基于无线传输的心电信号采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于：设置有心电采集接口、无线单片机以及电源接口电路，心电采集接口依次经过初级放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、50Hz陷波电路以及后置放大电路后接入无线单片机的中；初级放大电路还与右腿驱动电路相连，在屏蔽驱动脚上还连接有屏蔽电路；电源接口电路的第一输出端经稳压电路稳定到+3.3V，稳压电路的输出端还经电压转换模块转换为-3.3V，经参考电压电路转换为1.2V。其显著效果是：电路分级化、模块化设计，实现方便，保证了心电信号的准确可靠，通过单片机直接实现无线传输，实现了移动监护，降低了心电监护设备的成本，便于系统升级与功能扩展，实现家庭监护和远程会诊。
【专利说明】基于无线传输的心电信号采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种心电信号采集装置，具体地讲，是一种基于无线传输的心电信号采集装置。
【背景技术】
[0002]现在使用的心电监护设备，大多作为独立设备使用，其本身将心电信号采集、处理及显示功能合为一体，主要用于医疗监护使用。
[0003]对于此类心电监护仪，存在以下主要不足:
[0004](I)造价昂贵，设备中的显示、驱动、处理等硬件成本高；
[0005](2)难以升级，设备的软件程序根据预定的功能已经固化到相应的芯片中，所以想升级基本是不可能；
[0006](3)设备内置处理器运算能力、固化程序大小、RAM空间大小的限制，使设备难以完成需要大量计算才能完成的高级功能；
[0007](4)由于缺少与计算机通讯的能力，检测结果难以长时间记录，难以实现病历管理及远程专家会诊。
实用新型内容
[0008]针对上述问题，本实用新型提供了一种基于无线传输的心电信号采集装置，通过设计独立的心电采集装置，采集的心电信号可以通过短距离无线通信上传至计算机，利用计算机的强大运算功能与高分辨率显示器代替现有心电监护仪的中央处理器及液晶显示屏，心电信号的处理可以通过计算机中的软件模块实现，从而将心电采集设备和处理显示设备独立开来，便于家庭监护和远程会诊。
[0009]为达到上述目的，本实用新型的所采用的具体技术方案如下:
[0010]一种基于无线传输的心电信号采集装置，其关键在于:设置有心电采集接口、无线单片机以及电源接口电路，所述心电采集接口设置有右腿驱动脚、右臂电极信号输入脚、左臂电极信号输入脚以及屏蔽驱动脚，所述右臂电极信号输入脚和左臂电极信号输入脚连接在初级放大电路上，该初级放大电路输出的信号依次经过低通滤波电路、高通滤波电路、50Hz陷波电路以及后置放大电路后送入所述无线单片机的AD采样管脚中，所述无线单片机将采样所得的心电信号通过无线通信传输至相应的接收终端；
[0011]所述初级放大电路还与右腿驱动电路相连，该右腿驱动电路的输出端连接在所述右腿驱动脚上，在所述屏蔽驱动脚上还连接有屏蔽电路；
[0012]所述电源接口电路设置有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端经稳压电路稳定到+3.3V直流输出，该稳压电路的输出端还经电压转换模块转换为-3.3V直流输出，稳压电路的输出端还经参考电压电路转换为1.2V参考电压输出，所述第二输出端送入无线单片机用于实现电源监控。
[0013]通过以上描述可以看出，本实用新型设计的心电采集装置不需要外接数据传输线或者其它的数据传输设备，利用带无线传输功能的单片机即可以实现心电数据的AD采样和短距离无线传输，采集设备可以便携式的随身携带，实现移动监护，使用非常方便。与该采集装置配套设置有一款基于USB接口的无线接收装置，将其插入计算机后，心电采集设备中的各个电极采集所得的心电信号经过多级滤波和放大后由单片机AD采样并无线传输到计算机中，根据不同的需求，计算机可以配置不同的心电处理软件，实现相应的心电监测。相对于一体化心电监护仪器而言，简化了硬件设计，仪器设备成本更低，便于家庭推广，实现家庭监护和远程会诊。
