專利名稱：小型室性心動過速檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫療器械，特別涉及一種超小型室性心動過速檢測裝置。
背景技術：
心臟粹死(Sudden Cardiac Death, SO))是指心臟癥狀開始后一小時內發生的死亡，絕大多數由心室纖顫(Ventricular Fibrillation, VF)或持續性室性心動過速(Ventricular Tachycardia, VT)惡化為VF所致。室性心動過速是指起源于希氏束分叉處以下的3— 5個以上寬大畸形QRS波組成的心動過速。室速的臨床癥狀輕重視發作時心室率、持續時間、基礎心臟病變和心功能狀況不同而異。非持續性室速(發作時間短于30秒，能自行終止)的患者通常無癥狀，持續性室速(發作時間超過30秒，需藥物或電復律始能終 止)常伴有明顯血流動力學障礙與心肌缺血。美國每年約4(T50萬人患此種心律失常，在中國，雖無準確統計數字，但絕對數肯定不止這些。由于VT、VF往往無先兆癥狀而突然發作，迅速危及生命，故多失去有利的搶救時機。Luna等報道的157例心臟猝死中，生前的Holter記錄表明，原發性心室纖顫為8%，室性心動過速演變為VF占62%，扭轉型室性心動過速13%，過緩性心律失常17%。絕大多數VT，是由于心肌及傳導徑路發生折返所致。這種折返為微小折返，是誘發VT及VF的原因。室性心動過速演變為心室纖顫的平均時間為96秒。可見室性心動過速常演變為VF，導致心臟猝死。如能在第一時間檢測到室性心動過速并作出積極治療，可大大降低心臟猝死的發生。盡管已經研發出各類的室性心動過速檢測裝置，如現有的監護儀也帶有室性心動過速自動檢測及報警功能，但在實際應用中，由于設備較大，攜帶不便，所以小型化、低功耗是室性心動過速檢測裝置的發展方向。
發明內容本實用新型是針對現在室性心動過速檢測裝置不便攜帶的問題，提出了一種小型室性心動過速檢測裝置，體積小巧，方便攜帶。本實用新型的技術方案為一種小型室性心動過速檢測裝置，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，所述有源心電電極包括心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊、發送接口電路和第一供電電路，心電傳感器測量采集患者的心電信號，送放大濾波器后經過模數轉換模塊送發送接口電路輸出到處理裝置，第一供電電路給有源心電電極的各個電路供電，所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、室性心動過速檢測模塊、顯示模塊、存儲模塊、報警模塊和第二供電電路，接收接口電路接收的有源心電電極輸出的信號和參考心電模塊的信號都送室性心動過速檢測模塊，室性心動過速檢測模塊經過比較處理信號后將數據分別送顯示模塊、存儲模塊和聲與光報警電路，第二供電電路給處理裝置的各個電路供電。所述放大器與濾波器包括放大電路和濾波電路，所述濾波電路包括帶通濾波器和陷波濾波器，兩個濾波器前后連接，連接的先后順序不限，帶通濾波器采用無限增益多路反饋型濾波電路除直流和高頻，所述陷波濾波電路選用帶雙T網絡的有源濾波器濾除工頻信號。所述發送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。所述報警模塊包括聲報警模塊和光報警模塊。所述室性心動過速檢測模塊采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，所述模數轉換模塊可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471芯片。本實用新型的有益效果在于本實用新型小型室性心動過速檢測裝置，功能強、功耗低、可靠性高，整個系統體積小巧，實現了便攜式要求，能夠完成心電采集、處理、自動檢測和數據存儲，還能實現室性心動過速的實時監護，有利于室性心動過速檢測走入家庭。
圖I為本實用新型小型室性心動過速檢測裝置結構示意框圖；圖2為本實用新型小型室性心動過速檢測裝置中放大器電路圖；圖3為本實用新型小型室性心動過速檢測裝置中帶通濾波器電路圖；圖4為本實用新型小型室性心動過速檢測裝置中陷波濾波器電路圖；圖5為本實用新型小型室性心動過速檢測裝置中室性心動過速檢測模塊的芯片示意圖；圖6為本實用新型小型室性心動過速檢測裝置中聲報警模塊電路圖；圖7為本實用新型小型室性心動過速檢測裝置中光報警模塊電路圖。
具體實施方式
