一种基于智能终端的自动体外除颤仪的制作方法

本发明涉及医疗设备领域，尤其公开了一种基于智能终端的自动体外除颤仪。

背景技术：

猝死（suddendeath，sd）是人类最严重的疾病。猝死是平素身体健康或貌似健康的患者，在出乎意料的短时间内，因自然疾病而突然死亡即为猝死。从发病到死亡多长时间才能认定为猝死。具体的量化时间目前尚无公认的统一标准，分别有人认为其从发病至死亡的时间在1小时、6小时、12小时和24小时之内，有人认为也包括48小时之内的死亡者。世界卫生组织认为的时间是6小时之内，但这仅是一家之言。目前公认的是发病1小时内死亡者多为心源性猝死。

现在猝死的人特别多，近年来大量的临床经验证明，猝死的最有效治疗是早期电除颤，但是现有用于放在相应场所用于急求的aed（automatedexternaldefibrillator，自动体外除颤器）没有普及，只是在相应场所才有，这不仅使得心脏骤停者错过了「黄金4分钟」的最佳救治时间，更暴露出院前急救措施、设备缺位背后的安全隐患，由于现有aed不能使用到任何场合，才导致这么多悲剧的发生。

因此，现有aed不能使用到任何场合，是一件亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于智能终端的自动体外除颤仪，旨在解决现有aed不能使用到任何场合的技术问题。

本发明的提供一种基于智能终端的自动体外除颤仪，包括心率采集装置和智能终端，其中，

心率采集装置，用于采集用户的心率信息，并将采集到的心率信息传输至智能终端；

智能终端与心率采集装置相连，用于分析心率采集装置传输过来的心率信息，并在心率信息满足预设条件时进行电击除颤。

进一步地，心率采集装置为心率贴、可穿戴设备或电极片中的一种或几种。

进一步地，心率采集装置包括传感器、信号调理电路、中央处理单元和第一无线收发模块，

传感器，用于将采集原始心率信号并将采集的原始心率信号转变为微电压信号；

信号调理电路与传感器相连，用于将传感器转变的微电压信号转换为脉冲信号；

中央处理单元与信号调理电路相连，用于将信号调理电路转换的脉冲信号进行处理，输出心率信息；

第一无线收发模块与中央处理单元相连，用于将中央处理单元输出的心率信息无线发送给智能终端。

进一步地，传感器为红外光电传感器，该红外光电传感器包括成对设置的红外线发射探头和红外线接收探头，置于动脉一侧，用于获取心脏的动脉搏动光脉冲信号。

进一步地，信号调理电路包括放大整形电路和滤波电路，

放大整形电路与传感器相连，用于将传感器转变的微电压信号进行放大整形；

滤波电路与放大整形电路相连，用于将放大整形电路放大整形后的放大整形电路进行滤波。

进一步地，放大整形电路包括相互串联的第一级放大整形电路和第二级放大整形电路，

第一级放大整形电路包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一运算放大器，第一电阻的一端与第一运算放大器的同相输入端相连，第一电阻的另一端接地；第一运算放大器的同相输入端通过第一电容与传感器相连，第一运算放大器的反相输入端分为两路，一路通过第二电阻接地，另一路通过第三电阻与第一运算放大器的输出端相连；第二级放大整形电路包括第二电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二运算放大器，第四电阻的一端与第二运算放大器的同相输入端相连，第四电阻的另一端接地；第二运算放大器的同相输入端通过第二电容与第一运算放大器的输出端相连；第二运算放大器的反相输入端分为两路，一路通过第五电阻接地，另一路通过第六电阻与第二运算放大器的输出端相连。

进一步地，滤波电路包括压控电压源陷波器，用于滤除谐波中的工频干扰；压控电压源陷波器包括第三电容、第四电容、第五电容、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第三运算放大器，第三运算放大器的同相端分为两路，一路通过串联的第三电容和第四电容与第二级放大整形电路相连，另一路通过串联的第七电阻和第八电阻与第二级放大整形电路相连；第三运算放大器的输出端分为两路，一路通过第九电阻与第三运算放大器的同相端相连，另一路与第三运算放大器的反相输入端相连，第五电容的一端与第七电阻和第八电阻之间的节点相连，另一端接地。

