CN113397550A - 一种腕带自锁式移动心电图仪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于心脏检测设备器械领域，包括测试主机和腕带本体，腕带本体包括腕带一和腕带二，测试主机设置在所述腕带一上，所述腕带二分为两段，两段所述腕带二通过自锁装置连接，所述自锁装置与所述测试主机相对设置。腕带二套设在腕带一上，腕带一和腕带二的内部设有弹簧一，弹簧一的一端连接腕带一，另一端连接腕带二。本发明将腕带一和腕带二以套设的方式设置，中间通过弹簧一连接在一起，使腕带一和腕带二之间可以相对滑动，在弹簧一收缩弹力的作用下，腕带本体总会紧贴使用者的腕部，从而消除了测试主体与测试者腕部之间空隙，避免了外部光照影响测试结果。
Description
技术领域
本发明属于心脏检测设备器械领域，涉及到一种心电图仪，特别是一种腕带自锁式移动心电图仪。
背景技术
随着现代社会压力不断增加与社会老龄化不断加剧，心血管病已经变成人们身体内的一颗定时炸弹，是导致人们死伤的头等因素。由于大多数心血管疾病在前期或中期的临床表现不明显，一旦发现往往已经到了后期的阶段。因此，对于心血管疾病的检测与预防已经成为了重要的研究方向。心率变异性作为检验心血管疾病的重要标准之一，其检测方法在临床中已广为运用。
传统的心率变异性的检测方法主要是通过胸前导联电极由心电图测量心电信号后检测出心率变化，该方法虽然测量精确，但存在成本较高、使用不方便等缺点，不适合在日常生活中使用。
为了使用方便，腕带式心率测量设备出现在我们的视野，比如一些智能手表或智能手环。在腕带式心率测量设备的使用过程中，通常会要求携带者佩戴严实，避免环境光线干扰测量结果。但是现有的腕带式心率测量设备，常常会因为受测者佩戴不合理，不能够保证与受测者腕部接触的紧密性，从而造成测量结果不准确的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明设计了一种腕带自锁式移动心电图仪，将两个嵌套的腕带用弹簧连接，实现了腕带与使用者手腕接触的紧密型，解决了现有腕带式心率测量设备受光线影响的问题。
本发明采用的技术方案是，
一种腕带自锁式移动心电图仪，包括测试主机和腕带本体，所述腕带本体包括腕带一和腕带二，所述测试主机设置在所述腕带一上，所述腕带二分为两段，两段所述腕带二通过自锁装置连接，所述自锁装置与所述测试主机相对设置，
所述腕带二套设在所述腕带一上，所述腕带一和所述腕带二的内部设有弹簧一，所述弹簧一的一端连接腕带一，所述弹簧一的另一端连接腕带二，
所述自锁装置包括磁性块一和磁性块二，所述磁性块一和磁性块二相对设置在两段腕带二上，两段腕带二在所述磁性块一和所述磁性块二的作用下连接在一起。
进一步，所述自锁装置还包括推杆和弹簧二，所述磁性块一的上方和所述磁性块二的下方均设有所述推杆，所述磁性块一的下方和所述磁性块二的上方均设有所述弹簧二，所述腕带二侧部设有通孔，所述推杆从所述通孔中穿过。
进一步，所述推杆上设有限位杆，所述腕带二上设有限位槽，所述限位杆在所述推杆的作用下沿竖直方向移动设置在所述限位槽内。
进一步，一个所述腕带二的连接端设有凸块，另一个所述腕带二的连接端设有凹槽，所述凸块位于所述凹槽内。
进一步，所述测试主机包括控制器、显示器、供电单元、驱动单元、处理单元、发光二极管LED1和光电三极管Q2，所述控制器通过驱动单元连接发光二极管LED2，所述光电三极管Q2通过处理单元连接控制器，所述供电单元为测试主机供电；
所述腕带一上设有圆孔一和圆孔二，所述发光二极管LED1与所述圆孔一相对设置，所述光电三极管Q2与所述圆孔二相对设置。
进一步，所述腕带一背离所述测试主机的一侧设有弹性垫圈，所述圆孔一和所述圆孔二均位于所述弹性垫圈内。
