专利名称：12导联数字存储式自动心电图机的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种12导联数字存储式自动心电图机。它适用于医疗单位的临床心电图测试与记录。
心电图是医生诊断疾病的重要依据，因此心电图机是目前医疗单位的必备仪器。但目前的国产心电图机一般是对各导联分时测试记录，并且一次测试记录只能得到一个记录图，这对临床诊断是十分不利的。此外，尽管已有某些进口心电图机能够做到多导联同时记录，但其价格是一般医院难以承受的，并且这些心电图机一般不能做到一次记录多次绘图输出。
本实用新型的目的在于提供一种性能价格比高，结构简单，轻便可靠、使用方便、能迅速准确地完成不同导联心电图测试记录的数字化、有存储能力和一次记录多次绘图输出的心电图机。
本实用新型的技术方案由8031主机电路及主机存储器电路，描绘器接口电路，多路开关及隔离放大电路，A／D转换电路组成的主机电路，整机由主机电路，键盘及显示电路，导联输入及屏蔽驱动电路，导联接触状态显示电路，心电信号预处理电路，加压导联合成及描绘器，其间以电连接组成，其特征是构成导联接触状态显示及加压导联合成电路的器件连接。
各导联线引入的人体心电信号经输入插座接入到导联输入电路，然后再经心电信号预处理电路进行放大滤波，最后经多路开关和隔离放大器而成为A／D转换电路的输入模拟信号。8031单片机对隔离电路、A／D转换电路进行控制，完成数据读入、处理及存储，并控制描绘器将测试结果打印输出。
本实用新型与背景技术相比所具有的有益效果是功能强，输入阻抗高，能耗低，重量轻、操作简便、集成化高、符合WHO有关的卫生标准及高可靠性。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1——总体框图。
图2——8031主机电路。
图3——主机存储器图4——键盘与显示电路。
图5——A／D转换电路。
图6——导联输入及屏蔽驱动电路。
图7——心电预处理及导联接触状态显示电路。
图8——加压导联合成电路。
图9——多路开关、隔离放大及隔离电源电路。
本实用新型的整机框图见
图1。该心电图机由导联输入及屏蔽驱动电路、心电信号预处理电路、导联接触状态显示电路、加压导联合成电路、多路开关及隔离放大电路、A／D转换电路、8031主机电路及主机存储器电路、CE－515P描绘器接口电路、2×8键盘及4位LED显示电路及CE－515P描绘器组成。2×8键盘用于实现各种操作命令的输入，数据采集电路在8031单片机系统控制下完成被测量的转换及A／D输入功能。测试记录的心电信号可通过CE－515P描绘器打印输出心电图。测试记录采用数字方式，各导联同时进行测试记录，并将测试结果以数字方式存储。测试结果可用描绘器绘制于普通纸上，一次测试记录可多次绘图输出。4位LED数码管可显示各种操作的执行情况。该心电图机是采用硬软件结合来完成其功能的专用医用仪器。软件包括监控程序，数据采集子程序以及显示打印程序。在系统设计中加强了抗干扰措施。本实用新型可记录标准导联心电图、6导联心电图和12导联心电图。本实用新型不仅可使用交流220V电源，也可使用＋15V直流电源。
图2是8031主机电路。8031单片机(U1)的P2口为地址总线的高8位，P0口为地址总线低8位和数据线，地址低8位和数据线分时复用。U2(74LS373)在U1的ALE信号控制下(U1的ALE与U2的LE相连接)完成地址低8位锁存，U2的D0～D7与U1的P00～P07相连接，U2的输出Q0～Q7与地址总线的A0～A7相连接。U3(74LS138)对全部64K程序存储空间和64K数据存储空间进行地址译码，U1的P25、P26及P27分别与U3的A、B、C相连接，U3的E1与E2接主机板上的地线，E3接＋5V电源。U3的输出Y0～Y7为一级内存片选信号，其地址分配如下Y00000H－1FFFHU9(EPROM2764)，U10(RAM6264)Y12000H－3FFFHU11(6264)Y24000H－5FFFHU12(6264)Y36000H－7FFFHU13(6264)Y48000H－9FFFHU14(6264)Y5A000H－BFFFHU15(6264)Y6C000H－DFFFHU16(6264)Y7E000H－FFFFH二级片选信号U17(6MHz晶振)、C1和C2(均为30pF、30V陶磁电容)构成U1的时钟源，时钟源的两端接U1的X1和X2端。R1(1.1KΩ、1／8W金属膜电阻)、R2(8.2KΩ、1／8W金属膜电阻)C3(10μF、30V电解电容)及S1(复位键)组成U1的复位电路。