专利名称：与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置，属于医疗领域的一种人体电生理信号采集监护设备。
现有的心脏BB机、TTM、HOLTER等便携式智能心电监护设备采集使用二通道双极导联体系或三通道的双极导联体系采集心电信号，主要用于监测一般常见的心律失常和左心室部位的心肌缺血。其优点是双极导联体系不需要威尔逊电阻网络，电极位置全部在胸前壁上，有利于患者在活动中使用。但是，单纯依靠双极导联体系有可能遗漏心脏其他部位的心肌缺血、梗死引起的ST段变化，同时很难解释分析复杂的或多源性心律失常。因此，临床上对大范围心肌缺血和复杂的心律失常的患者，非常需要使用标准12导联体系进行心电信号的采集，而现有的标准12导联体系是为心电图机设计的，无法与便携式心电监护仪配套使用。
本实用新型的目的是提供一种可与便携式心电监护仪配套使用的多通道标准12导联心电信号采集装置，将便携式心电监护仪的双极导联体系扩展为标准12导联体系。
本实用新型所提供的可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电采集装置包括导联电极1、输入缓冲电路2、威尔逊电阻网络3、电子开关电路4、共模负反馈电路6、快速复位电路7、电源电路8、导联插头9、外壳10，其特点是该采集装置上设有一个前端CPU电路5。前端CPU电路5和导联电极1、输入缓冲电路2、威尔逊电阻联体系，由前端CPU电路5控制电子开关电路4和快速复位电路7的工作，该采集装置的心电信号输出端、控制口线、电源线通过导联插头9与便携式心电监护仪相接，便携式心电监护仪为其提供工作电源和启动命令。当前端CPU电路5接到便携式心电监护仪发出的命令信号后，控制电子开关电路4依次采集肢体导联、加压导联和胸前导联的标准12导联心电信号，输出至便携式心电监护仪内部分析、存储。在导联切换的同时，前端CPU电路5控制快速复位电路7启动工作，清除导联切换产生的基线跃变和波动，保持基线稳定。
导联电极1由电极片固定钮扣和导联线组成。
输入缓冲电路2是由运算放大器IC1A、IC1B、IC1C、IC1D、IC2A、IC2B、IC2C、IC2D、IC3A组成闭环增益为1的高输入阻抗的缓冲电路。
威尔逊电阻网络3位于输入缓冲电路2和开关电路4之间，由电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14组成，其中电路R6、R7、R8连接成“Y”型，其中心点为威尔逊网络“中心电位点”，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14六个电阻组成三角形，三角形各边二个电阻串联的中点为加压导联。三角形各角顶点为肢体导联，输入缓冲电路2中运算放大器IC1D、IC2A、IC2B、IC2C、IC2D、IC3A输出端为胸导联，肢体导联、加压导联和胸导联的输出端分别引入电子开关电路4的信号输入端。
电子开关电路4是由三个双四选一通道的模拟多路转换器IC4、IC5、IC6组成的三通道12导联选择开关。模拟多路转换器IC4、IC5、IC6的控制端(A1、A2、A3和B1、B2、B3)分别与前端CPU电路5中单片机IC8的一个八位双向I/O口的二位(P10、P11)相接，片选端N1、N2、N3分别与双向I/O口中的另外三位(P12、P13、P14)相接。
前端CPU电路5是由内部含有程序存储器的低功耗八位单片机IC8组成，内部程序存储器中固化了采集装置的控制程序。单片机IC8的中断口INT0通过导联插头9与便携式心电监护仪内部CPU的控制口线相接。
共模负反馈电路由电阻R1、R2、R3、R4、R5和运算放大器IC3B组成，电阻R3、R4、R5的一端分别接威尔逊电阻网络的三个顶点，另一端并联后接运算放大器IC3B的反相输入端，运算放大器IC3B的同相输入端接模拟地，电阻R1的一端接肢体导联线RL，另一端接运算放大器IC3B的输出端，电阻R2跨接在运算放大器IC3B的反相输入端和输出端之间。
快速复位电路7由三极管T1、T2、T3和电阻R28组成，三极管T1、T2、T3的集电极接地，其发射极通过导联插头9分别与便携式心电监护设备的三路前置放大器的输出端相接，三极管T1、T2、T3的基极并联后通过电阻R28与前端CPU电路5中单片机IC8的八位双向I/O口中的一位(P1.5)相接。
电源电路是由负电源发生器IC7和电容C12、C13、C14与二极管D1组成，负电源发生器IC7的正电源端和采集装置上各集成电路的正电源端均通过导联插头9与便携式心电监护仪正电源相接，负电源发生器IC7的输出端通过二极管D1接各运算放大器负电源端。