进一步，所述驱动单元包括运放U1和三极管Q1，所述运放U1的同相输入端依次串联电阻R2、R1后连接控制器的PWM输出端，所述电阻R1和R2连接点与地之间串联有电容C1，所述电阻R2和运放U1的连接点与地之间串联有电容C2，所述运放U1的输出端通过电阻R3后连接三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极通过电阻R4接地，所述发光二极管LED1串联在5V电源和三极管Q1的集电极之间，且所述发光二极管LED1的导通方向由5V电源指向三极管Q1。
所述处理单元包括运放芯片U3，所述光电三极管Q2的集电极通过电容C3连接所述运放芯片U3的+INA脚，所述运放芯片U3的+INA脚和-INA脚分别通过电阻R6、R7连接参考电压，所述运放芯片U3的OUTA脚与-INA脚之间串联电阻R8，所述电阻R8上并联有电容C4，所述运放芯片U3的OUTA脚连接+INB脚，所述运放芯片U3的+INB脚和-INB脚分别通过电阻R11和电阻R10连接参考电压，所述运放芯片U3的OUTB脚与-INB脚之间串联电阻R9，所述电阻R9上并联有电容C5，所述运放芯片U3的OUTB脚作为处理单元的输出端连接控制器。
本发明的工作原理和有益效果是：
1.本发明将腕带一和腕带二以套设的方式设置，中间通过弹簧一连接在一起，使腕带一和腕带二之间可以相对滑动，在弹簧一收缩弹力的作用下，腕带本体总会紧贴使用者的腕部，从而消除了测试主体与测试者腕部之间空隙，避免了外部光照影响测试结果。
2.本发明通过磁性块一和磁性块二实现了两个腕带二的连接，使腕带本体形成一个闭环，磁性连接的方式，可以避免在腕带本体内外侧设置零件，这样即使在腕带紧贴腕部的情况下，也能够避免产生勒痕，提高佩戴者的舒适程度。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明自锁装置的示意图；
图3是本发明展开的结构示意图；
图4是本发明驱动单元的电路图；
图5是本发明处理单元的电路图；
图6是本发明低功耗自启电路的电路图；
附图中，1、测试主机，2、腕带一，3、腕带二，4、弹簧一，5、磁性块一，6、磁性块二，7、推杆，8、弹簧二，9、限位杆，10、限位槽，11、凸块，12、凹槽，13、圆孔一，14、圆孔二，15、弹性垫圈。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。
具体实施例，如图1～3所示，
本实施例提供了一种腕带自锁式移动心电图仪，包括测试主机1和腕带本体，所述腕带本体包括腕带一2和腕带二3，所述测试主机1设置在所述腕带一2上，所述腕带二3分为两段，两段所述腕带二3通过自锁装置连接，所述自锁装置与所述测试主机1相对设置，所述腕带二3套设在所述腕带一2上，所述腕带一2和所述腕带二3的内部设有弹簧一4，所述弹簧一4的一端连接腕带一2，所述弹簧一4的另一端连接腕带二3，所述自锁装置包括磁性块一5和磁性块二6，所述磁性块一5和磁性块二6相对设置在两个腕带二3上，两个腕带二3在所述磁性块一5和所述磁性块二6的作用下连接在一起。
为了解决现有腕带式心率测量设备的腕带设计不合理，使用者在佩戴时，不能保证腕带紧贴腕部，容易受外接光照影响测量结果的问题。本实施例将腕带一2和腕带二3以套设的方式设置，中间通过弹簧一4连接在一起，使腕带一2和腕带二3之间可以相对滑动，在弹簧一4收缩弹力的作用下，腕带本体总会紧贴使用者的腕部，从而消除了测试主体与测试者腕部之间空隙，避免了外部光照影响测试结果。其中，本实施例的弹簧一4可以是扁状的弹簧或是多个细弹簧排列在腕带一2和腕带二3之间，弹簧一4在自然伸长状态下，应该保持腕带本体处于一个近似最细手腕周长的长度，保证不同使用者在佩戴时，能够使弹簧一4进入伸缩状态。本实施例中的腕带一2和腕带二3最好是带有一定柔软度的橡胶材质，能够方便佩戴。虽然现有的表带中也有一节一节的弹性腕带，但是这种通常容易夹到汗毛或者皮肤，使人佩戴起来及其不舒适，并且做工繁琐，成本较高，具有一定缺陷。
