电极内置于背心里，采用三角法放置，RA201导联电极放置于右侧锁骨下，LA202导联电极放置于左侧锁骨下，LL203导联电极放置于左侧腹部；3导联电极通过导线连接到背部的心电检测模块2中，把采集到的心电信号送给心电检测模块2进行处理。

如图3所示为心电监测功能块电路框图。各模块之间的工作过程如下：心电信号采集模块2采集心电信号，并对心电信号进行放大、滤波、陷波后送入第一微处理器1的A/D转换口，第一微处理器1对传来的心电信号进行A/D转换，然后将心电信号通过GPRS发射模块7传送给指定合作医院和老人的亲属。

GPS定位模块3采集老人的位置信息，并将老人的位置信息传给第一微处理器1的A/D转换口，第一微处理器1对传来的位置信息进行A/D转换，然后将位置信息通过GPRS发射模块7传送给指定的合作医院和老人的亲属。

第一微处理器1监测到老人心电信号不正常时，就会通过第一ZigBee模块6发送注射应急药物命令给静脉监测及自动注射药物装置第二微处理器38的第二ZigBee模块43，同时第一微处理器1发出报警命令给报警模块8，触发报警模块8报警，第二ZigBee模块43接收命令信号，并将命令信号传给与其相连的第二微处理器38，第二微处理器38接收命令信号并对命令信号进行处理，从而发出控制命令给静脉监测功能块和自动注射药物功能块，以便注射应急药物维持老人生命，另外，为医护人员抢救老人赢得时间。

综上所述，本发明能够实时监测老人的心电信号，当老人心电信号正常时，及时的发送心电信息给相关合作医疗单位记录老人的心电情况，并且通知家人报平安；当老人的心电信号发生异常时，***能够自动的为老人注射应急药物来维持老人的生命，为赶来救援的医护人员赢得时间；在信息传输上，采用低功耗、低复杂度和低成本的ZigBee网络和GPRS网络，保证了信息传输的安全性。

Claims (4)

1.具有静脉注射功能的心电监护装置，其特征是，包括护腕和心电监护背心，所述心电监护背心的前胸部内置三导联电极，分别连接至内嵌于背心背部的主控板（100），所述主控板（100）包括与第一微处理器（1）相连的心电信号采集模块（2）、GPS定位模块（3）、电源模块（4）、RS232串口通信模块（5）、第一ZigBee模块（6）、GPRS发射模块（7）、报警模块（8）、复位电路（9）和晶振电路（10），其中心电信号采集模块（2）的输入端与三导联电极相连；

所述护腕内嵌主体支架（11）和辅助支架（12），主体支架（11）尾端厚头端薄，主体支架（11）和辅助支架（12）头端朝向护腕内侧，主体支架（11）尾端内装有第一微型直流伺服电机（35），辅助支架（12）的中部通过中心轴（16）安装在主体支架（11）上，辅助支架（12）尾部为弧形齿轨（37），齿轮（36）与第一微型直流伺服电机（35）相连由第一微型直流伺服电机（35）带动在弧形齿轨（37）上运动，使辅助支架（12）围绕中心轴（16）旋转；所述辅助支架（12）上装有注射器（25）、第一微型直流伺服电机（17）、第二微型直流伺服电机（29）、超声波传感器（40）、脉冲式超音波探头（28）、第二微处理器（38）以及第二zigbee模块（43），注射器（25）针头朝向护腕内侧，第一微型直流伺服电机（17）的转轴通过第一滚珠丝杆连接注射器（25）针筒，控制针头伸出或收回辅助支架（12）内，第二微型直流伺服电机（29）通过第二滚珠丝杆连接注射器（25）活塞柄，控制活塞柄在针筒内推进；超声波传感器（40）和脉冲式超音波探头（28）安装于辅助支架（12）头端；

其中，所述超声波传感器（40）、脉冲式超音波探头（28）、第二zigbee模块（43）、第一微型直流伺服电机（17）、第二微型直流伺服电机（29）、第三微型直流伺服电机（35）均与第二微处理器（38）通过信号线连接；第二zigbee模块（43）与心电监护背心里的第一ZigBee模块（6）通过ZigBee网络无线连接；

所述心电信号采集模块（2）采集心电信号并处理，送入第一微处理器（1）的A/D转换口，第一微处理器（1）对传来的心电信号进行A/D转换，当监测到心电信号不正常时，第一微处理器（1）通过无线网络将监测数据和GPS定位信息传送给医院终端，并通过第一ZigBee模块（6）发送注射应急药物命令给第二zigbee模块（43），第二zigbee模块（43）将命令信号传给与其相连的第二微处理器（38），第二微处理器（38）发出控制命令给第一微型直流伺服电机（17）、第二微型直流伺服电机（29）以及第三微型直流伺服电机（35），控制注射器（25）进行药物注射；所述脉冲式超音波探头（28）负责探测静脉位置，超声波传感器（40）负责检测注射器（25）针头距离静脉的距离。

2.如权利要求1所述具有静脉注射功能的心电监护装置，其特征是，所述第一微型直流伺服电机（17）、第二微型直流伺服电机（29）、第三微型直流伺服电机（35）选用Constar公司型号为1020RCN51-1-40-3.0的直流电机。

3.如权利要求1所述具有静脉注射功能的心电监护装置，其特征是，所述第一、第二微处理器采用STM32W108射频单片机。

4.如权利要求1所述具有静脉注射功能的心电监护装置，其特征是，所述辅助支架（12）上在注射器（25）侧面设有限制注射器（25）平移运动位置的条形框（39）。

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