CN203861212U - 一种多导联远程心电监护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：它包括用于探测人体心电信号的导联头、采集人体心电信号的前端采集电路、对输入的人体心电信号进行充分采集和滤波处理的缓冲跟随电路、产生中心参考电压的威尔逊电路、对心电信号和参考电压进行差分放大的前端放大电路、滤除工频干扰信号的右腿驱动电路、对经二级放大后的心电模拟信号进行采样、放大和封装传输处理的MCU、将数字化的心电信号传输到监控端的Zigbee无线网络传输模块和对接收到的心电信号进行显示的监控端。本实用新型可以广泛应用于家庭或者社区的心电监护场合中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种心电监护装置，特别是关于一种多导联远程心电监护装置。
背景技术
近年来，随着社会发展的加快，社会竞争压力剧增，人们在过着高水平的生活的同时，也经受着高压力生活，高强度工作，这导致人们常规饮食与运动的搭配严重失衡。不规范的生活或工作习惯，例如经常熬夜，长期吸烟，过度饮酒，运动量少，并且大量摄入含有高脂肪、高盐分、高糖类的食物等，这些都是心脏疾病的主要元凶，为心脏病的发病带来隐患，因此最近几年，全球的心脏疾病发病率和因心脏疾病死亡的病例逐年提高，而心脏病发病的年龄段也由以前的中老年人年龄段向中青年年龄段转变，这不得不引起有关部门的重视。
由于心电信号具有近场特性、微弱性，低频性、易受干扰和随机性等特征，我们必须对信号进行精确实时的采集，并加以预报和提醒，确保患者能够及时得到治疗。医院常规心电监护设备采集信号时间短，并且是在静态情况下采集，对于隐蔽性高的心脏疾病来说，较难于察觉。移动心电采集设备Holter（动态心电图）只能将较长时间段的心电信号暂存于记忆卡中，不能实时的监控患者的健康状况，如遇突发情况，将不能进行及时有效的治疗。而随着医学诊断的高标准要求，常规的单导联、五导联和七导联由于其在临床诊断中偏差较多，目前已经逐步退出历史舞台。而目前医学采用的十二导联心电监护设备只能进行本地信号的采集与输出，不具备远程医疗监护功能，并且十二导联心电监护设备的体积庞大，功耗大，不适合在家庭和社区做推广。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种便携式、功耗低的多导联远程心电监护装置，该装置不仅能够实时监测患者心电信号，而且能够准确地将监测数据传输至监控中心，从而实现对患者进行远程监护。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：它包括导联头、前端采集电路、缓冲跟随电路、威尔逊电路、前端放大电路、右腿驱动电路、二级放大电路、MCU、Zigbee无线网络传输模块和监控端；所述导联头由带导联线的RL右腿电极片、RA右臂电极片、LL左腿电极片、LA左臂电极片和六路胸电极片C1～C6构成；所述前端采集电路将所述导联头探测到的LA、RA、LL和C1～C6九路微弱的心电信号送入所述缓冲跟随电路；所述缓冲跟随电路对接收到的心电信号进行充分采集并滤除各电极片因阻抗不同产生的干扰，滤除干扰后的九路心电信号中LA、RA和LL信号传输至所述威尔逊电路，滤除干扰后的九路心电信号均传输至所述前端放大电路；所述威尔逊电路对接收到的LA、RA和LL信号进行处理后产生一参考电压并传输至所述前端放大电路；所述前端放大电路对接收到的九路心电信号和参考电压进行差分放大，得到九路心电模拟信号，其中一路心电模拟信号传输至所述右腿驱动电路，其余八路心电模拟信号传输至所述二级放大电路；所述右腿驱动电路将接收到的混有50Hz工频干扰的心电模拟信号通过RL电极片反馈至人体右腿，滤除50Hz共模工频干扰；所述二级放大电路对接收到的八路心电模拟信号进行放大处理后传输至所述MCU；所述MCU对接收到的经二级放大后的心电模拟信号进行采样处理，并对采样得到的数字化心电信号进行数字滤波后，通过通用异步收发传输器模式传输至所述Zigbee网络传输模块；所述Zigbee网络传输模块将接收到的数字心电信号传输至所述监控端，由所述监控端进行实时显示。
所述缓冲跟随电路由并联的九条通路构成，每条所述通路由一个OP4177系列运算放大器及其***电路构成。
所述威尔逊电路采用等阻值的电阻构成中心参考电路。
所述前置放大电路采用型号为AD620的仪表放大器。
所述右腿驱动电路由驱动电路和RL电极片连接构成，所述驱动电路采用OP4177系列的运算放大器中的三个运放模块级联构成。
