專利名稱：便攜式心電監(jiān)測報警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可供心臟病患者隨身攜帶的心電監(jiān)測報警儀器。
背景技術(shù)：
我國每年約有54萬人死于心臟性猝死，近九成猝死原因是心律失常。心律失常是指心跳節(jié)律或速率發(fā)生異常改變，包括心跳過快、過慢或者心跳不整齊。臨床數(shù)據(jù)表明，心律失常是發(fā)生心臟性猝死的最主要原因，99%的心臟性猝死患者還未來得及趕到醫(yī)院，已不治身亡。提高對心律失常的自我防治意識、減少心臟性猝死發(fā)生率已成為醫(yī)療器械行業(yè)的緊迫任務(wù)。 目前，業(yè)內(nèi)普遍的方案主要應(yīng)用于臨床，通過給患者佩戴心電監(jiān)測儀，記錄患者心電數(shù)據(jù)，最終提交給專業(yè)醫(yī)師分析。專業(yè)醫(yī)師是該方案事實上的用戶，盡管可做到實時了解患者狀況，但并不總能對突發(fā)的病情采取及時有效的搶救措施。而適合個人的便攜式監(jiān)測報警產(chǎn)品則沒有。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有方案的不足，提供一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，能夠在第一時間及時、就地處理病情，緩解突發(fā)的心臟性猝死，為搶救患者贏得更多的機會。本實用新型的技術(shù)方案是一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是包括前端測量模塊和后端報警模塊，前端測量模塊包括傳感器、信號調(diào)理電路、微處理器A、無線發(fā)射模塊和電源模塊；后端報警模塊包括無線接收模塊、微處理器B、LCD液晶顯示屏、LED報警電路、蜂鳴器電路、外部存儲器和電源模塊；傳感器將物理心電信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路后進(jìn)入微處理器A，微處理器A通過無線發(fā)射模塊把測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)射出去；無線接收模塊把接收到的數(shù)據(jù)傳送給微處理器B，微處理器B對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、顯示，并在發(fā)現(xiàn)異常心電數(shù)據(jù)時微處理器B通過相應(yīng)管腳驅(qū)動LED發(fā)光二極管、蜂鳴器進(jìn)行聲光報警。其中微處理器B的PB4、PB5、PB6三個引腳設(shè)置為輸入端口，分別與SI、S2、S3三個按鍵連接。微處理器B的PBO引腳設(shè)置為輸出端口，與三極管Ql連接驅(qū)動蜂鳴器LSI。微處理器B的PBl引腳設(shè)置為輸出端口，與限流電阻R2和LED發(fā)光管D2連接。信號調(diào)理電路將調(diào)理后的信號VIN通過微處理器A的CO+引腳進(jìn)入內(nèi)部的模擬比較器，經(jīng)過模擬比較后由微處理器A通過SCK、CS、MISO、MOSI組成的SPI接口把數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送至無線發(fā)射模塊。無線發(fā)射模塊具有SPI接口，把微處理器A通過SPI接口發(fā)送來的數(shù)據(jù)發(fā)射出去，同時該模塊還提供一個IRQ信號給微處理器A，以通知微處理器A發(fā)射完成狀態(tài)。 無線接收模塊具有SPI接口，接收無線發(fā)射模塊發(fā)射出的信號，通過SPI接口發(fā)送至后端的微處理器B，同時該模塊還提供一個IRQ信號給微處理器B，以通知微處理器B接收完成狀態(tài)。[0012]該方案主要面向的是患者。當(dāng)發(fā)生突發(fā)狀況時，及時做出聲光報警，提醒患者和身邊人員及時采取救助措施。比較常見的情形是，患者發(fā)病時可能正處于睡眠中，或者發(fā)生抽搐喪失行為能力，以至于無法及時服藥，因此，就地報警求救顯得格外重要。報警時，患者身邊人員可根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的提示信息采取及時的救助措施，并通知患者家屬或醫(yī)院進(jìn)行進(jìn)一步處理。該方案的主要特點是在第一時間及時、就地處理病情，緩解突發(fā)的心臟性猝死，為醫(yī)療搶救爭取時間。

圖I是本實用新型前端測量模塊的電路框圖。圖2是本實用新型后端報警模塊的電路框圖。圖3是前端微處理器A及外圍電路原理圖。圖4是前端傳感器及信號調(diào)理電路原理圖。圖5是無線發(fā)射模塊和無線接收模塊原理圖。圖6是調(diào)試接口電路原理圖。圖7是后端蜂鳴器報警、LED報警、按鍵、液晶顯示器、微處理器B及外圍電路原理圖。圖8是后端外部存儲器電路原理圖。
具體實施方式