导联插头9为12针圆形镀金插头，其中，第一脚接正电源线，第二脚接公共地，第三脚接前端CPU电路5中单片机IC8的中断口INT0，第四脚和第五脚、第六脚和第七脚、第八脚和第九脚分别接电子开关电路4中多路转换器IC4、IC5、IC6的输出端X和Y，第十、第十一和第十二脚分别接快速复位电路7中的三极管T1、T2、T3的发射极，导联插头9的管脚与便携式心电监护设备的导联插座一一对应。
本实用新型所提供的可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电采集装置工作原理如下导联电极按照标准12导联心电图检查的规定粘贴在人体有关部位，导联插头插入便携式心电监护设备的导联插座，自动接通信号通道、控制口线和电源，便携式心电监护仪内部CPU向采集装置的前端CPU电路5中单片机IC8的中断口INT0发出启动工作命令，前端CPU电路5识别确认后发出指令，控制电开关电路4中的多路转换器IC4、IC5、IC6的三组X0、Y0通道打开，此时导联电极开始采集I、II、III导联的同步心电信号，心电信号经过输入缓冲电路2、威尔逊电阻网络3、电子开关电路4和导联插头9，送入便携式心电仪进行分析处理和存储。在达到程序所设置的时间长度时，前端CPU电路5控制电子开关电路4中的多路转换器IC4、IC5、IC6三组X0、Y0通道关闭，三组X1、Y1通道打开，此时采集装置开始采集加压导联AVR、AVL、AVF的心电信号，到达程序设置的时间长度后，前端CPU电路5控制电子开关电路4中多路转换器IC4、IC5、IC6的三组X1、Y1通道关闭，三组X2、Y2通道打开，开始采集胸导联V1、V2、V3的同步心电信号，到达程序设置的时间长度后，多路转换器IC4、IC5、IC6的三组X2、Y2通道关闭，三组X3、Y3通道打开，开始采集胸导联V4、V5、V6的同步心电信号，依次完成标准12导联心电信号的采集。前端CPU电路5在每次控制电子开关电路4中的多路转换器进行导联切换的同时，通过前端CPU电路5中单片机IC8八位双向I/O口中的一位(P15)向快速复位电路7中的三管T1、T2、T3发出高电平控制信号，使三极管饱和对地导通，封闭心电信号通道0.01～0.05秒快速清除导联切换产生的跃变波动，保持基线稳定。工作顺序是首先封闭心电信号通道，导联切换完成后，打开心电信号通道。
本实用新型所提供的可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置的共模负反馈电路6，通过电阻R3、R4、R5将肢体导联电极感应到共模干扰信号反相放大，通过电阻R1再输送到右腿电极上，抵消肢体导联上的共模干扰，从而大大提高了本实用新型的抗干扰能力，保证了心电信号质量。
本实用新型所提供的可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置，采用高输入阻抗低功耗的运算放大器组成闭环增益为1的输入缓冲电路，其输入阻抗高达10Ω，输出阻抗极低，大幅度地减少由于电极片与人体接触电阻不平衡引起的心电信号失真和干扰。
本实用新型所提供的可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置，应用CPU技术控制多通道标准12导联心电信号的同步采集与切换，将便携式心电监护仪的双极导联体系扩展为标准12导联体系，应用该采集装置，扩大了便携式心电监护仪使用范围，提高了临床应用价值。同时，不影响便携式心电监护仪使用双极导联体系。本实用新型采用了CPU技术和便携式心电监护仪的工作电源，具有智能化程度高，抗干扰性能强，体积小，操作简单方便的特点。
图1、本实用新型所提供可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置的原理方框图；其中1、导联电极；2、输入缓冲电路；3、威尔逊电阻网络；4、电子开关电路；5、前端CPU电路；6、共模负反馈电路；7、快速复位电路；8、电源电路；9、导联插头。
图2、本实用新型所提供可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置的电原理图；其中，JP1是导联插头图3、本实用新型所提供可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置的外壳图；其中10、上盖；11、底盖；12、导联线孔；13、14、15、16固定螺丝；17、导联插头连线；18、导联插头。
