专利名称：便携式心电监测报警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可供心脏病患者随身携带的心电监测报警仪器。
背景技术：
我国每年约有54万人死于心脏性猝死，近九成猝死原因是心律失常。心律失常是指心跳节律或速率发生异常改变，包括心跳过快、过慢或者心跳不整齐。临床数据表明，心律失常是发生心脏性猝死的最主要原因，99%的心脏性猝死患者还未来得及赶到医院，已不治身亡。提高对心律失常的自我防治意识、减少心脏性猝死发生率已成为医疗器械行业的紧迫任务。 目前，业内普遍的方案主要应用于临床，通过给患者佩戴心电监测仪，记录患者心电数据，最终提交给专业医师分析。专业医师是该方案事实上的用户，尽管可做到实时了解患者状况，但并不总能对突发的病情采取及时有效的抢救措施。而适合个人的便携式监测报警产品则没有。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有方案的不足，提供一种便携式心电监测报警仪，能够在第一时间及时、就地处理病情，缓解突发的心脏性猝死，为抢救患者赢得更多的机会。本实用新型的技术方案是一种便携式心电监测报警仪，其特征是包括前端测量模块和后端报警模块，前端测量模块包括传感器、信号调理电路、微处理器A、无线发射模块和电源模块；后端报警模块包括无线接收模块、微处理器B、LCD液晶显示屏、LED报警电路、蜂鸣器电路、外部存储器和电源模块；传感器将物理心电信号转换为电信号，经过信号调理电路后进入微处理器A，微处理器A通过无线发射模块把测量得到的数据发射出去；无线接收模块把接收到的数据传送给微处理器B，微处理器B对数据进行分析、显示，并在发现异常心电数据时微处理器B通过相应管脚驱动LED发光二极管、蜂鸣器进行声光报警。其中微处理器B的PB4、PB5、PB6三个引脚设置为输入端口，分别与SI、S2、S3三个按键连接。微处理器B的PBO引脚设置为输出端口，与三极管Ql连接驱动蜂鸣器LSI。微处理器B的PBl引脚设置为输出端口，与限流电阻R2和LED发光管D2连接。信号调理电路将调理后的信号VIN通过微处理器A的CO+引脚进入内部的模拟比较器，经过模拟比较后由微处理器A通过SCK、CS、MISO、MOSI组成的SPI接口把数据连续发送至无线发射模块。无线发射模块具有SPI接口，把微处理器A通过SPI接口发送来的数据发射出去，同时该模块还提供一个IRQ信号给微处理器A，以通知微处理器A发射完成状态。 无线接收模块具有SPI接口，接收无线发射模块发射出的信号，通过SPI接口发送至后端的微处理器B，同时该模块还提供一个IRQ信号给微处理器B，以通知微处理器B接收完成状态。[0012]该方案主要面向的是患者。当发生突发状况时，及时做出声光报警，提醒患者和身边人员及时采取救助措施。比较常见的情形是，患者发病时可能正处于睡眠中，或者发生抽搐丧失行为能力，以至于无法及时服药，因此，就地报警求救显得格外重要。报警时，患者身边人员可根据系统预设的提示信息采取及时的救助措施，并通知患者家属或医院进行进一步处理。该方案的主要特点是在第一时间及时、就地处理病情，缓解突发的心脏性猝死，为医疗抢救争取时间。
图I是本实用新型前端测量模块的电路框图。图2是本实用新型后端报警模块的电路框图。图3是前端微处理器A及外围电路原理图。图4是前端传感器及信号调理电路原理图。图5是无线发射模块和无线接收模块原理图。图6是调试接口电路原理图。图7是后端蜂鸣器报警、LED报警、按键、液晶显示器、微处理器B及外围电路原理图。图8是后端外部存储器电路原理图。
具体实施方式
