专利名称：新型心电记录装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型心电记录装置，具有静态心电图形和动态心电图形的采
集记录功能，可以作为多功能的常规心电图仪和动态心电图记录装置使用。
背景技术：
心电信号是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一，是生物医学领域
重要研究对象之一，也是医学上诊断心脏系统疾病十分重要的检测依据。 自第一台心电图仪问世以来，心电图仪的发展经历了静态心电图仪和动态心电图
仪两个重要阶段。静态心电图仪只能记录受检者处于静态时短暂的心电信号，不易发现偶
发性心率失常和心肌缺血等症状。当受检者在睡眠、体育运动、工作劳累或情绪激动等状态
下出现症状和变化时，无法及时记录当时的心电图形。针对静态心电图仪的局限性，为了及
时发现和治疗早期心脏病和各类隐性、偶发性心律失常、心肌局部缺血，就必须有一种可以
携带在病人身上的动态心电图仪。为解决心电图形的动态记录问题，国内外均开发了动态
心电图仪(Holter)，该仪器可以在病人正常工作、生活的情况下，提供心电数据的记录，随
时捕捉病人在紧张劳累或情绪激动等特殊情况下心脏发生的心电信号。但是现有的动态心
电图仪还存在以下不足之处 首先，现有动态心电图仪的功能单一，仅可以完成5 7条导联心电信号的采集，对患者疾病的心电信号不能全面反映并记录出来。 其次，现有动态心电图仪的心电信号采集的频率范围较窄，一般为0. 5 300Hz，不能对偶发性大于300Hz心电信号及过低频信号实现捕捉。 因此需要设计一种新型的心电记录装置，使心电记录装置对每个心电信号的测量范围达到0. 02 1. 5kHz，实现对高频和超低频心电信号的采集，为临床医护人员提供更为宽泛的心电图形。同时，该心电记录装置还具有普通心电记录装置的功能，通过与计算机连接可以实时观测患者12导联静态信号。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种新型心电记录装置，该心电记录装置具有心电信号测量范围宽，测量准确、稳定、高效的优势。 本实用新型为实现上述目的，采用的技术解决方案是 新型心电记录装置，包括心电信号采集单元、微处理器单元、人机交互单元、存储器单元以及数据通讯单元，所述心电信号采集单元、人机交互单元、存储器单元、数据通讯单元分别与微处理器单元连接。 上述心电信号采集单元有十组，每组心电信号采集单元包括心电图电极、导联线、过压保护电路、高频滤波电路、导联切换电子开关、前置放大电路、后级放大电路以及基线调整电路，所述心电图电极、导联线、过压保护电路、高频滤波电路、导联切换电子开关、前置放大电路、后级放大电路依次连接，基线调整电路与前置放大电路连接。[0011] 上述心电图电极表面设有一层降低电极极化、减少测量伪差的银-氯化银。 上述导联线采用带屏蔽的信号导联线。 上述过压保护电路采用静电释放保护组件。 上述高频滤波电路采用滤波器截止频率为10kH，能够滤去空间高频干扰的RC低 通滤波的电路。 上述导联切换电子开关采用在微处理器单元控制下能够将采样自IO个心电图电 极的心电信号按照标准导联信号有序切换，形成标准12导联心电信号的高速电子开关组。 上述前置放大电路，用于滤除采集的心电信号中的共模干扰信号，并将心电信号 放大的电路。 上述后级放大电路，采用低功耗零漂移仪表放大器INA333。 上述微处理器单元采用ARM的Cortex-M3处理内核的32位微处理器。 上述存储器单元采用2G的NAND FLASH。 上述数据通讯单元，用于心电记录装置与PC机数据传输的接口单元，其包括高速 USB2. 00TG接口电路、RS485接口电路、GPRS通信接口电路，所述各接口电路采用电气隔离 结构。 上述新型心电记录装置还包括供电单元，供电单元有锂电池供电电路和外接直流 电源供电电路。 本实用新型的有益效果 1、新型心电记录装置可以完成静态时心电信号的实时采集与传输，同时也可以完 成人在活动状态时实时心电信号的记录存储功能，并具有心电信号采集频率范围宽的优 势，可采集心电信号的频率范围为0. 02 2kHz。 2、心电信号采集单元，主要作用是提取人体体表微弱心电信号，并按照标准导联 形式组合，并将选定导联的心电信号进行放大，同时完成调整基线位置，滤除干扰信号作 用。 3、导联线采用带屏蔽的信号导联线，有效较小对微弱心电信号的干扰。 4、过压保护电路采用静电释放保护组件，有效防止除颤仪等设备产生的高压脉冲
