专利名称：一种数字式电话传输心脏健康扫描器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用数字式电话传输心脏健康扫描器，尤其涉及通过电话线以数字方式传输心电图的仪器。
背景技术：
在本实用新型出现前，病人端的心脏健康扫描器缺乏数字式存储装置，使得病人端的心脏健康扫描器使用不方便，另外，现有技术中电话传输心电图多采用模拟调频传输，这是一种早期出现的传输方式，经模拟调频传输心电，其特点可以实现单导心电或多导心电分时传输，缺点是只能单向传输，没有自动纠错功能抗干扰性能差，易受发送和接收环境噪声的干扰，美、以、澳的产品均为模拟调频传输。如果在接收器系统配有计算机管理系统，必须将收到的模拟信号转换为数字信号才能进行处理。
另外，既往国内外均采用单台微机与单台电话并联作为工作站。一次接收一个病人的信号，不易于联网，这显然存在不方便的地方。
本实用新型的产品首先采用数字编码传输。数字编码是先进的通信技术，其特点是抗干扰性能强，不易受环境、噪声干扰，失真小，可双向传输，有自动纠错技术差错率低，传输速度快，计算机对接收的数字信号可以直接进行处理，本实用新型是世界上首先采用先进的编码传输技术的产品。
发明内容
因此，本实用新型的第一目的在于提供一种体积小、价廉的心脏健康扫描器，使测得的信号可以以数字的方式存储起来，并在必要的时候易于读取出来，并传输出去。
本实用新型的第三目的在于采用多台微机组成的局网式的工作站，可同时接收多个病人的信号。
本实用新型的第四目的在于提供一个由数字式电话传输心脏健康扫描器(下简称心脏健康扫描器)和数字电话传输心电工作站(下简称工作站)组成的装置。
为了实现以上目的，本实用新型提供了一个数字式电话传输心脏健康扫描器，包括心电电极、心电信号放大器、数据采集与控制器、专用液晶显示模块、实时时钟、数据传输接口、供电电源。
为了实现以上目的，本实用新型提供了一个数字式电话传输心电工作站，由网络服务器、传输服务器、监护终端以及集线器、网线、打印机、电话组成的局网。
本实用新型与现有常规心电监护技术相比，具有如下优点使用者可随时对心电状况进行记录，从而在必要时可通过合适的方式将这些数据送到工作站，进行分析。
图1是数字式电话传输心脏健康扫描器的整机的方框图。
图2是数字式电话传输心脏健康扫描器的探测器与调制解调器一体的外形示意图。
图3a，图3b和图3c是数字式电话传输心脏健康扫描器的探测器与调制解调器分体的外形示意图。
图4-1和4-2是数字式电话传输心脏健康扫描器中的探测器的放大电路。
图5-1和5-2是数字式电话传输心脏健康扫描器中的探测器的数字电路原理图。
图6是数字式电话传输心脏健康扫描器中的调制解调器电原理图。
图7是数字式电话传输心脏健康扫描器心电工作站框图。
图8是数字式电话传输心脏健康扫描器心电工作站中的软件流程图。
图9-1、9-2是数字式电话传输心脏健康扫描器与工作站之间的数据传输协议。
具体实施方式
下面结合图对本实用新型进一步详述本实用新型是称之为数字式电话传输心脏健康扫描器，它是由探测器与传输器组成。
图1是本实用新型的探测器的方框图，参照图1，它是由心电电极(1)，心电放大器(2)，数据采集和控制电路(3)，专用液晶显示模块(4)，实时时钟(5)，数据传输接口(6)，供电电路(7)组成。
供电电路由2节5号电池供给，3V电压经过TPS60111的DC/DC变换成5V直流电压，供电路使用液晶显示模块采用定做的专用显示模块，内带液晶显示控制器，通过专用串行总线接口与主CPU连接，用于显示主CPU送来的心电探测器的各种工作状态能及实时的日历时间；数据采集和控制电路是心电探测器的控制核心，主要由80C552CPU、程序存储器(ROM)、大容量数据存储器(SRAM)、实时时钟芯片以及其它辅助电路组成，这部分将在配套的控制软件协助下，用于完成心电信号的导联切换、心电信号的数据采集和传输、各种工作状态的显示管理等；心电信号放大电路是心电探测器的关键，可以为微弱心电信号提供1000倍的高性能放大能力。
虚线方框内的部份是数字式电话传输心脏健康扫描器的整机方框图，后者与传输器(8)相连后，经电话网(9)，Modem(10)，传至工作站(11)。