本实施例通过磁性块一5和磁性块二6实现了两个腕带二3的连接，使腕带本体形成一个闭环，磁性连接的方式，可以避免在腕带本体内外侧设置零件，这样即使在腕带紧贴腕部的情况下，也能够避免产生勒痕，提高佩戴者的舒适程度。并且由于心血管疾病多出现在年龄较大的人群，在腕带式心电图仪上设置磁铁的自锁装置，操作简单，更适用于老年人。
进一步，为了解决磁性块一5和磁性块二6分离的问题，
本实施例中，自锁装置还包括推杆7和弹簧二8，所述磁性块一5的上方和所述磁性块二6的下方均设有所述推杆7，所述磁性块一5的下方和所述磁性块二6的上方均设有所述弹簧二8，所述腕带二3侧部设有通孔，所述推杆7从所述通孔中穿过。相适应的，在两个腕带二3连接处最好设置长圆孔，使磁性块一5和磁性块二6能在长圆孔中竖直移动。
使用时，用手按动上下两个推杆7，推动磁性块一5和磁性块二6相互错位，没有磁力的作用下，两个腕带二3很轻松就能分离，在弹簧二8的作用下，磁性块一5、磁性块二6和两个推杆7均恢复原位，等待下一次使用。在本实施例中，之所以将两个推杆7一上一下设置，是为了尽量减少推杆7裸露在外的长度。这种情况下，两个推杆7裸露在外的长度是两个磁性块接触高度的一半，如果只在一边的腕带二3上设置推杆7，那么推杆7裸露在外的长度是现在的两倍，会影响使用者的佩戴体验。
进一步，为了解决推杆7滑出的问题，
本实施例在推杆7上设置了限位杆9，所述腕带二3上设有限位槽10，所述限位杆9在所述推杆7的作用下位于所述限位槽10内竖直运动。
进一步，为了进一步增强腕带本体佩戴的稳定性，
本实施例在一个所述腕带二3的连接端设有凸块11，另一个所述腕带二3的连接端设有凹槽12，所述凸块11位于所述凹槽12内。两个腕带二3连接在一起时，凸块11置于凹槽12内，这样腕带二3的接口处不会发生上下或者前后的错位，进一步保证了腕带本体在使用者腕部佩戴的稳定性。
进一步，本实施例采取光电容积法进行心电图的检测，
所述测试主机1包括控制器、显示器、供电单元、驱动单元、处理单元、发光二极管LED1和光电三极管Q2，所述控制器通过驱动单元连接发光二极管LED2，所述光电三极管Q2通过处理单元连接控制器，所述供电单元为测试主机1供电；所述腕带一2上设有圆孔一13和圆孔二14，所述发光二极管LED1与所述圆孔一13相对设置，所述光电三极管Q2与所述圆孔二14相对设置。
测试主机的具体设置为智能手环或手表的常规设置，在此不过多赘述，发光二极管LED1采用绿色发光二极管，发出绿光照射到腕部，光束再通过反射方式传送到光电三极管Q2接收，在此过程中由于受到腕部皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，光电三极管Q2检测到的光强度将减弱，其中皮肤肌肉、组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，故光电三极管Q2接收到的光强度随之呈脉动性变化，将此光强度变化信号转换成电信号，便可获得容积脉搏血流的变化。
进一步，如图3所示，
本实施例中，腕带一2背离所述测试主机1的一侧设有弹性垫圈15，所述圆孔一和所述圆孔二均位于所述弹性垫圈15内。弹性垫圈15进一步保护了发光二极管LED1和光电三极管Q2形成的检测区不受外接光照影响，保证测量结果的准确性，在此基础上，可以将弹性垫圈15周壁上开设若干细小孔洞，使检测区可以透风处理，避免检测区出汗影响检测结果。
进一步，如图4所示，