如圖I所示超小型室性心動過速檢測裝置結構示意框圖，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，采集心電信號經過調整轉換后，通過接口電路送入處理裝置中進行檢測處理，送出狀態信號。所述有源心電電極能夠貼在人體表面，通常可佩戴在患者的胸部或背部，其包括心電傳感器、放大濾波器、模數轉換模塊、發送接口電路和第一供電電路。所述心電傳感器用于測量采集患者的心電信號，由于心電是微弱的電信號，所以必須對所述心電傳感器采集到的心電信號進行放大。所述放大器如圖2所示，其中運放0P2177為浮地端，另一個運放0P2177為右腿驅動電路，AD8221/0為差分放大器。放大電路連接在所述心電傳感器的輸出端，用于對心電傳感器采集到的心電信號進行差分采樣，本實施例中，采樣率為250，采樣分辨率為12Bits，帶寬為25-lOOHz，初級放大倍數為20倍。濾波電路連接在放大電路的輸出端，用于濾除直流、高頻干擾與工頻信號。該濾波電路包括帶通濾波器和陷波濾波器，兩者連接的先后順序不限，也就是說可以先由帶通濾波器濾除直流和高頻，再由陷波濾波器濾除工頻；也可先由陷波濾波器濾除50Hz工頻后再進行帶通濾波。所述帶通濾波器與所述心電傳感器輸出端連接且用于濾除直流和高頻干擾，其帶通濾波器電路如圖3所示，該帶通濾波器采用無限增益多路反饋型濾波電路。它是由一個理論上具有無限增益運算放大器賦以多路反饋構成的濾波電路，由單一運算放大器構成的無限增益多路反饋二階帶通濾波電路的基本結構。無限增益多路反饋型濾波電路由于沒有正反饋，故穩定性高。放大器采用TI公司的LM324，四運放的一路。所述帶通濾波器的相關參數為[0020]通帶增益=
I 瓦瓦中心頻率% = I ；；
_1.1 I、品質因素77 = 7^^+7^)
y U2 。3所述陷波濾波器連接于該帶通濾波器輸出端且用于濾除工頻信號，其陷波濾波器電路如圖4所示。該電路是帶雙T網絡的有源濾波器，其傳遞函數
A(S) =-ItIgEgj-- Av
'1+2(2-為)SCK+ (50)2
i i +其中 Jv = ~~
馬與以往雙T型陷波器不同的是，該電路引入放大器U2形成正反饋，以減小阻帶寬度，使得阻帶中心頻率附近兩邊的幅值增大。Rl、R2、Cl、C2的值可由中心頻率fO確定。
/o =^^ ,當 f0=50 Hz 時，C 和 R 分別取 0. 068 y F 和 47 kQ ；f0=100 Hz 時，C 和 R 分
2jtRC
別取 0. 068 ii F 和 24 kQ。所述模數轉換模塊連接在所述濾波器的輸出端，用于將濾波后的信號進行模數轉換以獲得數字化心電信號。該模數轉換模塊可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471來實現，該芯片具有一個12位A/D，可以直接實現心電信號的數字化處理。所述發送接口電路用于發送所述數字心電信號，其與所述模數轉換模塊連接，可采用MSP430-1471的RS232接口。所述第一供電電路用于向所述心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊和發送接口電路供電，其可采用電池供電。所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、室性心動過速檢測模塊、顯示模塊、存儲模塊、聲光報警模塊和第二供電電路。所述接收接口電路用于接收所述發送接口電路發送的數字心電信號，該發送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。所述參考心電模塊用于提供消除心電干擾所需的參考信號。所述室性心動過速檢測模塊同時與所述參考心電模塊和所述接收接口電路連接，其用于消除接入的數字心電信號中的干擾成分，其根據自適應算法將所述接收接口電路接收的數字心電信號和所述參考心電模塊所接入的參考心音信號予以處理，以消除所述數字心電信號中的干擾成分。如圖5所示室性心動過速檢測模塊的芯片示意圖，該室性心動過速檢測模塊采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，該芯片具有強大的數據處理功能，可以輕松完成自適應心電噪聲消除算法等復雜計算，接收接口電路接收到的數字心電信號送入ADSP-BF518F芯片的主輸入端，而由參考心電模塊接入的參考心音信號送入ADSP-BF518F芯片的參考輸入端。由于初始心電信號由胸部表面皮膚采集，該初始心電信號混有肌電信號等很多干擾，心電信號和干擾之間的頻譜有很大范圍的重疊，使用普通濾波方法不能有效地將它消除。因此，ADSP-BF518F芯片采用MLMS算法濾除心電干擾成分，即若采集的心電信號為Cii = bj + hj +rij(I)其中，為信號中心電成分的采集值；<為通過體壁傳來的心電成分，\'力主輸入