該實用新型的前端模塊框圖如圖I所示。傳感器負(fù)責(zé)把物理心電信號轉(zhuǎn)換為電信號，在經(jīng)過放大、濾波等信號調(diào)理后進(jìn)入微處理器A，微處理器A通過無線發(fā)射模塊把測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)射出去。該儀器的前端模塊包括I、傳感器參見圖4。壓電式傳感器Vl將物理心跳信號轉(zhuǎn)換為微弱電信號。2、信號調(diào)理電路參見圖4。來自傳感器Vl的微弱電信號依次進(jìn)入U4運放LM324的B、A兩部分運放的負(fù)端，經(jīng)過兩級放大后進(jìn)入由C部分運放構(gòu)成的濾波電路，得到調(diào)理后的電壓信號VIN。這部分電路主要由運算放大器(如LM324)和若干外圍電阻、電容構(gòu)成。3、微處理器A :參見圖3。經(jīng)過調(diào)理的信號VIN通過微處理器A的CO+引腳進(jìn)入內(nèi)部的模擬比較器，經(jīng)過模擬比較器后可得到原始的心電數(shù)據(jù)，如脈搏等。最后微處理器A通過SCK、CS、MIS0、M0SI組成的SPI接口把數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送至無線發(fā)射模塊。微處理器A可選擇為具有模擬比較器、SPI串行口的低功耗通用微處理器(如LM3S102)。在本實用新型中，微處理器A為調(diào)理信號VIN把引腳設(shè)置為模擬比較器的輸入，為無線發(fā)射模塊把引腳設(shè)置為SPI接口。4、無線發(fā)射模塊參見圖5。是以SPI接口的無線收發(fā)芯片NRF24L01+為核心的功能模塊，把微處理器A通過SPI接口發(fā)送來的數(shù)據(jù)以小功率發(fā)射出去。工作在2. 4GHz ISM頻段，超低功耗，可選用NRF24L01+無線發(fā)射模塊。本實用新型的前、后端均采用了相同的模塊，在前端時，無線收發(fā)芯片工作在發(fā)射狀態(tài)，在后端時，無線收發(fā)芯片工作在接收狀態(tài)。無線收發(fā)芯片NRF24L01+工作狀態(tài)的選擇只需通過軟件設(shè)置其內(nèi)部的寄存器即可。該模塊還提供一個IRQ信號給微處理器，以通知微處理器發(fā)射或接收完成。由于前端和后端的距離較近，尤其是考慮到患者可能佩戴心電起搏器等設(shè)備，無線發(fā)射模塊的天線直接采用PCB電路板上的導(dǎo)線，以降低射頻帶來的風(fēng)險。5、電源模塊參見圖3。電池BT2為整個前端電路供電，可選用3 3. 6V的普通紐扣電池。6、調(diào)試接口電路參見圖6。該接口電路用于調(diào)試時連接微處理器和調(diào)試模塊。后端模塊框圖如圖2所示。無線接收模塊把接收到的數(shù)據(jù)傳送給微處理器B，微處理器B對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、顯示，并在發(fā)現(xiàn)異常心電數(shù)據(jù)時進(jìn)行啟動LED發(fā)光器件、蜂鳴器進(jìn)行報警。該儀器的后端模塊包括I、無線接收模塊參見圖5。是以SPI接口的無線收發(fā)芯片為核心的功能模塊，接收前端電路發(fā)射出的信號，通過SPI接口發(fā)送至后端的微處理器B?？蛇x用和前端相同的以無線收發(fā)芯片NRF24L01+為核心的的無線模塊，該模塊還提供一個IRQ信號給微處理器B，·以通知微處理器B接收完成狀態(tài)。2、微處理器B :參見圖7。通過SPI接口接收心電數(shù)據(jù)，分析心電數(shù)據(jù)，并通過IXD接口把實時狀態(tài)、數(shù)據(jù)送至LCD液晶顯示器顯示。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時，微處理器B通過相應(yīng)管腳驅(qū)動LED發(fā)光二極管、蜂鳴器進(jìn)行聲光報警。微處理器B可選擇為具有SPI串行口、較多GPIO (用于模擬IXD接口、驅(qū)動蜂鳴器、LED、鍵盤)、I2C接口(用于連接外部微處理器)的低功耗通用微處理器LM3S600在本實用新型中，微處理器B為蜂鳴器、LED、IXD把引腳設(shè)置為輸出端口，為鍵盤、發(fā)射中斷把引腳設(shè)置為輸入端口，為射頻模塊把引腳設(shè)置為SPI接口，為外部存儲器把引腳設(shè)置為I2C接口。3、LED報警電路參見圖7。由限流電阻Rl和LED發(fā)光管D2組成，微處理器B的PBl引腳設(shè)置為輸出端口。正常時，PBl輸出高電平，發(fā)光管D2截止，不發(fā)光。報警時，PBl輸出低電平，發(fā)光管D2導(dǎo)通發(fā)光?？捎糜趫缶碾姰惓?、電池欠壓或其他故障狀態(tài)。連續(xù)控制PBl的高低電平輸出狀態(tài)，可實現(xiàn)發(fā)光管D2的閃爍，以區(qū)分不同的異常狀況。4、蜂鳴器電路參見圖7。由NPN型三極管Ql驅(qū)動蜂鳴器LS1，微處理器B的PBO引腳設(shè)置為輸出端口，正常時，PBO輸出低電平，使三極管Ql截止，無電流流過蜂鳴器。報警時，微處理器B通過PBO輸出高電平脈沖，使三極管Ql間歇性導(dǎo)通，從而驅(qū)動蜂鳴器LSl發(fā)聲報警。調(diào)整間歇周期，可控制音調(diào)的高低，以實現(xiàn)不同狀態(tài)時報警聲音的強度。5、鍵盤電路參見圖7。鍵盤主要作為進(jìn)行人機交互時的輸入設(shè)備。由S1、S2、S3三個按鍵組成。微處理器B的PB4、PB5、PB6三個引腳設(shè)置為輸入端口，可采用中斷或查詢方式監(jiān)測按鍵狀態(tài)。當(dāng)按鍵松開時，電源通過電阻對電容充電，使電容兩端獲得高壓降，微處理器B采集到高電平。當(dāng)按鍵按下時，電容兩端放電，微處理器B采集到低電平。6、外部存儲器參見圖8。外部存儲器U5是I2C接口的EEPR0M，用于存儲用戶和系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)。7、電源模塊參見圖7。電池BTl為整個后端電路供電，可選用3 3. 6V的普通紐扣電池。8、調(diào)試接口電路參見圖6。該接口用于調(diào)試時連接微處理器和調(diào)試模塊。