所述二级放大电路采用型号为MAX4044的轨到轨输入输出运算放大器和若干电阻、电容构成。
所述MCU采用嵌入式微处理器MSP430。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于由导联头、前端采集电路、缓冲跟随电路、威尔逊电路、前端放大电路、右腿驱动电路、二级放大电路、MCU、Zigbee无线网络传输模块和监控端构成，因此本实用新型结构小巧、便于携带。2、本实用新型由于采用高精度、低噪声、低功耗的高精度仪表放大器AD620对接收到的消除差异后的心电信号放大；采用低功耗轨到轨输入输出运算放大器MAX4044对接收到的八路心电模拟信号进行二级放大；采用超低功耗的16位嵌入式微处理器MSP430对接收到的心电模拟信号进行模数转换、滤波和封装传输等处理；采用功耗低、时延短、容量大、保密性强和可靠性高的ZigBee无线传感网络模块对接收到的数字心电信号进行传输；因此本实用新型具有功耗低的特点。3、本实用新型由于采用ZigBee无线网络传输模块将测量的心电信号实时传送给监控端，因此本实用新型能够动态实时地、不间断地监测和传送重要生命特征参数，并将获得的数据实时传送至监控端，实现对患者的远程监护。基于以上优点，本实用新型可以广泛应用于家庭或者社区的心电监护场合中。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括由带导联线的RL（右腿）电极片、RA（右臂）电极片、LL（左腿）电极片、LA（左臂）电极片和六路胸电极片C1～C6构成的导联头1、前端采集电路2、缓冲跟随电路3、威尔逊电路4、前端放大电路5、右腿驱动电路6、二级放大电路7、MCU8、Zigbee无线网络传输模块9和监控端10。
导联头1探测到的LA、RA、LL和C1～C6九路微弱的心电信号经前端采集电路2采集后送入缓冲跟随电路3。缓冲跟随电路3对接收到的心电信号进行充分采集并采用阻抗匹配方式滤除各电极片因阻抗不同产生的干扰。一方面，滤除干扰后的九路心电信号中LA、RA和LL信号传输至威尔逊电路4，经威尔逊电路4处理后产生一参考电压并传输至前端放大电路5；另一方面，滤除干扰后的九路心电信号均传输至前端放大电路5，前端放大电路5对接收到的九路心电信号和参考电压进行差分放大，得到九路心电模拟信号，其中一路心电模拟信号传输至右腿驱动电路6，其余八路心电模拟信号传输至二级放大电路7。右腿驱动电路6将接收到的混有50Hz工频干扰的心电模拟信号通过RL电极片反馈至人体右腿，滤除50Hz共模工频干扰。二级放大电路7对接收到的八路心电模拟信号进行放大处理后传输至MCU8，MCU8对接收到的经二级放大后的心电模拟信号进行采样处理，并对采样得到的数字化心电信号进行数字滤波后，通过UART（通用异步收发传输器，Universal Asynchronous Receiver Transmitter)模式传输至Zigbee网络传输模块9，Zigbee网络传输模块9将接收到的数字心电信号传输至监控端10，由监控端10进行实时显示。
上述实施例中，前端采集电路2采用二阶滤波稳压电路对接收到的微弱心电信号进行滤波和稳压后传输至缓冲跟随电路3。
上述实施例中，缓冲跟随电路3由并联的九条通路构成，其中，每条通路由一个OP4177系列运算放大器及其***电路构成。通过每条通路中的运算放大器提高LA、RA、LL和C1～C6九路心电信号的输入阻抗，减小由于阻抗不匹配对LA、RA、LL和C1～C6九路心电信号传输造成的影响。
上述实施例中，威尔逊电路4采用等阻值的电阻构成中心参考电路，对接收到的LA、RA和LL三路心电信号进行数学逻辑处理，得到一参考电压并传输至前端放大电路5。
上述实施例中，前置放大电路5采用高精度、低噪声、低功耗的高精度仪表放大器AD620，该仪表放大器AD620能够将接收到的消除差异后的心电信号放大7～8倍。
上述实施例中，右腿驱动电路6由驱动电路和RL电极片连接构成，驱动电路采用OP4177系列的运算放大器中的三个运放模块级联构成。威尔逊电路4消除信号差异后的心电信号经过驱动电路中的前两级运放模块后，其输入阻抗增大，其输出阻抗减小；第三级运放模块采用反相开环放大的形式，把采集到的混有50Hz工频共模干扰信号的一路心电模拟信号以反相放大的形式放大后，通过RL电极片反馈到人体，滤出约99%的工频共模干扰信号，从而消除寄生电容对心电信号的影响。