该实用新型的前端模块框图如图I所示。传感器负责把物理心电信号转换为电信号，在经过放大、滤波等信号调理后进入微处理器A，微处理器A通过无线发射模块把测量得到的数据发射出去。该仪器的前端模块包括I、传感器参见图4。压电式传感器Vl将物理心跳信号转换为微弱电信号。2、信号调理电路参见图4。来自传感器Vl的微弱电信号依次进入U4运放LM324的B、A两部分运放的负端，经过两级放大后进入由C部分运放构成的滤波电路，得到调理后的电压信号VIN。这部分电路主要由运算放大器(如LM324)和若干外围电阻、电容构成。3、微处理器A :参见图3。经过调理的信号VIN通过微处理器A的CO+引脚进入内部的模拟比较器，经过模拟比较器后可得到原始的心电数据，如脉搏等。最后微处理器A通过SCK、CS、MIS0、M0SI组成的SPI接口把数据连续发送至无线发射模块。微处理器A可选择为具有模拟比较器、SPI串行口的低功耗通用微处理器(如LM3S102)。在本实用新型中，微处理器A为调理信号VIN把引脚设置为模拟比较器的输入，为无线发射模块把引脚设置为SPI接口。4、无线发射模块参见图5。是以SPI接口的无线收发芯片NRF24L01+为核心的功能模块，把微处理器A通过SPI接口发送来的数据以小功率发射出去。工作在2. 4GHz ISM频段，超低功耗，可选用NRF24L01+无线发射模块。本实用新型的前、后端均采用了相同的模块，在前端时，无线收发芯片工作在发射状态，在后端时，无线收发芯片工作在接收状态。无线收发芯片NRF24L01+工作状态的选择只需通过软件设置其内部的寄存器即可。该模块还提供一个IRQ信号给微处理器，以通知微处理器发射或接收完成。由于前端和后端的距离较近，尤其是考虑到患者可能佩戴心电起搏器等设备，无线发射模块的天线直接采用PCB电路板上的导线，以降低射频带来的风险。5、电源模块参见图3。电池BT2为整个前端电路供电，可选用3 3. 6V的普通纽扣电池。6、调试接口电路参见图6。该接口电路用于调试时连接微处理器和调试模块。后端模块框图如图2所示。无线接收模块把接收到的数据传送给微处理器B，微处理器B对数据进行分析、显示，并在发现异常心电数据时进行启动LED发光器件、蜂鸣器进行报警。该仪器的后端模块包括I、无线接收模块参见图5。是以SPI接口的无线收发芯片为核心的功能模块，接收前端电路发射出的信号，通过SPI接口发送至后端的微处理器B。可选用和前端相同的以无线收发芯片NRF24L01+为核心的的无线模块，该模块还提供一个IRQ信号给微处理器B，·以通知微处理器B接收完成状态。2、微处理器B :参见图7。通过SPI接口接收心电数据，分析心电数据，并通过IXD接口把实时状态、数据送至LCD液晶显示器显示。当发现异常数据时，微处理器B通过相应管脚驱动LED发光二极管、蜂鸣器进行声光报警。微处理器B可选择为具有SPI串行口、较多GPIO (用于模拟IXD接口、驱动蜂鸣器、LED、键盘)、I2C接口(用于连接外部微处理器)的低功耗通用微处理器LM3S600在本实用新型中，微处理器B为蜂鸣器、LED、IXD把引脚设置为输出端口，为键盘、发射中断把引脚设置为输入端口，为射频模块把引脚设置为SPI接口，为外部存储器把引脚设置为I2C接口。3、LED报警电路参见图7。由限流电阻Rl和LED发光管D2组成，微处理器B的PBl引脚设置为输出端口。正常时，PBl输出高电平，发光管D2截止，不发光。报警时，PBl输出低电平，发光管D2导通发光。可用于报警心电异常、电池欠压或其他故障状态。连续控制PBl的高低电平输出状态，可实现发光管D2的闪烁，以区分不同的异常状况。4、蜂鸣器电路参见图7。由NPN型三极管Ql驱动蜂鸣器LS1，微处理器B的PBO引脚设置为输出端口，正常时，PBO输出低电平，使三极管Ql截止，无电流流过蜂鸣器。报警时，微处理器B通过PBO输出高电平脉冲，使三极管Ql间歇性导通，从而驱动蜂鸣器LSl发声报警。