图4、本实用新型所提供的可与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置所使用的程序流程图。
以下结合附图说明本实用新型的实施本实用新型所提供的可与便携式心电监护仪配套的12导联心电信号采集装置按图2所示电原理图装配即可。其中，导联电极1是由10根带有屏蔽层的导线和电极片固定钮扣组成。图中RL、R、L、F、CU1、CU2、CU3、CU4、CU5、CU6分别是肢体导联线与胸导联线，输入缓冲电路2采用低功耗、高输入阻抗的运算放大器组成闭环增益为1的缓冲电路，其中运算放大器IC1A、IC1B、IC1C、IC1D、IC2A、IC2B、IC2C、IC2D、IC3A采用低功耗高输入阻抗的TL064，共模负反馈电路5中运算放大器IC3B也采用了低功耗高输入阻抗运算放大器TL640。组成电子开关电路的双四选一通道多路转换器IC4、IC5、IC6选用CD4502。快速复位电路7中的三极管T1、T2、T3采用NPN型三极管C9104；电源电路8中所用负电源发生器采用TC7660。前端CPU电路5中单片机IC8采用内含程序存储器的单片机AT89C2051，工作程序如图4所示，采用MC—51汇编语言编制，固化于程序存储器内。用于和便携式心电监护仪之间的信号通道、控制口线及电源连接用的导联插头9(图2电原理中的JP1)，采用的是镀金12针圆形插头，其管脚与便携式心电监护仪的导联插座一一对应。图3为采集装置外壳10，分为上、下盖两部分，采用ABS注塑成型，其上设有导联线孔，螺丝13、14、15、16是固定外壳和内部印刷电路板的直径1.5mm的金属螺丝。
权利要求1.一种与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置，包括导联电极(1)、输入缓冲电路(2)、威尔逊电阻网(3)、电子开关电路(4)、共模负反馈电路(6)、快速复位电路(7)、电源电路(8)、导联插头(9)、外壳(10)，其特征在于该采集装置上还设有一个由内含程序存储器的单片机(IC8)组成的前端CPU电路(5)，单片机(IC8)一个八位双向I/O口中的五位控制电子开关电路(4)，一位控制快速复位电路(7)，该采集装置的电源线、心电信号输出端、控制口线均通过导联插头(9)与配套的便携式心电监护仪相接，便携式心电监护仪为其提供工作电源和启动工作命令，前端CPU电路(5)中单片机(IC8)的中断口接到便携式心电监护仪的命令后，控制电子开关电路(4)依次采集肢体导联、加压导联、胸导联的标准12导联心电信号，在导联切换的同时，前端CPU电路(5)控制快速复位电路(7)清除导联切换产生的基线跃变波动。
2.根据权利要求1所述的与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置，其特征在于所述电子开关电路(4)是由三个双四选一模拟多路转换器(IC4、IC5、IC6)组成的三通道12导联选择开关，其中，模拟多路转换器(IC4、IC5、IC6)的控制端(A1、A2、A3和B1、B2、B3)与前端CPU电路(5)中单片机(IC8)八位双向I/O口中二位(P10、P11)相接，三个片选端(N1、N2、N3)分别与八位双向I/O口中的三位(P12、P13、P14)相接，其三路信号输出端通过导联插头(9)与配套的便携式心电监护仪相接。
3.根据权利要求1所述的与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置，其特征在于所述的快速复位电路(7)由三个三极管(T1、T2、T3)和一个电阻(R28)组成，三个三极管(T1、T2、T3)的集电极接地，其三个发射极通过导联插头(9)分别与便携式心电监护设备的三路前置放大器输出端相接，三个三极管(T1、T2、T3)的基极并联后通过电阻(R28)与前端CPU电路(5)中的单片机(IC8)八位双向I/O口中的一位(P15)相接。
专利摘要本实用新型提供一种与便携式心电监护仪配套的标准12导联心电信号采集装置,属于一种人体电生理信号采集装置,该采集装置采用CPU技术控制多通道标准12导联心电信号的同步采集与切换,输送到便携式心电监护仪内部进行处理分析和存储,该装置的信号输出端、控制口线和电源线经导联插头与便携式心电监护仪相接。本实用新型将便携式心电监护仪的双极导联扩展为12导联体系,扩大了使用范围,提高了临床应用价值。
文档编号A61B5/0402GK2394572SQ9924653
公开日2000年9月6日 申请日期1999年9月22日 优先权日1999年9月22日
发明者余结全, 黄凌云, 郭兆成, 彭宁 申请人:珠海经济特区中立电子工程有限公司