图2是数字式电话传输心脏健康扫描器的探测器与调制解调器一体的示意图，图3a和3b分别是数字式电话传输心脏健康扫描器的探测器与调制解调器分体的外形示意图。参照图2，整个心脏健康扫描器和探测器可安装在一个或两个比手掌稍大的机壳内，机壳上装有与心电电极相连的导联线插座、电话线路插座及外部直流电源插孔。参照图3a和3b，调制解调器安装在具有圆弧形底座中，探测器则安装在具有艺术造型的手持机壳中，底座有容纳手持机的凹槽，底座凹槽的向上端面和手持探测器的向下端面分别装有镀金的电气触点，无须特殊的操作部件，只须将探测器对准底座的凹槽轻轻滑入，即可实现可靠的连接。而将探测器自下而上的自凹槽中拔出，即可断开连接，插、拔方便快捷。从图2和图3a及3b可以看出二者的区别在于一体式的心脏健康扫描器的所有部分安装在一个机壳内，而分体式是心脏健康扫描器的调制解调器安装一个机壳内，探测器安装在另一个机壳内。
图4-1和4-2是数字式电话传输心脏健康扫描器中的探测器的心电放大电路，参照图4-1和4-2心电放大电路全部由四运放TLV2254A以及有关外围电阻、电容、二极管等组成。来自人体的微弱心电信号进入心电放大电路后首先送到由运放构成的阻抗变换电路(U1/4、U3/4、U4/4、)，它们的输出经过前置放大器(U2/4、U5/4、U6/4、U7/4)和末级放大器(U2/4、U5/4、U6/4、U7/4)，其前置放大倍数约30倍，末级放大倍数为30倍。
前置放大器的输出经过电容耦合到第二级放大电路，1微法电容与3.3M电阻决定了心电放大电路的时间常数，其时间常数应满足3.3秒要求。
第二级放大器电路由运放TLV2254和外围电阻构成，放大器的输出送给CPU内部的A/D采集电路，完成8导同步心电信号(I、II、V1、V2、V3、V4、V5、V6)的数据采集功能。左上肢的信号LA送入U1/4；右上肢的信号RA送入U1/4；左下肢的信号LL送入U1/4；右下肢的信号RL送入U1/4；V1导的信号送入U3/4；V2导的信号送入U3/4；V3导的信号送入U3/4；V4导的信号送入U3/4；V5导的信号送入U4/4；V6导的信号送入U4/4..除加压肢体导avR、avL、avF和肢体标准导联I外都是直接测量的。加压肢体导和肢体标准导联是由CPU计算得出的avR＝-0.5(II+I)；avL＝I-0.5II；avF＝II-0.5I；III＝II-I显然也与其它信号同步。
图5-1和5-2是数字电话传输心脏健康扫描器中的探测器的数字电路电原理图。单片(微型计算)机系统主要由集成电路U10-U19等组成。
图6是数字式电话传输心脏健康扫描器中的调制解调器电原理图。参照图6，调制解调器主要由集成电路U2-U5组成。
参照图5，供电电路主要由MAXIM公司的升压DC/DC芯片MAX756和有关外围器件组成，可以将两节电池的电压逆变为稳定的5V直流输出，同时提供电池欠压报警信号，模拟电路的供电通过一个三极管控制，当不需要模拟电路工作时，用于切断模拟电路的供电电源，以进一步降低电源功耗，延长电池的供电时间。为增强电路的抗干扰性，电源和地线中都增加了LC滤波电路。数据采集和控制电路的核心是CPU87C552，它将在存储于27C512内配套的控制软件控制下，完成心电探测器的所有功能。87C552内部具有8路10位A/D，用于采集前述心电放大电路输出的心电信号，采集的结果存储在具有512KB存储容量的数据存储器HM628512(SRAM)中。控制软件还具有自动检测MODEM是否存在的功能，当心电探测器的配套的MODEM连接后，CPU将在相应软件控制下，通过RS-232接口把全部心电数据通过MODEM传送到咨询中心。
其它辅助电路包括提供CPU低8位地址锁存用的74HC373、产生复位信号的CD4538和74HC00、用于存储工作参数的电可擦写存储器24C02、产生实时时钟信号的RVC386以及配套的相关电阻电容。
该装置的工作是这样操作的，心电电极贴在受试者身体的特定部位，它检测到的心电信号送到心电信号放大器放大后，输出到单片(微型计算)机，单片(微型计算)机利用内建的A/D转换器将此信号变换成数字量后，存储在数据存储器RAM内。RAM内的数据可按照由按键确定的状态，经过调制解调器，利用电话线路传送到心电工作站。在必要的情况下，由单片机采集的数据可以直接通过调制解调器发送而不用先存在数据存储器中再通过专门的发送按钮发送。