调整间歇周期，可控制音调的高低，以实现不同状态时报警声音的强度。5、键盘电路参见图7。键盘主要作为进行人机交互时的输入设备。由S1、S2、S3三个按键组成。微处理器B的PB4、PB5、PB6三个引脚设置为输入端口，可采用中断或查询方式监测按键状态。当按键松开时，电源通过电阻对电容充电，使电容两端获得高压降，微处理器B采集到高电平。当按键按下时，电容两端放电，微处理器B采集到低电平。6、外部存储器参见图8。外部存储器U5是I2C接口的EEPR0M，用于存储用户和系统设置等数据。7、电源模块参见图7。电池BTl为整个后端电路供电，可选用3 3. 6V的普通纽扣电池。8、调试接口电路参见图6。该接口用于调试时连接微处理器和调试模块。
权利要求1.一种便携式心电监测报警仪，其特征是包括前端测量模块和后端报警模块，前端测量模块包括传感器、信号调理电路、微处理器A、无线发射模块和电源模块； 后端报警模块包括无线接收模块、微处理器B、LCD液晶显示屏、LED报警电路、蜂鸣器电路、外部存储器和电源模块； 传感器将物理心电信号转换为电信号，经过信号调理电路后进入微处理器A，微处理器A通过无线发射模块把测量得到的数据发射出去； 无线接收模块把接收到的数据传送给微处理器B，微处理器B对数据进行分析、显示，并在发现异常心电数据时微处理器B通过相应管脚驱动LED发光二极管、蜂鸣器进行声光报警。
2.如权利要求I所述的一种便携式心电监测报警仪，其特征是微处理器B的PB4、PB5、PB6三个引脚设置为输入端口，分别与SI、S2、S3三个按键连接。
3.如权利要求I所述的一种便携式心电监测报警仪，其特征是微处理器B的PBO引脚设置为输出端口，与三极管Ql连接驱动蜂鸣器LSI。
4.如权利要求I所述的一种便携式心电监测报警仪，其特征是微处理器B的PBl引脚设置为输出端口，与限流电阻R2和LED发光管D2连接。
5.如权利要求I所述的一种便携式心电监测报警仪，其特征是信号调理电路将调理后的信号VIN通过微处理器A的CO+引脚进入内部的模拟比较器，经过模拟比较后由微处理器A通过SCK、CS、MISO、MOSI组成的SPI接口把数据连续发送至无线发射模块。
6.如权利要求I所述的一种便携式心电监测报警仪，其特征是无线发射模块具有SPI接口，把微处理器A通过SPI接口发送来的数据发射出去，同时该模块还提供一个IRQ信号给微处理器A，以通知微处理器A发射完成状态。
7.如权利要求I所述的一种便携式心电监测报警仪，其特征是无线接收模块具有SPI接口，接收无线发射模块发射出的信号，通过SPI接口发送至后端的微处理器B，同时该模块还提供一个IRQ信号给微处理器B，以通知微处理器B接收完成状态。
专利摘要本实用新型提供一种便携式心电监测报警仪，包括前端测量模块和后端报警模块，前端测量模块包括传感器、信号调理电路、微处理器A、无线发射模块和电源模块；后端报警模块包括无线接收模块、微处理器B、LCD液晶显示屏、LED报警电路、蜂鸣器电路、外部存储器和电源模块；传感器将物理心电信号转换为电信号，经过信号调理电路后进入微处理器A，微处理器A通过无线发射模块把测量得到的数据发射出去；无线接收模块把接收到的数据传送给微处理器B，微处理器B对数据进行分析、显示，并在发现异常心电数据时微处理器通过相应管脚驱动LED发光二极管、蜂鸣器进行声光报警。本实用新型能够在第一时间及时、就地处理病情，缓解突发的心脏性猝死，为抢救患者赢得更多的机会。
文档编号A61B5/0402GK202699130SQ201220353370
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者王安民, 王佐 申请人:王佐