[0014]为了便于后续电路对各个电极采集得到的心电信号进行处理，所述初级放大电路主要采用运算放大器AD620，该运算放大器AD620的第2引脚经限流电阻RlOl连接所述右臂电极信号输入脚，第3引脚经限流电阻R102连接所述左臂电极信号输入脚，第4引脚接所述电压转换模块输出的-3.3V电压，第6引脚接一电压跟随器后连接所述低通滤波电路的输入端，第7引脚接稳压电路输出的+3.3V电压，第8引脚和第I引脚接所述右腿驱动电路，第6引脚为还接一反相放大器后送入第5引脚中。
[0015]为了获取更加准确的心电信号，所述右腿驱动电路包括一集成运放，该集成运放的正相输入端接地，该集成运放的反相输入端经电阻R204连接在所述运算放大器AD620的第I管脚，该集成运放的反相输入端还经电阻R205连接在所述运算放大器AD620的第8管脚，在运算放大器AD620的第I管脚和第8管脚之间还串接有电阻R103，集成运放的输出端连接所述右腿驱动脚。
[0016]为了实现单片机的准确采样，所述后置放大电路包括一集成运放，该集成运放的正相输入端经电阻R313连接所述参考电压电路输出的1.2V参考电压，集成运放的正相输入端还经电阻R314接地，集成运放的反相输入端经限流电阻R311接所述50Hz陷波电路的输出端，在该集成运放的输出端和反相输入端之间还并行连接有电阻R312和电容C311。
[0017]为了保证电路系统中各个模块准确供电，所述稳压电路采用TPS63001直流电源稳压模块，所述电压转换模块采用TPS60400电源反向模块，在电源接口电路的输出端还连接有电源指示灯。
[0018]为了简化电路结构，实现单片机AD采样与无线传输的一体化设计，所述无线单片机采用芯片型号为CC2350。
[0019]为了保证参考电压稳定可靠，所述参考电压生成电路包括电阻R501和一稳压二极管，在稳压二极管的负极端生成1.2V直流参考电压。
[0020]本实用新型的显著效果是:电路分级化、模块化设计，实现方便，通过两级放大和三级滤波，去除干扰，保证了心电信号的准确可靠，通过单片机直接实现无线传输，实现了移动监护，使用非常方便，本装置可以利用单片机自带的无线传输功能准确的输出心电采集信号，将心电信号的后续处理交给上位机中的软件模块实现，降低了心电监护设备的成本，便于系统升级与功能扩展，实现家庭监护和远程会诊。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型电路原理框图；
[0022]图2为图1中初级放大电路2的电路原理图；
[0023]图3为图1中右腿驱动电路8的电路原理图；[0024]图4为图1中低通滤波电路3的电路原理图；
[0025]图5为图1中高通滤波电路4的电路原理图；
[0026]图6为图1中陷波电路5的电路原理图；
[0027]图7为图1中后置放大电路6的电路原理图；
[0028]图8为图1中无线单片机7的电路原理图；
[0029]图9为图8中无线单片机7的天线连接电路的电路原理图；
[0030]图10为图1中电源接口电路10的电路原理图；
[0031]图11为图1中稳压电路11的电路原理图；
[0032]图12为图1中电压转换模块12的电路原理图；
[0033]图13为图1中参考电压电路13的电路原理图；
[0034]图14为图1中屏蔽电路9的电路原理图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】以及工作原理作进一步详细说明。
[0036]如图1所示，一种基于无线传输的心电信号采集装置，设置有心电采集接口 1、无线单片机7以及电源接口电路10，所述心电采集接口 I设置有右腿驱动脚RL、右臂电极信号输入脚RA、左臂电极信号输入脚LA以及屏蔽驱动脚PINGBI，所述右臂电极信号输入脚RA和左臂电极信号输入脚LA连接在初级放大电路2上，该初级放大电路2输出的信号依次经过低通滤波电路3、高通滤波电路4、50Hz陷波电路5以及后置放大电路6后送入所述无线单片机7的AD采样管脚中，所述无线单片机7将采样所得的心电信号通过无线通信传输至相应的接收终端；
[0037]所述初级放大电路2还与右腿驱动电路8相连，该右腿驱动电路8的输出端连接在所述右腿驱动脚RL上，在所述屏蔽驱动脚PINGBI上还连接有屏蔽电路9 ；
