一種低功耗的動態心電監護儀的製作方法

2023-04-26 22:39:01

專利名稱：一種低功耗的動態心電監護儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於醫療器械領域，特別涉及一種低功耗的動態心電監護儀。
背景技術：
據權威調查顯示，心血管疾病已經成為世界人口死亡的主要原因之一。每年死於心血管疾病的人數約佔死亡總人數的三分之一。因此，對於心電異常情況的發現、預防、治療及搶救對於挽救生命有著重要的意義。心電圖(Electrocardiogram，ECG)是通過人體體表記錄出來的反映每個心動周期中心臟興奮的產生，傳導和恢復過程中所伴有的生物電變化。它作為主要反映心臟激動的電學活動量度，一直是心臟疾病診斷領域的研究重點。 但由於心電信號出現異常的情況是偶然的，而醫院所做的常規的心電圖的採集過程一般是記錄10秒中的數據，這樣很多的心律失常的問題不易被發現。動態心電圖(Ambulatory Electrocardiography, AECG)的出現很好的解決了這樣的問題，用來採集AECG信號的動態心電監護儀通常可以記錄M小時或者48小時的心電圖並加以分析來捕捉心律失常信號。 由於動態心電監護儀的監護是防止心血管疾病最行有效的方法，它越來越廣泛地被應用於臨床診斷及科研當中。同時，醫護人員對心電監護儀的數量以及質量的要求也不斷提高。這種情況在中國尤其明顯。因為中國人口眾多，所以對心電監護設備的市場需求更大。隨著可攜式心電監護儀的出現以及它實時性，自動化，持續時間長的特點，AECG監護系統已經在全國各大醫院廣泛的使用。AECG監護通常需要在身體上粘貼若干電級並與隨身攜帶的心電採集記錄儀器連接來長時間記錄人體心電數據。記錄結束後通過USB接口將心電數據傳輸到計算機上，在計算機上首先應用心電數據自動分析軟體對心電數據進行預處理，智能分析，醫生檢驗並提供診斷結果，形成統計數據對分析結果形成報告，最終由醫生將結果反饋給患者並提供及時的診斷意見。在這裡要指出的是，醫院使用的動態心電圖監護設備的成本較高，同時患者必須要到醫院進行心電數據的採集，給患者帶來不便。如果能夠使心電監護儀像電子血壓計一樣走進千家萬戶，這不但能夠增強心電監護設備的實用性，同時也能確保患者得到最及時的診斷與治療。巨大的利益驅動使得可攜式的心電監護設備不斷的湧現，相應的心電信號智能分析軟體也應運而生。由於AECG的心電信息量遠遠大於常規心電圖，所以極大的增加了心電圖分析的工作量，這就使得與可攜式監護設備配套的心電信號檢測及分析系統的出現成為必然。在不斷的探索中人們發現，採用計算機輔助心電醫生診斷的方法是最為合理的，既加快了診斷速度，又減少了醫生的工作量，顯著的提高了醫生的工作效率。目前市場上銷售的可攜式心電監護設備存在不同程度的缺陷系統的體積較大， 不便於攜帶，使用不靈活；系統的功耗較大，普通的電池難以維持長時間的監護，同時高功耗也會使得系統的工作溫度升高，影響到各部分電路的工作效果及使用壽命；系統的抗幹擾能力差，工頻幹擾和肌電幹擾通常會影響測試的精度；常用的心電監護儀不具有病情的智能診斷功能。因此，開發出一種成本低廉，功能完善，使用安全的監護設備並輔助以適合
3計算機實現又具診斷準確率的智能分析算法稱謂了此項產品全面面向市場的關鍵，本系統的工作正式基於此而展開。
發明內容為彌補上述設備之不足，本實用新型提供一種低功耗的動態心電監護儀。該低功耗的動態心電監護儀包括心電信號採集單元、心電信號分析存儲單元和上位機；心電信號採集單元包括心電電極、導聯線和集成模擬前端電路；心電信號分析存儲單元包括供電電路、晶振電路、復位電路、USB接口電路、蜂鳴器電路、液晶屏背光控制電路、鍵盤電路、SD卡存儲電路、LCD液晶屏電路和ARM微處理器電路；心電信號採集單元的輸入端通過心電電極和導聯線連接人體，心電信號採集單元的輸出端連接心電信號分析存儲單元的輸入端，心電信號分析存儲單元的輸出端連接上位機； 心電信號採集單元包括心電電極、導聯線和集成模擬前端電路。