进一步地，智能终端包括第二无线收发模块、控制器和除颤模块，

第二无线收发模块与第一无线收发模块通讯连接，用于接收第一无线收发模块无线发送过来的心率信息；

控制器与第二无线收发模块相连，用于分析第二无线收发模块接收的心率信息，并在心率信息满足预设条件时，发出电击除颤指令；

除颤模块，用于根据控制器发出的电击除颤指令电击除颤。

进一步地，除颤模块包括高压充电电路、高压检测电路和除颤放电电路，其中，

高压充电电路与控制器相连，用于采用控制器的定时器功能输出的pwm进行电容器的高压充电；

高压检测电路与高压充电电路相连，用于实时监测充电过程中电容器两端的电压，调整pwm的占空比，完成电容器充电的预设电压；

除颤放电电路，分别与高压充电电路与控制器相连，用于在控制器的控制下，采用双相波除颤。

进一步地，除颤放电电路包括电桥电路和数控电阻桥电路，其中，

电桥电路分别与高压充电电路、控制器和数控电阻桥电路相连，用于调整放电回路；

数控电阻桥电路分别与控制器和电桥电路相连，用于在控制器的控制下，对人体产生正向或反向的除颤电流。

本发明所取得的有益效果为：

本发明提出的基于智能终端的自动体外除颤仪，采用心率采集装置和智能终端，通过心率采集装置采集用户的心率信息，并将采集到的心率信息传输至智能终端，智能终端分析心率采集装置传输过来的心率信息，并在心率信息满足预设条件时进行电击除颤。本发明提出的基于智能终端的自动体外除颤仪，采用移动终端作为除颤器，能够使用到任何场所，让患者第一时间使用移动终端进行除颤，将极大的提高患者心源性猝死的拯救率。

附图说明

图1为本发明提供的基于智能终端的自动体外除颤仪一实施例的功能模块框图；

图2为图1中的心率采集装置一实施例的功能模块框图；

图3为图2中的信号调理电路一实施例的功能模块框图；

图4为图1中的智能终端第一实施例的功能模块框图；

图5为图4中的智能终端第二实施例的功能模块框图；

图6为图5中的除颤模块一实施例的功能模块连接框图；

图7为图5中的除颤模块中除颤放电电路一实施例的功能模块连接框图；

图8为图2中的心率采集装置一实施例的电路原理图；

图9为图3中的滤波电路一实施例的电路原理图；

图10为图5中的高压充电电路一实施例的电路原理图；

图11为图6中的电桥电路一实施例的电路原理图；

图12为图6中的数控电阻桥电路一实施例的电路原理图。

附图标号说明：

10、心率采集装置；20、智能终端；11、传感器；12、信号调理电路；13、中央处理单元；14、第一无线收发模块；121、放大整形电路；122、滤波电路；1211、第一级放大整形电路；1212、第二级放大整形电路；21、第二无线收发模块；22、控制器；23、除颤模块；231、高压充电电路；232、高压检测电路；233、除颤放电电路；2331、电桥电路；2332、数控电阻桥电路。

具体实施方案

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

本发明的提供一种基于智能终端的自动体外除颤仪，包括心率采集装置10和智能终端20，其中，心率采集装置10，用于采集用户的心率信息，并将采集到的心率信息传输至智能终端20；智能终端20与心率采集装置10相连，用于分析心率采集装置10传输过来的心率信息，并在心率信息满足预设条件时进行电击除颤。在本实施例中，心率采集装置10可以为心率贴、也可以为可穿戴设备、还可以为电极片、或是采用与智能终端20的耳机线或是电源线电连接的湿纸巾或是湿纱布等。其中可穿戴设备可以是智能手环，还可以是智能手表。移动终端可以是智能手机、笔记本电脑或是掌上电脑，均在本专利的保护范围之内。心率采集装置10与智能终端20可以为有线连接，有也可以为无线连接。例如，心率采集装置10与智能终端20可以通过数据线进行有线连接，也可以通过各自的蓝牙模块进行无线连接。

