专利名称：监视皮肤脉动光的心律异常报警器的制作方法
技术领域：
本发明属于医用监护类电子仪器。
在已有的心律异常报警器中，所采用的被监视的生理信号是病人的心电信号或心音信号。监视心电信号时，必须把探测心电信号用的几个电极固定在病人身体的一定部位上，并使电极与皮肤保持良好的接触，这样就只能用于卧床病人，而且长期使用也将使病人的皮肤受到不良影响。监视心音信号时，必须把心音探头稳定地固定在病人的听诊部位上，为了避免探头与皮肤产生相对移动带来摩擦音，造成伪信号，也只适用于卧床病人;而且当病人说话、叹气或打鼾时，都造成对心音信号的严重干扰，使其不能正常工作。
在已有的利用人体皮肤反射光的脉动信号的医用电子仪器中，只有用于测定心率的仪器和一种检测由外科手术移植的组织中微循环是否恢复正常的器件，而且后者还是利用的红外光。
本发明的目的是提供一种监视心脏病人的心律并在发现心律异常时发出声、光或无线电信号报警。为了使这种报警器不局限于监视卧床病人的心律，而且也能监视正常轻微活动(坐、立、或慢走)的心脏病人的心律，并在病人说话、叹气或打鼾时也能正常工作，而采用病人皮肤的脉动反射光予以监视。
本发明的依据是人体皮肤的反射光的强度随心脏的搏动而变化。当心脏收缩时，皮肤下的毛细血管中的血液量增加，而当心脏舒张时，毛细血管中的血液量减少。由于毛细血管中的充血量随心搏而变化，它对外来光线的反射强度也就具有脉动的性质。附
图1示出一例正常人的皮肤所反射的红光强度随脉搏变化的曲线。
本发明的具体设计如附图2和附图3所示。附图2是探测皮肤反射光的探头。在外壳(1)中有两个小室，分别装入透明发红光二极管(2)和光敏电阻器(9)，他们的引线都焊在印刷电路板(4)上，并通过很细的软电缆引线(6)与主电路相连接，发光二极管(2)与光敏电阻(9)间的隔墙留有一定的间隙(7)，使得皮肤表层反射的光也能到达光敏电阻(9)，如图2中所示。用粘合剂(5)封住探头盖(3)之后，即可用薄而轻的带子(8)把探头轻轻地缚在人体的任意部位。
附图3是本发明的电路框图。从医学诊断上来说，心律异常有几种情况心动过速;心动过缓;心律不齐(包括期前收缩、二联律和三联律及心律紊乱等)以及搏动太弱(以至停搏)。在本发明的电路设计中考虑到各种心律不齐均属于心动周期过长或过短的间歇出现或交替出现(期前收缩、二联律和三联律属于长周期的间歇出现;奔马律属于短周期的出现;而心律紊乱属于长、短周期的无规律交叉出现)，因此只需要对心搏信号太弱、周期过长和过短三种情况报警，就自然包含了对一切不正常心律的报警。电路原理如下由探头(10)取得的信号经放大电路(11)放大之后，由峰值保持电路(12)保持其最大电压VF，然后经过积分电路(13)，使其一个周期所持续的时间变换为积分后对应的最终电压值VG(参见图4中曲线G)。在每一周期结束前打开摸拟开关(14)，使积分后的电压VG与模拟比较器(15)中设定的最高电压VH和最低电压VL相比较。如果VG＞VH，表示这一周期太长;而VG＜VL则表示这一周期太短。在发生这两种情况时，摸拟比较器(15)均给出正向脉冲，此脉冲经脉冲延迟并再触发电路(16)处理后，使他激信号发生器(17)发出驱动信号导致信号输出装置(18)发出声、光或无线电报警信号。当把探头(10)由皮肤上取下而忘记切断电源时，相当于出现了一个非常长的周期，将出现持续的报警声，从而提醒使用者切断电源，而当VH≥VG≥VL时，表示这一周期既不太长又不太短，摸拟比较器(15)不给出正向脉冲，从而不发出报警信号。峰值保持电路(12)所保持的最大电压VF在每一周期结束前也同时通过摸拟开关(19)与摸拟比较器(20)中予先设定的电压V0相比较。而当VF＜V0时，表示这次搏动太弱，比较器(20)给出正向脉冲，经脉冲延迟并再触发电路(21)处理后，使他激信号发生器(22)发出驱动信号导致信号输出装置(18)发出声、光或无线电报警信号。而当VF≥V0时，表示这次搏动不算太弱，摸拟比较器(20)不给出正向脉冲，从而不发出报警信号。
在每个周期内，电路中A、B、C、D、E、F、G、R和S各点的电压波形在附图4中给出。由图4可见，每当下一次搏动信号到达之前，脉冲信号S先打开摸拟开关(14)和(19)，使这次信号的最终电压VG和VF进入摸拟比较器(15)和(20)，然后脉冲信号R使峰值保持电路(12)和积分电路(13)复位，并在信号R结束时(即在其下降沿)重新开始下一个周期的峰值保持和积分。脉冲信号S和R是用下述方法取得的放大电路(11)输出的信号经过微分电路(23)，检波电路(24)和整形电路(25)形成脉冲复位信号R。各有关波形及其相对时刻可在附图4中看清。捡波电路(24)输出的信号经过再一次微分(26)、捡波(27)和整形(28)，得到触发比较信号S，其有关波形及其相对时刻也可在附图4中看清。