对仪器的影响。 5、基线调整电路完成对不同导联心电信号偏移调整，以达到在处理不同的导联信 号通道时，输入微处理器的信号幅值相同。 6、采用ARM的Cortex-M3处理内核的32位微处理器，具有实时性高、功耗低的优 点。 7、数据通讯单元的各接口电路采用电气隔离结构，有效实现与PC机的电气隔离， 避免对人体的电击伤害。 8、高速USB2. OOTG接口电路，实现了 12Mbps的全速数据通讯，保证了大量数据的 高速传输。
图1为新型心电记录装置各单元模块的连接框图。 图2为心电信号采集单元各电路的连接框图。
4[0033] 图3为心电信号采集单元的电路简图。
以下结合附图对本实用新型进行详细说明
具体实施方式结合图1、图2、图3，新型心电记录装置，包括心电信号采集单元1、微处理器单元 6、人机交互单元4、5、存储器单元2、3以及数据通讯单元7、8、9，所述心电信号采集单元1、 人机交互单元4、5、存储器单元2、3、数据通讯单元7、8、9分别与微处理器单元6连接。 心电信号采集单元1有十组，每组心电信号采集单元1包括心电图电极11 、导联线 12、过压保护及高频滤波电路13、导联切换电子开关14、前置放大电路15、后级放大电路16 以及基线调整电路17，所述心电图电极11、导联线12、过压保护及高频滤波电路13、导联切 换电子开关14、前置放大电路15、后级放大电路16依次连接，基线调整电路17与前置放大 电路15连接。 心电图电极11电极为一次性使用心电电极，极片表面镀有一层银_氯化银，以降 低电极的极化，减少测量的伪差。 导联线12采用带屏蔽的信号导联线，有效避免对微弱心电信号的干扰能力。导联
线将电极上的心电信号送到心电记录装置的放大器输入端，电极部位、电极符号及导联线
标志颜色等均按照标准规定。从电极获得的心电信号幅值仅有几毫伏，为了减少空间电磁
波对心电信号的干扰，在导联线外加有屏蔽层，屏蔽层与心电记录装置的地相连。 过压保护电路采用静电释放保护组件，有效防止除颤仪等设备产生的高压脉冲对
记录装置的影响。 高频滤波电路采用RC低通滤波电路组成，其滤波器的截止频率选为10kHz，滤去 空间高频干扰。 导联切换电子开关14采用高速电子开关组，在微处理器的控制下可以将采样自
10个电极的心电信号按照标准导联信号有序切换，形成标准12导联心电信号。 前置放大电路15滤除采集的心电信号中的共模干扰信号，并放大心电信号。选择
了高输入阻抗、高共模抑制比、低零点漂移、低噪声、低功耗、高带宽的仪用放大器进行前置放大。 后级放大电路16采用低功耗零漂移仪表放大器INA333。 基线调整电路17完成对不同导联心电信号偏移调整，以达到在处理不同的导联 信号通道时，输入微处理器的信号幅值相同。 微处理器单元6采用ARM先进架构的Cortex_M3处理内核的32位微处理器，具有 实时性高、功耗低的优点。 人机交互单元设计有按键控制电路4与语音提示电路5，按键控制电路4采用简 易按键结构，并对其做滤波处理，防止误判或动作。语音提示电路5由语音芯片与扬声器构 成，语音芯片完成对语音段的存储，根据不同的工作状态，由微处理器控制其放音，对心电 信号异常提示或工作方式进行提示。 存储器单元设计有一片静态RAM存储器2，型号为IS61V51216，存储容量为512M， 16位，用于动态心电信号的临时记录、数据处理，对处理后的数据存储在2G容量的NAND FLASH存储器3中，存储器3型号为HY27UG088，实现对心电信号的实时记录或异常记录功[0048] 数据通讯单元用于心电记录装置与PC机数据传输的接口单元，其包括高速 USB2. 00TG接口电路、RS485接口电路、GPRS通信接口电路，所述各接口电路采用电气隔离 结构。USB接口实现了 12Mbps的全速数据通讯，保证了大量数据的高速传输。USB接口不 仅实现的数据的高速传输，而且接口简单、通用性强。隔离RS485的设计，满足了PC机与心 电记录装置在电气上的隔离，确保受检者的安全。 新型心电记录装置还包括供电单元，供电单元有锂电池供电电路和外接直流电源 供电电路。其中，心电记录装置主控模块和GPRS数据发送模块由两块锂电池独立供电。通 过多组稳压电路产生系统所需的电压。 该新型心电记录装置与配有数据分析软件的PC机连接，由分析软件完成对心电 数据的计算、分析、诊断。具有完善的ST段分析功能、先进的心率变异性分析系统以及各通 道T波分析功能等。系统采用模式识别的方法，建立自适应神经系统，对心电信号进行对 照、特征提取和识别分析，大大提高了分析系统对复杂心律失常的判定，不仅能够检测出各 种复杂的心律失常，对微小信号的检测更为灵敏。 具体的心电信号采集单元1的各元器件的连接关系，结合图3作出如下说明 心电信号采集单元1共有(V1-V10) 10组。 Jl为心电图电极，贴于相应的肢体和胸部位置，采用一次性使用心电电极，极片表 面镀有一层银-氯化银，以降低电极的极化，减少测量的伪差，提高心电信号的提取质量。 Z1为TVP双向瞬态抑制二极管，在设计PCB板布局时，其尽可能靠近电极的引线位 置，以提高其保护的有效性。Zl与D1、D2组成对起搏器等设备产生的瞬时高压脉冲起限幅 作用，保护信号处理电路不被损坏。 Rl、 Cl组成低通滤波电路，其截止频率的设置大于设计采集心电的高频频率(> 2. 5kHz)。 Dl、 D2为锗材料二极管，进行限幅保护。运算放大器U1A为高输入阻抗、低漂移、 轨对轨单电源工作运算放大器。 运算放大器U2为高增益、输入电阻达G级的运放仪表放大器INA333， KG为高速电子开关组，实现对12导联信号的逻辑组合，产生标准12导联的心电信