C3的正极和R1、S1的一端相接，S1的另一端接地，R1的另一端接＋5V。C3的负端与R2的一端连接后接至U1的RESET端，R2的另一端接在地线上。图中A0～A12为地址总线，D0～D7为数据总线，Y0～Y6、RD、WR、及PSEN组成控制总线。U5(74LS138)为第二级地址译码器。U5的A、B、C分别接在地址总线A8～A10上，E1、E2相连后接U3的Y7，E3接地址总线的A12；Y3、Y6、Y7经U4(74LS32)与U1的WR逻辑或后形成片选信号PWR、DS、DP。Y0与RD经U4相或后形成KRD，Y4经U7(74LS32)与WR或后形成CTM；KRD、PWR、DS、DP及由Y1输出的A／D一起组成第二级片选信号，其地址分配为KRDF000H键盘控制A／DF100HA／D转换PWRF300H打印CTMF400H多路开关控制DSF600H数码管段选DPF700H数码管位选
F200H和F500H未定义。
U6(74LS273)的输入D8～D1与数据总线D0～D7对应相接，输出Q8～Q1接至S0～S7，S0～S7与输出总线的BUSY、DSTB及电源地线GND共同组成CE～515P描绘器的接口电路。
U8(74LS273)的D1～D4与数据总线D0～D3对应相接，Q1～Q4输出信号X1～X4。X1～X4为多路开关的控制信号。
图3是主机存储器电路，由U9(EPROM2764)和U10～U16(RAM6264)组成。U9是程序存储器，U9的D0～D7与数据总线的D0～D7对应相接，A0～A12与地址总线的A0～A12对应相接，OE与控制总线的PSEN相接。U9的CE与控制总线的YO相接。U9的PGM、VFF并接后接＋5V。U10～U16为数据存储器，U10～U16的D0～D7与数据总线的D0～D7对应相接，A0～A12与地址总线的A0～A12对应相接，它们的OE和WE分别与控制总线的RD和WR对应相接，CS1分别与U3的Y0～Y6相接。U10～U16的CS2接＋5V。
图4是键盘及显示电路。U22(74LS244)作为键盘读写驱动器，其1A1～1A4和2A1～2A4分别与键盘的8条列线相接，1Y1～1Y4和2Y1～2Y4分别与数据总线的D0～D7对应相接，1G接地，2G与二级译码的片选信号KRD(U4A的输出端)相接。U23为2×8键盘，R11～R18(均为10KΩ、1／8W碳膜电阻)为8个限流电阻。2×8键盘各键的意义如下标准零点校准键。
6导6导测试键。
12导12导测试键。
3导3导测试键。
Ⅱ导Ⅱ导测试键。
打印打印键。
5h每5mm／mV键。
20h每20mm／mV键。
50／S走纸速度切换键。
其他键未定义。
U18、U19(均为74LS273)、U20、U21(均为75492)及LED1～LED2(数码管)一起组成显示电路。U18的D1～D8与数据总线D0～D7相接，Q1～Q8与U20的1A～6A及U21的1A、2A相接，U18的CLK接片选DS(U4B的输出端)，CLR接＋5V。U20的1Y～6Y及U21的1Y～2Y接数码管LED1～LED4的段位。U19的D5～D8接数据总线D0～D3，CLK接片选信号DP(U4C的输出端)，CLR接＋5V，Q5～Q8接U21的3A～6A。U21的3Y～6Y接LED1～LED4的位选(3、8脚)，U20、U21的4脚(GND)接地，11脚(VC)接＋5V。R3～R10(均为270Ω)为限流电阻。
图5是A／D转换电路。A／D转换电路由U24(ADC0804)、C4(150p)、R19(10K)组成。U24的Vin(＋)接输入信号SNG(图9中，U32的10脚)，Vin(－)、A－GND接地，CLK－R与CLK－IN接R19的一端，R19的另一端接C4的一端，C4的另一端接地。U24的DB0～DB7接数据总线D0～D7，CS接片选信号A／D(U5的Y1端)，RD、WR分别接总线控制信号RD、WR。INTR、Vref／2悬空，VccREF接＋5V。
图6为导联输入及屏蔽驱动电路。I1为导连输入插座，LA、RA、LL为肢体输入信号，V1、V2、V3、V4、V5、V6为胸极信号。肢体信号和胸极信号分别经结构完全相同的UT01～UT09后输出加到心电预处理及导联接触状态显示电路(图7)中相应的输入端。UT0X的电路结构如UT01所示。心电信号经R01加到U02A(1／4TL064)正输入端，U02A构成一电压跟随器。U01A(1／44066)为模拟开关，S1为4066的控制开关，C01(220P)为屏蔽驱动的引入电容，＋15、－15电源由图9中的隔离电源U33提供。R04、R05、R06(10K)的一端分别与UT01、UT02、UT03的5端相接，另一端接在一起构成威尔逊网的中性点，COT信号从该点取出。此外，该点信号经反相器U02D(1／4TL064)、R07(100Ω)、电感L1(1mH)、接地开关S2、C04(3300P)形成屏蔽驱动信号D。R08、R09、R010(10K)、U03A(1／4TL064)、R011(15K)、R012(360K)、R013(560K)、C05(0.015)、C06(100P)构成右腿信号(RL)驱动电路。