權(quán)利要求1.一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是包括前端測量模塊和后端報警模塊，前端測量模塊包括傳感器、信號調(diào)理電路、微處理器A、無線發(fā)射模塊和電源模塊； 后端報警模塊包括無線接收模塊、微處理器B、LCD液晶顯示屏、LED報警電路、蜂鳴器電路、外部存儲器和電源模塊； 傳感器將物理心電信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路后進(jìn)入微處理器A，微處理器A通過無線發(fā)射模塊把測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)射出去； 無線接收模塊把接收到的數(shù)據(jù)傳送給微處理器B，微處理器B對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、顯示，并在發(fā)現(xiàn)異常心電數(shù)據(jù)時微處理器B通過相應(yīng)管腳驅(qū)動LED發(fā)光二極管、蜂鳴器進(jìn)行聲光報警。
2.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是微處理器B的PB4、PB5、PB6三個引腳設(shè)置為輸入端口，分別與SI、S2、S3三個按鍵連接。
3.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是微處理器B的PBO引腳設(shè)置為輸出端口，與三極管Ql連接驅(qū)動蜂鳴器LSI。
4.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是微處理器B的PBl引腳設(shè)置為輸出端口，與限流電阻R2和LED發(fā)光管D2連接。
5.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是信號調(diào)理電路將調(diào)理后的信號VIN通過微處理器A的CO+引腳進(jìn)入內(nèi)部的模擬比較器，經(jīng)過模擬比較后由微處理器A通過SCK、CS、MISO、MOSI組成的SPI接口把數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送至無線發(fā)射模塊。
6.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是無線發(fā)射模塊具有SPI接口，把微處理器A通過SPI接口發(fā)送來的數(shù)據(jù)發(fā)射出去，同時該模塊還提供一個IRQ信號給微處理器A，以通知微處理器A發(fā)射完成狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，其特征是無線接收模塊具有SPI接口，接收無線發(fā)射模塊發(fā)射出的信號，通過SPI接口發(fā)送至后端的微處理器B，同時該模塊還提供一個IRQ信號給微處理器B，以通知微處理器B接收完成狀態(tài)。
專利摘要本實用新型提供一種便攜式心電監(jiān)測報警儀，包括前端測量模塊和后端報警模塊，前端測量模塊包括傳感器、信號調(diào)理電路、微處理器A、無線發(fā)射模塊和電源模塊；后端報警模塊包括無線接收模塊、微處理器B、LCD液晶顯示屏、LED報警電路、蜂鳴器電路、外部存儲器和電源模塊；傳感器將物理心電信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路后進(jìn)入微處理器A，微處理器A通過無線發(fā)射模塊把測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)射出去；無線接收模塊把接收到的數(shù)據(jù)傳送給微處理器B，微處理器B對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、顯示，并在發(fā)現(xiàn)異常心電數(shù)據(jù)時微處理器通過相應(yīng)管腳驅(qū)動LED發(fā)光二極管、蜂鳴器進(jìn)行聲光報警。本實用新型能夠在第一時間及時、就地處理病情，緩解突發(fā)的心臟性猝死，為搶救患者贏得更多的機會。
文檔編號A61B5/0402GK202699130SQ201220353370
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者王安民, 王佐 申請人:王佐