专利名称：携带式阻抗法动态心输出量监护仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种携带式阻抗法动态心输出量监护仪，用于临床医学、生理学、药理学，运动医学等领域，无伤观察，监护心输出量动态的变化。
现有的仪器应用PC机，检测电极采用带状电极，由于仪器采用PC机，因此重量达数公斤，体积大，人体无法携带，带状电极使受检者感到不舒服，难于固定于人体，不适于受检者在活动状态下测量，同时带状电极安放的部位，妨碍了某些脑部手术操作，使得手术过程中心功能的监护难以实现，另外现有仪器大多需要单独的心电导联，需三根导联线，电极数量多，使用更加不便。
本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种体积小、重量轻，24小时可以监护的携带式阻抗法动态心输出量监护仪。
本实用新型采用的技术方案为它由心阻抗测量电极、心电放大及R波检出电路，计算机系统、电源组成，特点为心阻抗电极为点状电极；计算机系统是由单片机与运算放大器，EPROM、RAM，锁存器、地址译码器、液晶显示模块连接而成。
本实用新型实施例结合附图作进一步说明。
图1为本实用新型硬件结构框图；图2为心阻抗检测器线路图；图3为单片机系统线路原理图；图4为电极安放位置示意图。
由
图1、图3所示，本实用新型由心阻抗测量电极、心阻抗检测器、心电放大及R波检出电路、单片机系统、电源组成，单片机选用80C196，它与EPROM(27C128)、RAM(72C256)、锁存器(74HC373)、地址译码器，液晶显示模块以及信号输入端运算放大器及按钮开关连接而成，以单片机的一个中断口接收心电放大器输出的R波脉冲，启动单片机内的A/D转换器，采集来自心阻抗检测器的基础阻抗Zo及阻抗变化速率dz/dt信号，作出心输出量计算，与单片机连接的液晶显示用来显示病人的有关资料、信息、时间、顺序，随机显示心输出量数据，单片机设有一接口与PC机通信传递数据。由图2所示，心阻抗检测器由晶体三极管Q1、Q2推挽电路组成的100KC，0.5mA的恒流源，由A1(AD620)、A2(CA3140)组成高频高压放大电路及由二极管D3、D4整流电路和R10、R11、C10、C11带通滤波电路连接而成基础阻抗Zo检测电路连接而成，带通滤波频率为15～30HZ。固定的标准阻抗输入信号由外接定标器输入。心阻抗信号通过C12、R12、微分经A3∶A放大(A3为LM324)，再经A3∶B、A3∶C、A3∶D三级放大后送到单片机。
由图2所示，心电放大及R波检出电路由L3高频滤波器，由C15、C16、R32、R15、R16、R17、C18、C19、C20、C21、组成的双T型滤波网络、C23、R20组成微分器，放大器A4∶A(A4为LM358)、由D5、D6及A4∶B组成的双向比较器及D7检波、Q3功放电路连接而成，经A1放大的心电信号及心阻抗信号经L3高频滤波、心电信号经双T网络滤波、A4放大，再经微分器融发双向比较器产生20-40ms脉冲信号经检波功放至单片机，用以启动单片机采集数据。
为心阻抗信号叠加时提供同步信号，心电放大器频响设计为8～16HZ，有利于心电信号的基线稳定，有较大的R波幅度，削弱运动引起的伪差。
本仪器主要功能是连续监护在不同的生理状态下如运动、静息、用药前后的心输出量变化，因此在软件设计时考虑下列功能(1)接受使用人员的输入信息检查日期、受试者的姓名、年龄、性别、电极距离或受试者有异常症状或感觉时要求计算机登记下当时的时间，还要接受操作者的命令，作予试验检查或正式监护。
(2)显示检查的结果，提供，A顺序每分钟心输出量，B随机地某时段心输出量及简单地统计每10分钟心输出量的均值及标准差。
(3)信号处理程序，它由三个子程序组成，A、R波检测及识别，心电放大器送出的R波脉冲到单片机的一个中断口，单片机收到中断后还必须判断外中断信号是否“真正”的R波或是其他干扰信号，判断的约定是一个中断与前一次中断的时间间隔＜224ms时，把第二个中断脉冲判为干扰，否则即判为“真正”的R波；B、数据采集、数据采样频率设计为250HZ，本子程序每4ms对Zo及dz/dt信号各采集一点数据，每个心动周期中数据采集的长度为0.65心动周期，数据采集持续到1分钟时，转入下面的数据处理子程序；C、数据处理子程序本实用新型对心阻抗信号处理采用1分钟的平均叠加方法，即在本子程序将1分钟内的数据以R波信号为参考点，对每一个心动周期的dz/dt作叠加平均，得到平均数据，寻找(dz/dt)max、射血起点、终点对Zo则计算平均值以消除呼吸的影响，然后按Kubicek公式计算心输出量。