图7为心电信号预处理及导联接触状态显示电路。由导联输入及屏蔽驱动电路(图6)来的LA、RA、LL、COT、V1、V2、V3、V4、V5、V6分别经单元电路UT1、UT2、UT3、UT4、UT5、UT6、UT7、UT8、UT9处理后加到多路开关路(图9)的U31上。UT1～UT9是结构完全相同的单元电路，现以UT1说明其电路结构。两个心电信号分别经R101、R102(10K)加到U101(AD620)的3、2脚，R103(1K)接U2的1和8脚，5脚接悬浮地，4和7脚分别接负、正15V电源，6脚接C101(0.47)的一端，C101的另一端接C102(0.47)和R104(2M)的一端，C102的另一端与R105(2M)的一端和U102A(1／4TL064)的3脚相接，R105的另一端接浮地。R104的另一端接U102A的1脚。U102A的1、2脚相接后与R106(2M)、R107(2M)的一端相接，R106的另一端接浮地。R107的另一端与C103(510P)、R108(2M)的一端和U102B(1／4TL064)的6脚相接，U102B的5脚接浮地。C103、R108的另一端与U102B的7脚和R110(1M)的一端相接，R110的另一端与R109、R111的一端和U102C(1／4TL064)的9脚相接。R109的另一端接－2.4V电位。－2.4V电位是由
图10中W32(10K)的中间头得到的。R111的另一端接R113(10K)的一端及U102C的8脚、U103A(1／4LM339)的5脚。U102C的10脚接R112(470K)的一端，R112的另一端接浮地。U103A的4脚接＋2.5V电位，＋2.5V来自于
图10中的W31(10K)的中间头。U103A的3脚接＋15V和R114(5K)的一端，R114的另一端接U103A的2脚及R115的(1.5K)一端，R115的另一端接发光二极管LP1的一端，LP1的另一端和U103A的12脚接浮地。U102C的8脚为导联信号L1的输出。U103A、R114、R115、LP1组成一路的导联接触状态显示电路。U101、U102及其他电阻、电容一起完成信号的放大、滤波及抬高电位功能。
图8为加压导联合成电路。L1、L2、L3是UT1、UT2和UT3(图7)输出的三个标准导联，R21、R22(10K)组成分压器，对L1进行分压；R23、R24(10K)对L2进行分压；R25、R26(10K)对L3进行分压。U21B(1／4TL064)与R27、R28、R29(均为100K)组成反相器，对L2进行反相；U21C(1／4TL064)与R210、R211、R212组成反相器对L3进行反相。U21A(1／4TL064)和R215、R216、R213、R214(均为1M)组成加法器，完成分压后的L3与反相后的L2相加功能；U21D(1／2TL064)、R217、R218、R220(均为1M)和R219(470K)组成加法器，对从U21A来的信号及－2.4V进行相加，形成aVR信号，R221(10K)为输出电阻。U22B(1／4TL064)和R222、R223、R224、R225(均为1M)组成加法器，对反相后的L3和1／2L2相加，U22A(1／2TL064)、R226、R227、R228(均为1M)、R229(470K)组成加法器，对U22B来的信号及－2.4V进行相加，形成aVL信号，R230(10K)为输出电阻。U22C(1／2TL064)、R231、R232、R233、R234(均为1M)组成加法器，对L2及1／2L1进行相加，U22D(1／2TL064)、R235、R236、R237(均为1M)、R230(470K)组成加法器，对U22C来的信号及－2.4V进行相加，形成aVF信号，R239(10K)为输出电阻。