使用时，将心电电极在受试者测量心电图的常规位置上，经过专用导联线与探测器相连，受试者选定手动或定时记录方式之一，经确认后，即开始记录信号。此时受试者的心电信号经导联线传给心电信号放大器以放大，再经A/D转换器转换成数字量(转换速率200次/秒，精度10位)，经过18秒，受试者的符合心电监测规范的12导心电图数据即存储在本心脏健康扫描器中，本心脏健康扫描器的数据存储器可以容纳例如100次的测量数据。只要数据不被更新，已存储的数据可长时间保留。然后，无论存储器中有多少数据，存满或者是未存满，只要受试者感到有必要，将本心脏健康扫描器与电话连接好以后，均可将该批数据以调制解调器自动地通过电话线传到指定的工作站。然后，受试者就可拿起电话听筒聆听工作站医生对受试者根据记录心电图做出的诊断、医疗或急救指导。
在本实用新型的其它实施方式中，心脏健康扫描器也可以不通过调制解调器和电话线与服务中心的工作站相连，而是先将数据发送到一台电脑，然后由该电脑与服务中心的工作站相连。即在必要的情况下，将心脏健康扫描器与一台电脑的串行口或并行口相连，并通过串行口或并行口将数据送到电脑。然后由电脑通过因特网或其它合适的方式送给工作站。在这种情况下，本实用新型的心脏健康扫描器还需要有一个串行口或并行口。
图7是数字电话传输心脏健康扫描器的工作站框图本实用新型的工作站是以计算机为核心，由多台计算机组成的心电监护工作站。参照图7此工作站是由传输服务器(1)，网络服务器(2)维护服务器(3)监护终端(6、7、8、9)，专家终端(5)，电话线(10)，数据线(11)，打印机共享器(4)等多种硬件设备组成的局网。
图8是电话传输心脏健康扫描器的工作站软件流程图。系统准备(1)，运行中心软件(2)，检测外设MODEM(3)，检查外设(4)，若正常进入系统主界面(6)，通过选择模块(7)，打开用户档案(8)，通过选择模块(10)，增加新用户(12，18)，查询用户信息(13，19)，编辑用户档案(14，20)，通过选择模块(7)，打开心电图(9)，通过选择模块(11)，显示诊断结果(15，21)放大图形并测量之(16，22)，打印图形(17，23)。
本实用新型数据远程传输协议规则如下
1.数据传输以每个数据采集段为一个文件，当采集了多个数据段时，视作多个文件。
2.数据采集的存储格式参阅“数据格式”。
3.每个采集段作为文件传输，被分为三个数据块。
4.全部数据正确传输完毕后，发送数据结束块。
数据传输过程如图9所示。远程微机发送ACK码(1)，探测器收到ACK按格式一发送数据头(2)，远程微机核对格式正确与否？(3)，如正确远程微机继续发出ACK字符(5)，则探测器按格式二发送第一块数据(7)，远程微机核查格式是否正确(8)，如正确则远程微机发送ACK字符(10)，则探测器按格式三发送第一块数据(12)，远程微机判断格式是否正确？(13)，如正确则远程微机发送ACK字符，探测器按格式四发送第一块数据(17)，远程微机接收到探测器的数据后总是要判断格式是否正确(18)，如正确则远程微机发送ACK字符(20)，探测器收到ACK字符(22)，探测器发送未发送的数据(23)，若有未发送的数据，则远程微机发送ACK字符(1)，若没有未发送数据，则探测器按格式五发送第一块数据(24)，远程微机判断所接收的数据是不是不确，如正确即终止(28)，若不正确则远程微机发送非ACK字符(26)，探测器收到非ACK，按格式五重发数据关(27)，则微机再判断格式是否正确(25)。
当远程微机判断格式是否正确(18)，若不正确，则远程微机发送非ACK字符(19)，探测器收到非ACK按格式四重发数据关(21)，。当远程微机判断格式不正确时(3、8、13)，它将发送非ACK字符(4、9、14)，探测器按格式一，重发数据关(6、11、16)，再传给远程微机判断格式是否正确(3、8、13)，发送第一块数据(7)，远程核查格式是否正确(8)，如正确则远程微机发送ACK字符(10)，则探测器按格式三，发送第一块数据(12)，远程微机判断格式是否正确？(13)，如正确则远程微机发送ACK字符，探测器按格式四发送第一块数据(17)。当远程微机判断格式不正确时(3、8、13)，它将发送非ACK字符(4、9、14)，探测器收到ACK按格式一重发数据关(6)或按格式二重发数据关(11)；或按格式三重发数据关(16)。