寻找射血的起点，先在dz/dt信号的上升部分，即实际是阻抗下降，选取相应于0.15×(dz/dt)max的点作参考点，并在它的前后32ms的区间内判断是否有切迹存在，如果没有切迹，则以参考点作为射血起点。寻找射血终点，先按被测者的心率、年龄、按公式，射血时间＝325.53-0.73×心率+0.99 ×年龄，估计射血时间并以它作参考，前后增减20％区间内寻找射血终点，按照射血的起点、终点算出射血时间。
本实用新型，用于测量心阻抗的测量电极为点状电极，采用心电监护电极共5只，其位置布置如图4所示，其中两只电极作为电流电极，贴在背部正中线，一个位于第五颈椎水平，另一个位于第九胸椎水平，两只作为电压电极分别贴在前正中线胸骨柄上缘平胸骨柄上缘及胸骨下端第四肋间水平，另一只电极作为地电极贴在右腋前线于第五肋间水平，电压电极复用作为心电电极，导联线采用屏蔽线。
电源采用5号电池，6伏。
本发明进行了实验及临床应用获得了较好结果，以不同体位对心阻抗参数的影响为例，作些说明。
体位试验对心阻抗参数的影响，采用点状电极，电极位置见图4，参加者有20名健康青年，男性8名，女性12名，平均年龄23.5±1.6岁，参加立位与平卧位时，心阻抗参数测定结果；立位时，HR＝85.1±10.2(次/分)，LVET＝290±4.2(ms)，Zo＝15.46±2.1(欧姆)，心输出量CO＝7.2+2.15(升/分)平卧位时，HR＝70.2±9.0(次/分)，LVET＝328±24(ms)，Zo＝14.98±2.0(欧姆)，CO＝8.69±2.06(升/分)。卧位与立位比较，HR下降(P＜0.05)，其他三个参数的变化无统计学义(P＞0.05)，但心率明显下降，心博量明显地高于立位，分别为124±12ml及85±13ml，P＜0.01，显示本仪器反映因卧位时回心血量增加引起心博量增加的生理现象。
由于应用单片机代替了PC机，使重量与体积大大减少，用电池供电代替交流电供电、点状电极取代带状电极，这样易于固定于人体上，心阻抗与心电信号复用一组导联线，克服带状电极和导联线过多的缺点，采用1分钟平均叠加方法，改善心阻抗的信噪比，改善数据的质量，因此，本实用新型可随身携带，24小时可对动态心输出量实行监护，是为临床医学、生理学、运动医学领域中无创伤动态测定心功能的一种有效手段，是一种简便、实用、价廉、性能可靠的医疗仪器，适合于医疗单位和科研单位的应用。
权利要求1.一种由心阻抗测量电极、心阻抗检测器，心电放大及R波检出电路、计算机系统、电源所组成的携带式阻抗法动态心输出量监护仪，其特征在于；A、心阻抗测量电极为点状电极，B、计算机系统是由单片机与运算放大器、EPROM、RAM锁存器、地址译码器、液晶显示模块连接而成。
2.根据权利要求1所述的携带式阻抗法动态心输出量监护仪，其特征在于，所述的心阻抗检测器由晶体三极管Q1、Q2推挽电路组成的100KC0.5mA恒流源，由A1、A2组成高频高压放大电路及由二极管整流电路，RC带通滤电路连接而成的基础阻抗Zo检测电路连接而成。
3.根据权利要求1所述的携带式阻抗法动态心输出量监护仪，其特征在于所述的心电放大及R波检出电路，它由L3、高频滤波器、阻容耦合而成双T型滤波网络、C23、R20组成的微分器、放大器A4∶A、由D5、D6及A4∶B组成的双向比较器、以及D7检波与Q3功放电路连接而成，经A1放大的心电信号及心阻抗信号经L3高频滤波，心电信号经双T网络滤波，A4放大，再经微分器触发双向比较器产生20-40ms脉冲信号经检波功放至单片机，用以启动单片机采集数据。
4.根据权利要求1所述的携带式阻抗法动态心输出量监护仪，其特征在于，所述的电源为电池供电。
专利摘要本实用新型涉及一种由心阻抗测量电极、心阻抗检测器、心电放大及R波检测电路、计算机系统、电源所组成的携带式阻抗法动态心输出量监护仪,其特点为:阻抗测量电极为点状电极;计算机系统是由单片机与运算放大器、EPROM、RAM,锁存器、地址译码器、液晶显示模块连接而成,优点是重量轻、体积小,可随身携带,可为临床医学、生理学、运动医学领域中无创伤动态24小时测定心功能,适合于医疗单位和科研单位的应用。
文档编号A61B5/026GK2290309SQ9622316
公开日1998年9月9日 申请日期1996年12月27日 优先权日1996年12月27日
发明者林钟香 申请人:上海中医药大学附属龙华医院