上述实施例中，二级放大电路7采用两个放大倍数为75的低功耗轨到轨输入输出运算放大器MAX4044，若干电阻、电容构成低功耗轨到轨输入输出运算放大器MAX4044的***电路。二级放大电路7将接收到的八路心电模拟信号共放大100～150倍。
上述实施例中，MCU8采用超低功耗的16位嵌入式微处理器MSP430，MSP430首先对接收到的八路心电模拟信号进行模数转换，得到数字化心电信号；其次对数字化心电信号进行数字滤波处理，得到纯净的八路数字心电信号；最后将纯净的心电信号封装成数据帧，并通过UART模式传输至Zigbee无线网络传输模块9。
上述实施例中，Zigbee无线网络传输模块9采用ZigBee无线传感网络，ZigBee无线传感网络采用树形结构，其具有功耗低、时延短、容量大、保密性强、可靠性高等特点。Zigbee无线网络传输模块9将接收到的八路数字心电信号数据帧传输至监控端10，由监控端10进行实时显示。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：它包括导联头、前端采集电路、缓冲跟随电路、威尔逊电路、前端放大电路、右腿驱动电路、二级放大电路、MCU、Zigbee无线网络传输模块和监控端；
所述导联头由带导联线的RL右腿电极片、RA右臂电极片、LL左腿电极片、LA左臂电极片和六路胸电极片C1～C6构成；
所述前端采集电路将所述导联头探测到的LA、RA、LL和C1～C6九路微弱的心电信号送入所述缓冲跟随电路；
所述缓冲跟随电路对接收到的心电信号进行充分采集并滤除各电极片因阻抗不同产生的干扰，滤除干扰后的九路心电信号中LA、RA和LL信号传输至所述威尔逊电路，滤除干扰后的九路心电信号均传输至所述前端放大电路；
所述威尔逊电路对接收到的LA、RA和LL信号进行处理后产生一参考电压并传输至所述前端放大电路；
所述前端放大电路对接收到的九路心电信号和参考电压进行差分放大，得到九路心电模拟信号，其中一路心电模拟信号传输至所述右腿驱动电路，其余八路心电模拟信号传输至所述二级放大电路；
所述右腿驱动电路将接收到的混有50Hz工频干扰的心电模拟信号通过RL电极片反馈至人体右腿，滤除50Hz共模工频干扰；
所述二级放大电路对接收到的八路心电模拟信号进行放大处理后传输至所述MCU；
所述MCU对接收到的经二级放大后的心电模拟信号进行采样处理，并对采样得到的数字化心电信号进行数字滤波后，通过通用异步收发传输器模式传输至所述Zigbee网络传输模块；
所述Zigbee网络传输模块将接收到的数字心电信号传输至所述监控端，由所述监控端进行实时显示。
2.如权利要求1所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述缓冲跟随电路由并联的九条通路构成，每条所述通路由一个OP4177系列运算放大器及其***电路构成。
3.如权利要求1所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述威尔逊电路采用等阻值的电阻构成中心参考电路。
4.如权利要求2所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述威尔逊电路采用等阻值的电阻构成中心参考电路。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述前置放大电路采用型号为AD620的仪表放大器。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述右腿驱动电路由驱动电路和RL电极片连接构成，所述驱动电路采用OP4177系列的运算放大器中的三个运放模块级联构成。
7.如权利要求5所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述右腿驱动电路由驱动电路和RL电极片连接构成，所述驱动电路采用OP4177系列的运算放大器中的三个运放模块级联构成。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述二级放大电路采用型号为MAX4044的轨到轨输入输出运算放大器和若干电阻、电容构成。
9.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述MCU采用嵌入式微处理器MSP430。
10.如权利要求8所述的一种多导联远程心电监护装置，其特征在于：所述MCU采用嵌入式微处理器MSP430。
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