本实施例中，驱动单元包括运放U1和三极管Q1，所述运放U1的同相输入端依次串联电阻R2、R1后连接控制器的PWM输出端，所述电阻R1和R2连接点与地之间串联有电容C1，所述电阻R2和运放U1的连接点与地之间串联有电容C2，所述运放U1的输出端通过电阻R3后连接三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极通过电阻R4接地，所述发光二极管LED1串联在5V电源和三极管Q1的集电极之间，且所述发光二极管LED1的导通方向由5V电源指向三极管Q1。
为保证发光二极管LED1输出光强度稳定的信号，以便适应测量者的个体差异性，采用压控恒流源驱动电路，由控制器输出的PWM信号，经过电阻R1、R2、C1、C2低通滤波器后得到直流分量，作为输入信号，经过运放U1驱动Q1导通，从而发光二极管LED1导通发光，通过改变PWM的占空比即可调整发光二极管LED1的工作电流，以保证传感器输出信号在最佳有效工作区间。
进一步，如图5所示，
本实施例的处理单元包括运放芯片U3，所述光电三极管Q2的集电极通过电容C3连接所述运放芯片U3的+INA脚，所述运放芯片U3的+INA脚和-INA脚分别通过电阻R6、R7连接参考电压，所述运放芯片U3的OUTA脚与-INA脚之间串联电阻R8，所述电阻R8上并联有电容C4，所述运放芯片U3的OUTA脚连接+INB脚，所述运放芯片U3的+INB脚和-INB脚分别通过电阻R11和电阻R10连接参考电压，所述运放芯片U3的OUTB脚与-INB脚之间串联电阻R9，所述电阻R9上并联有电容C5，所述运放芯片U3的OUTB脚作为处理单元的输出端连接控制器。
由于人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号，脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号，必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。经过光电三极管Q2将采集到的光信号转换为电信号，再经过处理电路进行放大滤波处理后输入给控制器进行运算分析，在显示器上显示实时心电图参数。
运放芯片U3包括A、B两个运算放大器，从光电三极管Q2输出的信号经过电容C3耦合至A运算放大器进行放大，设定为同相放大，同时电容C3与电阻R6形成一阶无源高通滤波器，电容C4和电阻R8使A运算放大器具备低通滤波特性，形成了一阶有源低通滤波器。电路采用单电源工作方式，参考电位为1/2VCC，可以由稳压二极管提供。B运算放大器与A运算放大器的电路结构相同。处理单元采用两级放大级联的方式，避免了单个运放增益过高而造成的电路不稳定现象。
进一步，本实施例采用按键开关实现心电图仪的开启和关闭动作，按键开关串联在供电单元和控制器之间，且将按键开关设置在测试主机1的侧面，使用者对按键开关进行相应动作，由于本实施例主要解决的问题不在于此，并且开关控制仪器的开启关闭也是常规操作，在此不过多赘述。
由于使用者在佩戴腕带时，总会记得开启心电图仪检测开关，但是在取下腕带时，往往会忘记关闭，引起不必要的电量浪费，为了解决这一问题，本实施例还包括低功耗自启电路，如图6所示，低功耗自启电路包括干簧管U2和光耦U4，所述干簧管U2串联在所述光耦U4的输入端和电压源VCC之间，所述光耦U4的输出端连接控制器的中断引脚，所述干簧管U2设置在与磁性块一5相对的位置，即所述磁性块二6附近，随着腕带的摘取靠近或远离所述磁性块一5，在本实施例中，将磁性块二6用普通铁块代替，避免磁性块二6影响干簧管U2的通断动作。
当使用者摘下腕带时，干簧管U2与磁性块一5分离，不受磁性块一5的干扰，干簧管U2断开，相应的光耦U4也不导通，输出信号INT0为低电平信号，控制器的中断引脚通过接收此信号判断使用者摘下腕带，不需要进行心电检测，不与驱动单元、处理单元和显示器进行数据传输，心电图仪暂停止工作，避免了电量的损耗。
Claims (8)