端的隨機噪聲。而參考輸入端接入的心電信號是從心尖部位采集的，為Xj = Hj + rij(2)其中，％ 為心電參考信號采集值;士_為參考信號中的噪聲。 如果<和&為互不相關的，且它們與也不相關，由此可得到自適應消噪聲器的基本方程為ej = dj - yj(3)確定的方程由采用的自適應算法而定。采用MLMS算法，其遞推方程為^u2aXfXj] (5)Wj = Wja + OjSjXJ ( 6 )式中％ 為j時刻的自適應權矢量。設它為p階矢量，設
......馬 Hlr而為自適應濾波器的輸入信號矢量，為々......在所述室性心動過速檢測模塊中，心電信號濾除了干擾之后，采用概率密度函數法，根據心電信號相空間重構后兩點間距離的概率密度函數曲線形狀并提取特征參數4，利用特征參數&可精確檢測室性心動過速。所述顯示模塊與所述室性心動過速檢測模塊連接，用于實時顯示消除了干擾的數字心電信號以便進行心電監測。所述存儲模塊與所述室性心動過速檢測模塊連接，其用于存儲消除了干擾的數字心電信號，該存儲模塊包括能夠存儲信息的SD卡。所述第二供電電路用于向所述接收接口電路、室性心動過速檢測模塊和顯示模塊供電，其可采用電池供電，由于ADSP-BF518F芯片等采用3. 3V的電壓，而兩節AA電池提供的電壓為2. 4V，所以供電電路設置了升壓電路，例如，采用凌特公司的Mc34063，輸出電壓為3. 3V。為簡化圖示，圖I中所示的第二供電電路與各部件的連線未示出。所述報警模塊包括聲報警模塊和光報警模塊，聲報警模塊電路如圖6所示，光報警模塊電路見圖7所示。此外，所述處理裝置還設置有用于供用戶操作的心電監控按鍵以及與該心電監控按鍵連接且根據按鍵信號將濾除了干擾成分的心電信號或由所述接收接口電路接入的心電信號提供給所述顯示模塊的切換模塊等。綜上所述，本實用新型所述超小型室性心動過速檢測裝置采用低功耗小型化的電路處理心電數據，其電路功能強、功耗低、可靠性高，并采用概率密度函數法，根據心電信號相空間重構后兩點間距離的概率密度函數曲線形狀并提取特征參數t，利用特征參數七可精確檢測室性心動過速。整個系統體積非常小巧，實現了便攜的要求，能夠完成心電采集、處理、室性心動過速的自動檢測、數據存儲，以及實現室性心動過速的實時監護與報警。
權利要求1.一種小型室性心動過速檢測裝置，其特征在于，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，所述有源心電電極包括心電傳感器、放大器、濾波器、模數轉換模塊、發送接口電路和第一供電電路，心電傳感器測量采集患者的心電信號，送放大濾波器后經過模數轉換模塊送發送接口電路輸出到處理裝置，第一供電電路給有源心電電極的各個電路供電，所述處理裝置包括接收接口電路、參考心電模塊、室性心動過速檢測模塊、顯示模塊、存儲模塊、報警模塊和第二供電電路，接收接口電路接收的有源心電電極輸出的信號和參考心電模塊的信號都送室性心動過速檢測模塊，室性心動過速檢測模塊經過比較處理信號后將數據分別送顯示模塊、存儲模塊和聲與光報警電路，第二供電電路給處理裝置的各個電路供電。
2.根據權利要求I所述小型室性心動過速檢測裝置，其特征在于，所述放大器與濾波器包括放大電路和濾波電路，所述濾波電路包括帶通濾波器和陷波濾波器，兩個濾波器前后連接，連接的先后順序不限，帶通濾波器采用無限增益多路反饋型濾波電路除直流和高頻，所述陷波濾波電路選用帶雙T網絡的有源濾波器濾除工頻信號。
3.根據權利要求I所述小型室性心動過速檢測裝置，其特征在于，所述發送接口電路和接收接口電路采用屏蔽電纜連接。
4.根據權利要求I所述小型室性心動過速檢測裝置，其特征在于，所述報警模塊包括聲報警模塊和光報警模塊。
5.根據權利要求I所述小型室性心動過速檢測裝置，其特征在于，所述室性心動過速檢測模塊采用AD公司的ADSP-BF518F芯片，所述模數轉換模塊可采用TI公司的超低功耗MSP430-1471 芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種小型室性心動過速檢測裝置，包括有源心電電極、能夠與所述有源心電電極通信的處理裝置，有源心電電極貼在人體心臟附近，采集心電信號經過調整轉換后，通過接口電路送入處理裝置中進行檢測處理，送出狀態信號，功耗低、可靠性高、體積小，能夠完成心電采集、處理、自動檢測和數據存儲以及實現室性心動過速的實時監護，可用于室性心動過速的快速精確檢測。
文檔編號A61B5/0464GK202553930SQ201220223619
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者陸宏偉 申請人:上海理工大學