附图3各方框所表示的都属于公知公用电路，无庸赘述。
本发明所实现的第一个技术突破是解决了各种利用同一原理测定心率的电子器件所面临的发光器件需要较大电流(几十毫安)而无法长期用电池供电的技术困难，实现这一突破的措施是采用无色透明发光二极管做为发光器件从而大大降低光被管壁玻璃外壳所吸收而消耗的量，以及采用高倍数稳定的集成电路放大器使信号得到足够的放大，采用了这些措施之后，本发明给发光二极管所提供的电流就降到1毫安左右，使得本发明所实现的器件可以采用小型电池供电，并使整个器件的体积大大缩小，可以做成袖珍式器件。
本发明所实现的第二个技术突破是利用皮肤反射光脉动信号自身波形，通过两次微分-检波-整形，取得了有自然时间差的触发比较信号和峰值保持-积分电路的复位信号，从而用最简单的方式解决了逐个周期测量与比较搏动强度和时间间隔的技术难题。
本发明的其他特点是整机电流只有5毫安左右，可采用小型电池供电;可将探头每日轮换地固定在身体不同部位的皮肤上，从而完全避免了对皮肤的不良影响;探头体积甚小，只相当于一只普通小型手表的体积，因此固定在衣服内既不影响行动又不影响美观;正常轻微活动(坐、卧、立、和慢走，以及说话和打鼾)均不影响探头正常工作;整机体积小，只相当于小型袖珍半导体收音机，放在衣袋中即可，而且重量不到200克。
本发明的第一个实施例是声报警型。附图5表示能正常行动的患者，把探头(10)缚于上臂衣袖内，而其主电路盒(30)装在上衣口袋中，其间有软引线(6)相联，当出现心律异常时，主电路盒(30)就发出“嘀…嘀…”声，提醒患者休息并及时用药，如果这时患者已不能动不能说话，家人或过路人注意到报警声就可以及时通知救护站来人救护，以免延误时机。
本发明的第二个实施例是无线电报警型，这种型式特别适用于急诊观察室或内科病房中对多位患者的同时监护。附图6表示，被监护的患者之一，把探头(10)缚于脚趾上，主电路盒(30)置于褥子下面，其间以软引线(6)相联。当心律出现异常时，主电路(30)发出无线电载波信号。置于护士值班室内的接收装置(31)接收到这一载波信号后，其面板上的扬声器(32)即发出报警声，而面板上的若干个发光管(33)与每位被监护的患者相对应。值班人员根据哪个发光管(33)闪亮，即可判定是哪位患者出现心律异常，而得以及时前去采取救护措施。面板上还设有对应每位患者的调谐旋钮(34)、选择听取某位患者报警声的选择开关(35)、调节报警声音量的旋钮(36)和电源开关(37)。
由于本发明的电路设计是每当出现一个异常搏动周期时，发出约0.5秒的“嘀…”声，因此，根据“嘀…”声的出现情况，可粗略判断其心律异常的性质，例如无规律的偶发“嘀…”声表示出现一次期间收缩;有规律的等间隔“嘀…”声表示出现二联律或三联律(如间隔很短则可能是心动过缓);无规律的杂乱“嘀嘀…嘀…嘀嘀嘀…”声表示心律紊乱;而持续的长“嘀…”声表示心动过速或搏动太弱，或者在取下探头不用时，忘记切断电源。
权利要求
1.一种监视皮肤脉动反射光的心律异常报警器，是由轻缚在人体皮肤上的探头和主电路盒组成，其特征在于，所说的探头外壳内包括焊在印刷电路板(4)上的发光二极管(2)和光敏电阻(9)，主电路原理是利用脉动光信号自身的波形进行两次微分-检波-整形，从而取得有自然时序的触发比较脉冲和复位脉冲，使其在心律异常时报警。
2.根据权利要求1所说的监视皮肤脉冲反射光的心律异常报警器，其特征在于当探头不缚在患者的身体上时，报警器持续报警，提醒使用者切断电源。
3.根据权利要求1所说的监视皮肤脉动反射光的心律异常报警器，其特征在于采用无色透明发红光二极管做光源，使其电流消耗降到1毫安左右。
4.根据权利要求1所说的监视皮肤脉动反射光的心律异常报警器，其特征在于在不同用途的实施例中，这种报警器可以通过声、光和无线电信号报警。
5.根据权利要求1所说的监视皮肤脉动反射光的心律异常报警器，其特征在于该报警器的探头可轻缚在人体任何部位的皮肤上，可用于各种正常轻微活动(坐、卧、立、或慢走，以及说话或打鼾)的患者。
全文摘要
一种监视皮肤脉动反射光的心律异常报警器，属于医用监护类电子仪器。该报警器监视人体皮肤反射光在微循环影响下形成的脉动信号，当任何一个脉动周期过长、过短，或者搏动太弱时，均发出声、光或无线电信号报警，从而可及时发现各种类型的心律异常。该报警器体积小巧，小型电池供电，可装在衣袋中，其探头可缚于人体任何部位的皮肤上，患者坐、卧、立、或慢走，以及说话和打鼾，均不影响正常工作。
文档编号A61B5/02GK1031018SQ8810533
公开日1989年2月15日 申请日期1988年9月15日 优先权日1988年9月15日
发明者王青岳, 沈景昭 申请人:山东师范大学