优选地，请见图2，图2为图1中的心率采集装置一实施例的功能模块框图，在本实施例中，心率采集装置10包括传感器11、信号调理电路12、中央处理单元13和第一无线收发模块14，其中，传感器11，用于将采集原始心率信号并将采集的原始心率信号转变为微电压信号；信号调理电路12与传感器11相连，用于将传感器11转变的微电压信号转换为脉冲信号；中央处理单元13与信号调理电路12相连，用于将信号调理电路12转换的脉冲信号进行处理，输出心率信息；第一无线收发模块14与中央处理单元13相连，用于将中央处理单元13输出的心率信息无线发送给智能终端20。其中，传感器11采用红外光电传感器，该红外光电传感器包括成对设置的红外线发射探头和红外线接收探头，置于动脉一侧，用于获取心脏的动脉搏动光脉冲信号。在本实施例中，红外光电传感器采用单光束直射取样式光电传感器，选用的型号为stl80。进一步地，请见图3，信号调理电路12包括放大整形电路121和滤波电路122，其中，放大整形电路121与传感器11相连，用于将传感器11转变的微电压信号进行放大整形；滤波电路122与放大整形电路121相连，用于将放大整形电路121放大整形后的放大整形电路121进行滤波。具体地，参见图3和图7，放大整形电路121包括相互串联的第一级放大整形电路1211和第二级放大整形电路1212，第一级放大整形电路1211包括第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第一运算放大器u1，第一电阻r1的一端与第一运算放大器u1的同相输入端相连，第一电阻r1的另一端接地；第一运算放大器u1的同相输入端通过第一电容c1与传感器11相连，第一运算放大器u1的反相输入端分为两路，一路通过第二电阻r2接地，另一路通过第三电阻r3与第一运算放大器的输出端相连；第二级放大整形电路1212包括第二电容c2、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和第二运算放大器u2，第四电阻r4的一端与第二运算放大器u2的同相输入端相连，第四电阻r4的另一端接地；第二运算放大器u2的同相输入端通过第二电容c2与第一运算放大器u1的输出端相连；第二运算放大器u2的反相输入端分为两路，一路通过第五电阻r5接地，另一路通过第六电阻r6与第二运算放大器u2的输出端相连。在本实施例中，传感器11采用的是红外光电式传感器，用于把原始心率信号转变为微电压信号。信号调理电路12的输入信号是传感器采集进来的原始心率信号，其输出信号为具有一定电压幅度的脉冲信号。中央处理单元13采用c51单片机，其输入信号为信号调理电路输出的脉冲信号，输出的是心率数据，通过显示模块将心率数据显示出来，并通过第一无线收发模块14将心率数据发送给移动终端，其中，第一无线收发模块14可以是蓝牙模块，也可以是wifi模块，还可以是gprs模块、3g模块或4g模块等，均在本专利的保护范围内。

进一步地，请见图3和图7，本实施例提供的基于智能终端的自动体外除颤仪，滤波电路122包括压控电压源陷波器，用于滤除谐波中的工频干扰。具体地，压控电压源陷波器包括第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9和第三运算放大器u3，第三运算放大器u3的同相端分为两路，一路通过串联的第三电容c3和第四电容c4与第二级放大整形电路1212相连，另一路通过串联的第七电阻r7和第八电阻r8与第二级放大整形电路1212相连；第三运算放大器u3的输出端分为两路，一路通过第九电阻r9与第三运算放大器u3的同相端相连，另一路与第三运算放大器u3的反相输入端相连，第五电容c5的一端与第七电阻r7和第八电阻r8之间的节点相连，另一端接地。在本实施例中，放大整形电路121的输出信号中仅存在50hz工频干扰，压控电压源陷波器实质上是带阻滤波电路，能有效抑制从前端输入的差模干扰。心率信号经放大、整形和滤波处理后得到的脉冲信号波形稳定，基本上去除了各种干扰，是心脏跳动的真实的反映，从而可以将此脉冲信号直接输入到中央处理单元13中进行处理。