[0038]所述电源接口电路10设置有第一输出端L3.7和第二输出端AIN1,所述第一输出端L3.7经稳压电路11稳定到+3.3V直流输出，该稳压电路11的输出端还经电压转换模块12转换为-3.3V直流输出，稳压电路11的输出端还经参考电压电路13转换为1.2V参考电压输出，所述第二输出端AINl送入无线单片机7用于实现电源监控。
[0039]如图2所示，在具体实施过程中，所述初级放大电路2主要采用运算放大器AD620，该运算放大器AD620的第2引脚经限流电阻RlOl连接所述右臂电极信号输入脚RA，第3引脚经限流电阻R102连接所述左臂电极信号输入脚LA，第4引脚接所述电压转换模块12输出的-3.3V电压，第6引脚接一电压跟随器后连接所述低通滤波电路3的输入端，第7引脚接稳压电路11输出的+3.3V电压，第8引脚和第I引脚接所述右腿驱动电路8，第6引脚为还接一反相放大器后送入第5引脚中。
[0040]通过图2可以看出，电压跟随器U02D和反相放大器U02A均采用集成运放0P493实现，通过初级放大电路2对右臂电极信号输入脚RA和左臂电极信号输入脚LA的信号进行放大处理，便于后级电路滤除杂波。
[0041 ] 通过图2和图3可以看出，为了保证右腿驱动信号的驱动能力，所述右腿驱动电路8包括一集成运放U02B，该集成运放U02B的正相输入端接地，该集成运放U02B的反相输入端经电阻R204连接在所述运算放大器AD620的第I管脚，即图中的Cl接头，该集成运放U02B的反相输入端还经电阻R205连接在所述运算放大器AD620的第8管脚，即图中的C2接头，在运算放大器AD620的第I管脚和第8管脚之间还串接有电阻R103，集成运放U02B的输出端连接所述右腿驱动脚RL。
[0042]如图4-图6所示，为了滤除心电信号中的干扰，利用集成运放0P493分别搭建了图4所示的低通滤波器，图5所示的高通滤波器以及图6所示的50Hz陷波器，将其依次连接在初级放大电路2和后置放大电路6之间，保证了后置放大电路6前心电信号的准确可靠。
[0043]如图7所示，为了保证无线单片机7AD采样的准确，所述后置放大电路6包括一集成运放U03D，该集成运放U03D的正相输入端经电阻R313连接所述参考电压电路13输出的
1.2V参考电压，集成运放U03D的正相输入端还经电阻R314接地，集成运放U03D的反相输入端经限流电阻R311接所述50Hz陷波电路5的输出端，在该集成运放U03D的输出端和反相输入端之间还并行连接有电阻R312和电容C311。
[0044]如图8、图9所示，无线单片机7采用芯片型号为CC2350，该芯片自带无线通信功能，在芯片的25号管脚和26号管脚上搭接相应的天线连接电路，即可实现基于2.4GHz的短距离无线通信，从图8中可以看出，芯片的16号管脚用于接收后置放大电路6输出的心电信号AINO实现AD采样，芯片的15号管脚用于接收电源接口电路10第二输出端AINl输出的电源采样信号，实现电源监控。无线单片机7外围扩展的时钟电路和调试接口电路再次不再赘述。
[0045]针对设备供电问题，如图10-图13所示，从图10中可以看出，电源接口 Pl输出的直流电源连接有一个电源开关SI，经过电阻RDl后连接有电源指示灯Dl，电源接口输出直流电源直接作为第一输出端L3.7送入稳压电路11中，另外经过电阻RPl和RP2分压形成第二输出端AINl送入无线单片机7，无线单片机7通过采集AINl的电压即可实现电源监控。
[0046]从图11可以看出，为了得到稳定的3.3V直流电源，所述稳压电路11采用TPS63001直流电源稳压模块。
[0047]从图12可以看出，为了实现负电源的转换，所述电压转换模块12采用TPS60400电源反向模块。
[0048]从图13可以看出，为了得到1.2V稳定的直流参考电压，所述参考电压生成电路13包括电阻R501和一稳压二极管，在稳压二极管的负极端生成1.2V直流参考电压。
[0049]如图14所示，所示屏蔽电路9采用集成运放0P493实现，主要用于在采样电极电缆线的屏蔽层上加上适当的驱动电位，有效屏蔽电缆线的耦合干扰。
[0050]通过以上描述可以发现，本实施例电路分级设计，各个模块实现方便，输出的心电信号准确可靠。
[0051]最后应说明的是:本实施例仅是本实用新型的最佳设计、组装与使用方法，并非对本实用新型做任何形式上的限制；凡依据本实用新型的电路、结构作任何形式的简单修改，均属于本实用新型的技术范围之内。
【权利要求】