1.一种腕带自锁式移动心电图仪，包括测试主机(1)和腕带本体，其特征在于，所述腕带本体包括腕带一(2)和腕带二(3)，所述测试主机(1)设置在所述腕带一(2)上，所述腕带二(3)分为两段，两段所述腕带二(3)通过自锁装置连接，所述自锁装置与所述测试主机(1)相对设置，
所述腕带二(3)套设在所述腕带一(2)上，所述腕带一(2)和所述腕带二(3)的内部设有弹簧一(4)，所述弹簧一(4)的一端连接腕带一(2)，所述弹簧一(4)的另一端连接腕带二(3)，
所述自锁装置包括磁性块一(5)和磁性块二(6)，所述磁性块一(5)和磁性块二(6)相对设置在两段腕带二(3)上，两段腕带二(3)在所述磁性块一(5)和所述磁性块二(6)的作用下连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种腕带自锁式移动心电图仪，其特征在于：所述自锁装置还包括推杆(7)和弹簧二(8)，所述磁性块一(5)的上方和所述磁性块二(6)的下方均设有所述推杆(7)，所述磁性块一(5)的下方和所述磁性块二(6)的上方均设有所述弹簧二(8)，所述腕带二(3)侧部设有通孔，所述推杆(7)从所述通孔中穿过。
3.根据权利要求2所述的一种腕带自锁式移动心电图仪，其特征在于：所述推杆(7)上设有限位杆(9)，所述腕带二(3)上设有限位槽(10)，所述限位杆(9)在所述推杆(7)的作用下沿竖直方向移动设置在所述限位槽(10)内。
4.根据权利要求1所述的一种腕带自锁式移动心电图仪，其特征在于：一个所述腕带二(3)的连接端设有凸块(11)，另一个所述腕带二(3)的连接端设有凹槽(12)，所述凸块(11)位于所述凹槽(12)内。
5.根据权利要求1所述的一种腕带自锁式移动心电图仪，其特征在于：所述测试主机(1)包括控制器、显示器、供电单元、驱动单元、处理单元、发光二极管LED1和光电三极管Q2，所述控制器通过驱动单元连接发光二极管LED2，所述光电三极管Q2通过处理单元连接控制器，所述供电单元为测试主机(1)供电；
所述腕带一(2)上设有圆孔一(13)和圆孔二(14)，所述发光二极管LED1与所述圆孔一(13)相对设置，所述光电三极管Q2与所述圆孔二(14)相对设置。
6.根据权利要求5所述的一种腕带自锁式移动心电图仪，其特征在于：所述腕带一(2)背离所述测试主机(1)的一侧设有弹性垫圈(15)，所述圆孔一和所述圆孔二均位于所述弹性垫圈(15)内。
7.根据权利要求5所述的一种腕带自锁式移动心电图仪，其特征在于：所述驱动单元包括运放U1和三极管Q1，所述运放U1的同相输入端依次串联电阻R2、R1后连接控制器的PWM输出端，所述电阻R1和R2连接点与地之间串联有电容C1，所述电阻R2和运放U1的连接点与地之间串联有电容C2，所述运放U1的输出端通过电阻R3后连接三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极通过电阻R4接地，所述发光二极管LED1串联在5V电源和三极管Q1的集电极之间，且所述发光二极管LED1的导通方向由5V电源指向三极管Q1。
8.根据权利要求5所述的一种腕带自锁式移动心电图仪，其特征在于：所述处理单元包括运放芯片U3，所述光电三极管Q2的集电极通过电容C3连接所述运放芯片U3的+INA脚，所述运放芯片U3的+INA脚和-INA脚分别通过电阻R6、R7连接参考电压，所述运放芯片U3的OUTA脚与-INA脚之间串联电阻R8，所述电阻R8上并联有电容C4，所述运放芯片U3的OUTA脚连接+INB脚，所述运放芯片U3的+INB脚和-INB脚分别通过电阻R11和电阻R10连接参考电压，所述运放芯片U3的OUTB脚与-INB脚之间串联电阻R9，所述电阻R9上并联有电容C5，所述运放芯片U3的OUTB脚作为处理单元的输出端连接控制器。
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