格式一SOH，00H，OFFH，X1，X2，00H，32H，36H，37H，30H，00H，01H，X3其中X1，X2为当前发送的数据段段号ascii表示，例第1段为30H，31H。第24段为32H，34H。
X3为从X1到01H前的印有字节数据的等加和，仅低8位。
格式二STX，01H，FEH，X1，........XN，XSUM其中X1.......XN为依次取出的7300个字节采集数据，XSUM为X1-XN的所有字节数据累加和，取低8位。
格式三STX，02H，FDH，X1，......XN，XSUM其中，X1......XN为依次取出的7300个字节采集数据，XSUM为X1-XN的所有字节数据累加和，取低8位。
格式四STX，03H，FCH，X1.......XN，Y1........YN，XSUM其中，X1......XN为依次取出的7070个字节采集数据，Y1....YN为230个字节的01H。
XSUM为X1-XN，Y1--YN的所有字节数据累加和，取低8位。
格式五SOH，00H，0FFH，00H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，09H本实用新型与现有常规心电监护技术相比，具有如下优点1.整机结构高度紧凑，实现了微型化，便于携带，操作简单，价格低廉，既适合个人用户使用，也适合集体用户使用，特别适宜于在已通直拔电话的社区医疗单位使用。
2.可对人体心电信号进行实时动态监测，只要受试者携带了本实用新型心脏健康扫描器，无论他在什么地方，也不管在什么时间，只要出现突发心脏事件，均可准确及时地记录在案，为医生根据心电图对受试者做出诊断提供强有力的手段。
3.由于采用电话线路传输心电数据新技术，为普及常规心电图监护奠定坚定的物质基础，由于使用专用软件的工作站可以通过电话线路联网，这不仅可以提高广大农村地区的医疗水平，使群众受益，而且可以使工作在广大农村地区的医务人员得到心脏病专家的指导和帮助，提高他们的业务能力。
4.采用数字式传输，局网工作站，可同时接收数个及至数十个病人的信号，可靠性高，无差错传输，抗干扰能力强，工作站除接收数据外，还有录音/回放、临时文件排队、建立数据库、资源共享、写号、维护、计费、转发、登录、会诊、显示心电图、测量心电图、查看既往心电图等功能。
权利要求1.一种数字式心脏健康扫描器，包括心电电极(1)、心电信号放大器(2)、数据采集器(3)、专用液晶显示模块(4)、实时时钟(5)、数据传输接口(6)、供电电源(7)、其特征在于还包括一个A/D转换器，一个存储器，和一个调制解调器，其中控制器的数据端口与存储器的数据线相连，控制器的地址端口与存储器的地址线相连，调制解调器的DCD端，RXD端和TXD与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的心脏健康扫描器，其特征在于所述调制解调器与其它的电路部分安装于一个机壳内。
3.根据权利要求1的述的心脏健康扫描器，其特征在于所述调制解调器与其它的电路部分分开安装，在需要时才连接。
4.根据权利要求1-3之一所述的心脏健康扫描器，其特征在于所述A/D转换器与控制器集成在一起。
5.根据权利要求1-3之一所述的心脏健康扫描器，其特征在于所述存储器与所述的控制器集成在一起。
6.根据权利要求1-3之一所述的心脏健康扫描器，其特征在于所述的控制器是一个单片机。
7.根据权利要求1-3之一所述的心脏健康扫描器，其特征在于所述A/D转换器的转换速率为200次/秒，精度为10位。
8.根据权利要求1-3之一所述的心脏健康扫描器，其特征在于所述的存储器是EEPROM。
9.根据权利要求1-3之一所述的心脏健康扫描器，其特征在于具有自动纠错的数据远程传输协议。
专利摘要一种数字式心脏健康扫描器，包括心电电极(1)、心电信号放大器(2)、数据采集器(3)、专用液晶显示模块(4)、实时时钟(5)、数据传输接口(6)、供电电源(7)、其特征在于还包括一个A/D转换器，一个存储器，和一个调制解调器，其中控制器的数据端口与存储器的数据线相连，控制器的地址端口与存储器的地址线相连，调制解调器的DCD端，RXD端和TXD与控制器相连。
文档编号A61B5/0402GK2564109SQ02252598
公开日2003年8月6日 申请日期2002年9月11日 优先权日2002年9月11日
发明者王雪松 申请人:王雪松