集成模擬前端電路內部集成EMI濾波電路、多路開關、8路可編程增益放大器、24bit ADC、控制電路、右腿驅動電路、靈活可配的威爾遜網絡(Wilson C)、SPI接口、電極脫落檢測嵌入電路、溫度檢測嵌入電路、起搏檢測嵌入電路和呼吸電路嵌入電路；從而完全實現了對8路心電信號的採集、 濾波、放大、模數轉換等功能，轉換後的數位訊號作為心電信號採集單元的輸出通過SPI接口傳遞給心電信號採集單元。心電信號分析存儲單元包括供電電路、晶振電路、復位電路、USB接口電路、蜂鳴器電路、鍵盤電路、SD卡存儲電路、IXD液晶屏電路和ARM微處理器電路，上述電路均連接ARM 微處理器電路，ARM微處理器接收心電信號採集單元輸出的心電信號，隨後對心電信號進行數字濾波，基線漂移抑制，和實時分析等處理。微處理器將處理後的心電波形和實時分析得到的結果顯示在LCD液晶屏上，同時將心電數據存儲在SD存儲卡中。監護儀使用完畢後， 可以通過USB線將記錄後的數據傳遞給上位機，也可以取下SD卡，用讀卡器將卡中的心電數據傳遞給上位機。心電監護儀的工作電壓是3. 3V，由供電電路提供。晶振電路分別為系統提供8M的系統CLK，和32. 768K的實時時鐘CLK。蜂鳴器、鍵盤和IXD液晶屏構成了人機接口，用於人機互動。本實用新型一種低功耗的動態心電監護儀的控制方法，按如下步驟執行步驟一採用小波熵最優閾值去噪的方法對採集到的信號進行數字濾波；方法如下步驟1 選擇與原始心電信號最相近的小波基函數，確定小波變換的分解尺度，對信號進行離散小波變換，得到不同分解尺度的高頻係數分量和低頻係數分量；步驟2 比較各個子帶信號上的小波熵，選取小波熵值最大的子帶的小波係數，認為該子帶的小波係數是由噪聲引起的，選取該子帶小波係數的中值，記為％.，即第j尺度的噪聲方差，帶入式+中，其中 為不同尺度的採樣點數，λ j為該層次的閾值， 計算得到第j(j e [1,5])尺度的小波閾值；步驟3 採用閾值函數對每一尺度的高頻係數分量進行閾值化處理，得到近似高
4頻小波係數。處理閾值函數如下
權利要求1.一種低功耗的動態心電監護儀，其特徵在於該監護儀包括心電信號採集單元、心電信號分析存儲單元和上位機；心電信號採集單元的輸入端通過心電電極和導聯線連接人體，心電信號採集單元的輸出端連接心電信號分析存儲單元的輸入端，心電信號分析存儲單元的輸出端連接上位機。
2.根據權利要求1所述的低功耗的動態心電監護儀，其特徵在於所述的心電信號採集單元包括心電電極、導聯線和集成模擬前端電路；集成模擬前端電路內部集成EMI濾波電路、多路開關、8路可編程增益放大器、24bit ADC、控制電路、右腿驅動電路、靈活可配的威爾遜網絡、SPI接口、電極脫落檢測嵌入電路、溫度檢測嵌入電路、起搏檢測嵌入電路和呼吸電路嵌入電路；轉換後的數位訊號作為心電信號採集單元的輸出通過SPI接口傳遞給心電信號採集單元。
3.根據權利要求1所述的低功耗的動態心電監護儀，其特徵在於所述的心電信號分析存儲單元包括供電電路、晶振電路、復位電路、USB接口電路、蜂鳴器電路、液晶屏背光控制電路、鍵盤電路、SD卡存儲電路、IXD液晶屏電路和ARM微處理器電路；上述電路均連接 ARM微處理器電路，ARM微處理器接收心電信號採集單元輸出的心電信號，微處理器將處理後的心電波形和實時分析得到的結果顯示在LCD液晶屏上，同時將心電數據存儲在SD存儲卡中。
專利摘要一種低功耗的動態心電監護儀，屬於醫療器械領域。該動態心電監護儀包括心電信號採集單元、心電信號分析存儲單元和上位機。本實用新型優點集成度高，具有便攜性、緊湊型、經濟性的特點。
文檔編號A61B5/0402GK202146301SQ20112022667
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者代繼成, 佘黎煌, 張石, 王子敬, 王明全, 解加華 申請人:東北大學