进一步地，如图4至图12所示，本实施例提供的基于智能终端的自动体外除颤仪，智能终端20包括第二无线收发模块21、控制器22和除颤模块23，其中，第二无线收发模块21与第一无线收发模块14通讯连接，用于接收第一无线收发模块14无线发送过来的心率信息；控制器22与第二无线收发模块21相连，用于分析第二无线收发模块21接收的心率信息，并在心率信息满足预设条件时，发出电击除颤指令；除颤模块23，用于根据控制器22发出的电击除颤指令电击除颤。在本实施例中，控制器22选用stm32f429bit6微控制器。

在上述结构中，请见图5，除颤模块23包括高压充电电路231、高压检测电路232和除颤放电电路233，其中，高压充电电路231与控制器22相连，用于采用控制器22的定时器功能输出的pwm进行电容器的高压充电；高压检测电路232与高压充电电路231相连，用于实时监测充电过程中电容器两端的电压，调整pwm的占空比，完成电容器充电的预设电压；除颤放电电路233，分别与高压充电电路231与控制器22相连，用于在控制器22的控制下，采用双相波除颤。具体地，参见图6，除颤放电电路233包括电桥电路2331和数控电阻桥电路2332，其中，电桥电路2331分别与高压充电电路231、控制器22和数控电阻桥电路2332相连，用于调整放电回路；数控电阻桥电路2332分别与控制器22和电桥电路2331相连，用于在控制器22的控制下，对人体产生正向或反向的除颤电流。具体地，电桥电路2331分为第一电桥电路23311、第二电桥电路23312、第三电桥电路23313和第四电桥电路23314，第一电桥电路23311与第四电桥电路23314串联后连接于高压充电电路231与数控电阻桥电路2332之间，第二电桥电路23312与第三电桥电路23313串联后连接于高压充电电路231与数控电阻桥电路2332之间。当第一电桥电路23311和第三电桥电路23313打开时，对人体产生正向的除颤电流，当第二电桥电路23312和第四电桥电路23314打开时，对人体产生反向的除颤电流，这样就形成了双相除颤波。

请见图9至图12，高压充电电路231包括第一开关管q1、第一变压器t1、第十电阻r10、第一整流二极管d1和充电电容c6，第一开关管q1的基极与控制器22相连，用于接入控制器22的定时器功能输出的pwm（pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制）；第一开关管q1的集电极与第一变压器t1的初级线圈的一端相连，q1的发射极接地；第一变压器t1初级线圈的另一端通过第十电阻r10与电源电压vcc相连，第一变压器t1的次级线圈通过第一整流二极管d1与充电电容c6相连。控制器22控制第一开关管q1的导通和关闭，当第一开关管q1处于导通状态时，电源电压vcc加在电感式储能式第一变压器t1初级线圈上，次级线圈感应电压为下正上负，次级线圈的第一整流二极管d1处于截止状态，电源能量无法到达充电电容c6，而是以磁能的形式储存在初级线圈中。当第一开关管q1处于截止状态时，第一变压器t1初级线圈的磁通量减少电压极性反向，次级线圈电压极性也反向，感应电压为上正下负，第一整流二极管d1导通，储存在次级线圈中的能量因电磁感应的作用释放出来，对充电电容c6进行充电。在整个充电的过程中，第一变压器t1起着储能、变压和能量传递的作用。由于第一变压器t1的负载部分不接电阻，能量将会累积到充电电容c6上，这样充电电容c6两端的电压将不断升高，起到升压的作用。在本实施例中，充电电容c6选用日本rubycon公司生产的大型铝解电容器。高压充电电路231采用反激式充电电路原理来实现。反激式充电电路与一般传统的正激式充电相比较，充电时间快、充电效率高，属于非线性电路，用较少匝数比的变压器就可以在短时间内将电压充到上千伏，并且电路结构简单，调试方便。其中，第一开关管q1选用型号为irf3415，第一整流二极管d1采用高压整流二极管ux-f0b。高压检测电路232包括依次串联的分压电阻电路、rc滤波电路、电压跟随器和光耦隔离电路，其中，充电电容c6上的高压经过分压电阻电路分压后，转换为低压范围，再经过rc滤波电路、电压跟随器，使用光耦隔离电路进行光耦隔离，最后反馈到控制器22的adc（模数转换器）以及电压比较器处，完成对高压的检测。