号。通过电极采集到的10个心电信号(R， L， F， VI， V2， V3， V4， V5， V6， S)经过威尔逊网络
后合成符合国际标准的12导联信号。同一时刻有4组导联信号输入到数据处理单元，仅需
切换三次即可实现一组12导联心电信号的采集，为实现宽范围的心电信号频率采集提供
技术保证。做监护功能使用时，由10个电极中特定的4个电极与右腿驱动电极组合成两通
道的监护导联信号。 基线调整通过微处理器的DAC输出完成，根据12导联的心电信号计算出其基线 值，以调整输出信号到正确幅值。 当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例， 本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应 属于本实用新型的保护范围。
权利要求新型心电记录装置，其特征在于所述心电记录装置包括心电信号采集单元、微处理器单元、人机交互单元、存储器单元以及数据通讯单元，所述心电信号采集单元、人机交互单元、存储器单元、数据通讯单元分别与微处理器单元连接。
2. 根据权利要求1所述的新型心电记录装置，其特征在于所述心电信号采集单元有 十组，每组心电信号采集单元包括心电图电极、导联线、过压保护电路、高频滤波电路、导联 切换电子开关、前置放大电路、后级放大电路以及基线调整电路，所述心电图电极、导联线、 过压保护电路、高频滤波电路、导联切换电子开关、前置放大电路、后级放大电路依次连接， 基线调整电路与前置放大电路连接。
3. 根据权利要求2所述的新型心电记录装置，其特征在于所述心电图电极表面设有 一层降低电极极化、减少测量伪差的银-氯化银，所述导联线采用带屏蔽的信号导联线。
4. 根据权利要求2所述的新型心电记录装置，其特征在于所述过压保护电路采用静 电释放保护组件，所述高频滤波电路采用滤波器截止频率为lOkH，能够滤去空间高频干扰 的RC低通滤波的电路。
5. 根据权利要求2所述的新型心电记录装置，其特征在于所述导联切换电子开关采用在微处理器单元控制下能够将采样自io个心电图电极的心电信号按照标准导联信号有序切换，形成标准12导联心电信号的高速电子开关组。
6. 根据权利要求2所述的新型心电记录装置，其特征在于所述前置放大电路，用于滤除采集的心电信号中的共模干扰信号，并将心电信号放大的电路，所述后级放大电路，采用低功耗零漂移仪表放大器INA333。
7. 根据权利要求l所述的新型心电记录装置，其特征在于所述微处理器单元采用ARM 的Cortex-M3处理内核的32位微处理器。
8. 根据权利要求1所述的新型心电记录装置，其特征在于所述存储器单元采用2G的 應D FLASH 。
9. 根据权利要求l所述的新型心电记录装置，其特征在于所述数据通讯单元，用于心 电记录装置与PC机数据传输的接口单元，其包括高速USB2. 00TG接口电路、RS485接口电 路、GPRS通信接口电路，所述各接口电路采用电气隔离结构。
10. 根据权利要求1至9任一项所述的新型心电记录装置，其特征在于所述新型心电 记录装置还包括供电单元，供电单元有锂电池供电电路和外接直流电源供电电路。
专利摘要本实用新型公开一种新型心电记录装置，该心电记录装置包括心电信号采集单元、微处理器单元、人机交互单元、存储器单元以及数据通讯单元，所述心电信号采集单元、人机交互单元、存储器单元、数据通讯单元分别与微处理器单元连接。心电信号采集单元有十组，每组心电信号采集单元包括依次连接的心电图电极、导联线、过压保护电路、高频滤波电路、导联切换电子开关、前置放大电路、后级放大电路，基线调整电路与前置放大电路连接。新型心电记录装置可以完成静态时心电信号的实时采集与传输，同时也可以完成人在活动状态时实时心电信号的记录存储功能，并具有心电信号采集频率范围宽的优势，可采集心电信号的频率范围为0.02～2kHz。
文档编号A61B5/04GK201542630SQ20092025297
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者刘隆吉, 张松梅, 徐坤山, 李世光, 桑志峰, 毕博, 毛文沛, 高正中 申请人:青岛盘古电气有限公司;山东科技大学