图9为多路开关、隔离放大器及隔离电源电路。U31(4067)为多路开关，由UT1～UT9(图7中)和由U21D、U22A、U22B(图8)来的L1～L3、V1～V6、aVR、aVL、aVF信号分别加在U31的输入脚IN0～IN11上。OUT(1脚)为输出，连到隔离放大器U32(289A)的5脚，U32的10脚输出SNG信号，送到U24的Vin(＋)(图5中)数模转换器的输入端。U32的7脚9脚接系统地，1脚接浮地，6脚接系统电源VCC(＋15V)。由U8的Q1～Q4(图2)来的X1～X4信号分别经过C31和R35、C32和R36、C33和R37、C34和R38(均为2200P和3K)加到U34A～U35B(均为521～2)的一次端，一次端的另一脚接地，R31～R34(均为10K)为一次端提供一直流电位。U34A～U35B的二次端其集电极接隔离＋15V电源，发射极接4.5K(R39～R12)电阻的一端和U31的A～D脚，另一端接浮地。U33为隔离电源，输入＋5V电压，输出可得到隔离的±15V电源。通过W31、W32(均为10K)分压，得到＋2.5V和～2.4V。
权利要求1.一种12导联数字存储式自动心电图机，它包括8031主机电路及存储器电路，描绘器接口电路，多路开关、隔离放大电路，A/D转换电路组成的主机板电路，整机由主机板电路，键盘及显示电路，导联连接状态显示电路，导联输入电路，心电信号处理电路及描绘器以电连接组成，其特征是导联接触状态显示电路由U103A、R114、R115、LP1组成一路的导联接触状态显示电路，电路中的U103A(1/4 LM339)的5脚接U102C(1/4 TLO64)的8脚，U103A的4脚接+2.5V；U103A的3脚接+15V和R114的一端，R114的另一端接U103A的2脚及R115的一端，R115的另一端接发光二极管LP1的一端，LP1的另一端和U103A的12脚接浮地；加压导联合成电路的L1、L2、L3是UT1、UT2和UT3输出的三个标准导联，R21、R22组成分压器，对L1进行分压；R23、R24对L2进行分压；R25、R26对L3进行分压；U21B(1/4 TL064)与R27、R28、R29组成反相器，对L2进行反相；U21C(1/4 TL064)与R210、R211、R212组成反相器对L3进行反相；U21A(1/4 TL064)和R215、R216、R213、R214组成加法器，完成分压后的L3与反相后的L2相加功能；U21D(1/2 TL064)、R217、R218、R220和R219组成加法器，对从U21A来的信号及-2.4V进行相加，形成aVR信号，R221(10K)为输出电阻；U22B(1/4 TL064)和R222、R223、R224、R225组成加法器，对反相后的L3和1/2 L2相加，U22A(1/2 TL064)、R226、R227、R228、R229组成加法器，对U22B来的信号及-2.4V进行相加，形成aVL信号，R230(为输出电阻；U22C(1/2 TL064)、R231、R232、R233、R234组成加法器，对L2及1/2 L1进行相加，U22D(1/2 TL064)、R235、R236、R237、R230组成加法器，对U22C来的信号及-2.4V进行相加，形成aVF信号，R239(10K)为输出电阻。
2.根据权利要求1所述的12导联数字存储式自动心电图机，其特征是从导联输入插座I1来的心电信号RL、LA、LL、V1～V6，进入导联输入及屏蔽驱动电路，分别经结构完全相同的UT01～UT09后，形成LA、RA、LL、V1～V6信号，加到心电处理及导联接触状态指示电路的输入端；其中UT01的电路结构心电信号经R01加到U02A(1／4 TL064)正输入端，U02A构成一电压跟随器，U01A(1／4 4066)为模拟开关，S1为4066的控制开关，C01为屏蔽驱动的引入电容；R04、R05、R06的一端分别与UT01、UT02、UT03的5端相接，另一端接在一起构成威尔逊网的中性点，COT信号从该点取出；该点信号经反相器U02D(1／4 TL064)、R07、L1、S2、C04形成屏蔽驱动信号D，R08、R09、R010、U03A(1／4 TL064)、R011、R012、R013、C05、C06构成右腿信号(RL)驱动电路。
专利摘要本实用新型是一种12导联数字存储式自动心电图机。该机以8031单片机主机电路为核心，配之以心电信号输入及处理电路，多路开关及隔离放大电路，A/D转换电路、描绘器及其接口电路，键盘及显示电路以及电源、隔离电源组成。多路开关及A/D转换电路在8031单片机系统控制下完成被测量的采集及转换，转换后的数据经计算处理后，既可由描绘器打印输出心电图形。该机具有经济可靠、操作简单、迅速准确，并能实现一次记录多次输出的特点。
文档编号A61B5/0402GK2172092SQ9322335
公开日1994年7月20日 申请日期1993年9月7日 优先权日1993年9月7日
发明者李哲英, 陈湛, 陈同占, 朱钟霖 申请人:北方交通大学