请见图11和图12，电桥电路2331包括第二开关管q2、第三开关管q3、第二变压器t2、第二整流二极管d2、稳压管z、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14和第七电容c7和第八电容c8，第二开关管q2的基极通过第十一电阻r11与控制器22相连，第二开关管q2的集电极与第二变压器t2的初级线圈的一端相连，第二开关管q2的发射极接地。第二变压器t2的初级线圈的另一端与电源电压vcc相连，第二变压器t2的次级线圈通过串联的第二整流二极管d2和第十二电阻r12后与第三开关管q3的栅极相连，第七电容c7、稳压管z和第十三电阻r13分别连接在第三开关管q3的栅极与源极之间，第十四电阻r14和第八电容c8串联后连接于第三开关管q3的源极与漏极之间。第二变压器t2的作用是隔离和驱动，由于低压部分所有信号都是以电源地作为参考，而高压部分是以储能电容的负极作为参考，除颤电流最终流回电容的负极，防止大电流冲击到低压部分器件，因此需要隔离开，第二开关管q2和第二变压器t2的组合来驱动第三开关管q3，要使第三开关管q3迅速送断，则需要提供较大的瞬态电流，另外第二变压器t2次级感应的负电压，可以确保其完全可靠的关断。电路中的第三开关管q3作用是开关，打开时电容放电回路电流流过，关断时则阻止电流通过。当移动终端20需要除颤时，则打开电桥电路2331，控制器22输出pwm，第二开关管q2和第二变压器t2驱动第三开关管q3打开，此时，除颤电流流过第三开关管q3，经过人体，最终流回充电电容c6，这样的过程即电除颤。第二变压器t2的匝数比为1:1。其中，稳压管z和第十三电阻r13主要是对第三开关管q3的栅极进行保护；第十四电阻r14和第八电容c8组合的缓冲电路主要对第三开关管q3的源极与漏极的浪涌电压起保护作用。在本实施例中，第三开关管q3选用ixys公司的ixbh32n300型号的igbt（insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管）管。数控电阻桥电路2332包括依次串联的第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17和第十八电阻r18，其中，第十五电阻r15与第一电桥电路23311相并联，第十六电阻r16与第二电桥电路23312相并联，第十七电阻r17与第三电桥电路23313相并联，第十八电阻r18与第四电桥电路23314相并联。具体地，数控电阻桥电路2332中的各个电阻并联在各个电桥电路2331中的第三开关管q3的源极与漏极两端，若电桥电路2331打开，则将数控电阻桥电路2332中的各个对应电阻短路，除颤电流流过电桥电路2331，放电回路中的电阻总阻值减小；反之，若电桥电路2331关闭，则除颤电流流过数控电阻桥电路2332中的各个电阻，放电回路中的电阻总阻值增大，这样就可以改变放电回路中电阻的大小。在第一相除颤波中，依次定时从阻值最大改变到最小。另外，数控电阻桥电路2332中的各个电阻也可以泄放除颤完成后电容上的剩余能量。

本实施例提供的基于智能终端的自动体外除颤仪，与现有技术相比，采用心率采集装置和智能终端，通过心率采集装置采集用户的心率信息，并将采集到的心率信息传输至智能终端，智能终端分析心率采集装置传输过来的心率信息，并在心率信息满足预设条件时进行电击除颤。本发明提出的基于智能终端的自动体外除颤仪，采用移动终端作为除颤器，能够使用到任何场所，让患者第一时间使用移动终端进行除颤，将极大的提高患者心源性猝死的拯救率。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。