1.一种基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于:设置有心电采集接口(I)、无线单片机(7)以及电源接口电路(10)，所述心电采集接口(I)设置有右腿驱动脚(RL)、右臂电极信号输入脚(RA)、左臂电极信号输入脚(LA)以及屏蔽驱动脚(PINGBI)，所述右臂电极信号输入脚(RA)和左臂电极信号输入脚(LA)连接在初级放大电路(2)上，该初级放大电路(2)输出的信号依次经过低通滤波电路(3)、高通滤波电路(4)、50Hz陷波电路(5)以及后置放大电路(6)后送入所述无线单片机(7)的AD采样管脚中，所述无线单片机(7)将采样所得的心电信号通过无线通信传输至相应的接收终端； 所述初级放大电路(2)还与右腿驱动电路(8)相连，该右腿驱动电路(8)的输出端连接在所述右腿驱动脚(RL)上，在所述屏蔽驱动脚(PINGBI)上还连接有屏蔽电路(9)； 所述电源接口电路(10)设置有第一输出端(L3.7)和第二输出端(AIN1)，所述第一输出端(L3.7)经稳压电路(11)稳定到+3.3V直流输出，该稳压电路(11)的输出端还经电压转换模块(12)转换为-3.3V直流输出，稳压电路(11)的输出端还经参考电压电路(13)转换为1.2V参考电压输出，所述第二输出端(AINl)送入无线单片机(7)用于实现电源监控。
2.根据权利要求1所述的基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于:所述初级放大电路(2)主要采用运算放大器AD620，该运算放大器AD620的第2引脚经限流电阻RlOl连接所述右臂电极信号输入脚(RA)，第3引脚经限流电阻R102连接所述左臂电极信号输入脚(LA)，第4引脚接所述电压转换模块(12)输出的-3.3V电压，第6引脚接一电压跟随器后连接所述低通滤波电路(3)的输入端，第7引脚接稳压电路(11)输出的+3.3V电压，第8引脚和第I引脚接所述右腿驱动电路(8)，第6引脚为还接一反相放大器后送入第5引脚中。
3.根据权利要求2所述的基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于:所述右腿驱动电路(8)包括一集成运放，该集成运放的正相输入端接地，该集成运放的反相输入端经电阻R204连接在所述运算放大器AD620的第I管脚，该集成运放的反相输入端还经电阻R205连接在所述运算放大器AD620的第8管脚，在运算放大器AD620的第I管脚和第8管脚之间还串接有电阻R103，集成运放的输出端连接所述右腿驱动脚(RU。
4.根据权利要求1所述的基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于:所述后置放大电路(6)包括一集成运放，该集成运放的正相输入端经电阻R313连接所述参考电压电路(13)输出的1.2V参考电压，集成运放的正相输入端还经电阻R314接地，集成运放的反相输入端经限流电阻R311接所述50Hz陷波电路(5)的输出端，在该集成运放的输出端和反相输入端之间还并行连接有电阻R312和电容C311。
5.根据权利要求1所述的基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于:所述稳压电路(11)采用TPS63001直流电源稳压模块，所述电压转换模块(12)采用TPS60400电源反向模块，在电源接口电路(10)的输出端还连接有电源指示灯。
6.根据权利要求1所述的基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于:所述无线单片机(7)采用芯片型号为CC2350。
7.根据权利要求1所述的基于无线传输的心电信号采集装置，其特征在于:所述参考电压生成电路(13)包括电阻R501和一稳压二极管，在稳压二极管的负极端生成1.2V直流参考电压。
【文档编号】A61B5/0402GK203564235SQ201320775811
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】李章勇, 庞宇, 李捷, 吴强, 赵何婷, 任斌斌, 李泽颖 申请人:重庆海睿科技有限公司