专利名称：无创性综合心电心音分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种无创性诊断心血管疾病的医疗仪器。
心电机和听诊器一直是心内科医生诊断心脏疾病的主要手段。但由于心电机记录的病人心电时间短，导联位置少；而听诊器又有声音小，无法记录和无法与心电同步分析等缺点，给医生诊断带来一定的困难。近年来，随着计算机技术的发展，出现了以计算机为核心的心电诊断设备，这类设备(如中国专利90107157.9)一般具有十二导联心电记录和分析，心向量记录和分析，病历检索管理，床边监护等功能，克服了心电机功能单一等缺点。但这类设备不具备听诊功能，也不能描记心音波形，而且做为监护设备，一般只能一次连续输出心电波形时间不超过十几秒到几十秒。上面缺点使得医生在临床应用该设备中仍存在一定的问题。另一方面，为了克服听诊器声音小，无法记录等特点，也有人研制了电子听诊设备(如中科院大连化学物理所研制的″多路同步听诊记录仪″)。这类设备虽然能够将心音信号放大出来送给耳机，并且能够在纸上和示波器上描记出心音波形。但其不具备同步记录和描记心电信号的功能，这对分析心脏杂音发生在收缩期还是扩张期，以及判定是第几心音等都带来一定困难。不仅如此，它也不具备前面所谈到的综合心电分析设备的心电、心向量的分析和记录功能以及病人心电监护功能。
本实用新型就是为了克服上述之不足，发明了一种集心电记录与分析，心向量记录与分析，长时间连续心电监护，电子听诊器和心电心音同步记录等功能于一身的心脏诊断设备。本实用新型具有功能全，数据准确，操作方便等优点。
本实用新型包括电极[1]、专用模拟与数字电路[16]、计算机[9]、扩展内存[10]、鼠标与键盘[11]、激光打印机[12]、彩色显示器[13]和心音传感器[14]。
图1为MEC-100型无创性综合心电心音分析仪的工作原理方块图。其中专用模拟与数字电路[16](虚线部分)包括导联切换开关[2]、前级放大器[3]、光电隔离器[4]、工频陷波器[5]、后级放大器[6]、A/D转换器[7]、并行接口[8](即计算机的8255芯片)、心音滤波放大器[15]、音量调节电位计[17]和耳机[18]。
被测病人的心电信号通过不同的电极[1]传送到放大器的导联切换开关[2]。心电信号有十二导联，心向量信号也有三路。这十五路信号分五组经过三路前级放大器[3]进行初步的放大与滤波。放大器采用低零漂运放OP-07型号构成的差动放大器。由于人体心电信号十分微弱，一般为微伏至毫伏数量级。对这样的信号进行一级放大是不够的，而且还要对其中的工频干扰等进行滤除。因此后面还需要工频陷波器[5]和后级放大器[6]等步骤对心电信号进行进一步的增强。由于被测对象是人体，为了保证对人身的绝对安全，本实用新型采用了光电隔离器[4]对人体与电源进行了隔离。光电隔离器[4]采用了P521G光电耦合器。工频陷波器[5]电路和后级放大器[6]电路中采用的是宽频带运算放大器LF-353，用以保证心电信号在从0.1HZ到1000HZ的频带范围内不失真。经过放大的心电信号，再经过A/D转换器[7]和并行接口[8]送到计算机[9]中。通过鼠标和键盘[11]可以与计算机[9]进行方便的人机对话，用以设定和改变计算机[9]的工作方式。所采集的数据再通过彩色显示器[13]和激光打印机[12]分别显示和打印出来。如果是长时间连续监护病人心电，那么所采集的心电信号将被送到计算机[9]的扩展内存[10]中去保存。由于计算机[9]的扩展内存[10]一般为4兆字节容量，因而可一次连续存储三导以上信号的最少时间不少于半小时。
病人的心音可通过心音传感器[14]，将声音的振动信号通过压电晶体转换成电压信号，再通过4个不同频段的高通滤波器[15]将人体的脉搏信号及其它噪声滤除掉并且将心音电压信号放大一定的倍数。放大倍数通过音量调节电位计[17]可任意调节，然后再送给耳机[18]输出声音，并且通过A/D转换器[7]和并行接口[8]同时送给计算机[9]用来存储，显示及打印输出。
将上述功能结合在一起，本实用新型可以进行二路心音波形的同步描记，同时又与导联II的心电信号同步描记，并且用耳机[18]输出声音，且音量连续可调。
附图2—1和图2-2为导联切换体系原理电路图。附图3为前级放大器[3]，光电隔离器[4]，工频陷波器[5]和后级放大器[6]的原理电路图。附图4是A/D转换器[7]和并行接口[8]的原理图。附图5是心音滤波放大器[15]的原理电路图。
本实用新型的一个最佳实施例是首先，计算机[9]通过并行接口[8]的PB0，PB1，PC0，PC1等4根线控制前级放大器[3]的输入端的导联切换开关[2]，用以达到15路信号共用三路前级放大器[3]的目的。其中，并行接口[8]的PB0，PB1通过控制导联切换开关[2]的SW1-1，SW1-2，SW1-3用来切换I，II，III，R，L，F，V1，V2，V3，V4，V5，V6等十二个心电导联中的哪三路送给前级放大器[3]。而并行接口[8]的PC1通过同时控制导联切换开关[2]的SW3-1，SW3-2，SW3-3来切换输入的信号是心电信号还是心向量信号。并行接口[8]的PC0则被用来控制导联切换开关[2]的SW1-1，SW1-2，SW1-3的使能信号INH，当输入心电信号时，使INH为低电平，让SW1-1，SW1-2，SW1-3三个芯片工作。当输入心向量信号时，使INH为高电平，则不让SW1-1，SW1-2和SW1-3三个芯片工作，以保证这部分电路对心向量信号的输入不产生影响。这部分原理图见图2-1，图2-2。其次，计算机[9]通过并行接口[8]的PC2，PC3，PC4等3根线来控制SW1，以达到控制输入给计算机[9]的信号是心电、心向量信号还是心音信号。这部分电路见图4。这样，计算机[9]只要通过对并行接口[8]进行精确控制，就可以同步地对心电，心向量和心音信号进行数据采样，存储，分析，以及结果显示和打印。
另外，通过并行接口[8]和导联切换开关[2]的控制使得心电和心向量信号能够共用一套电极[1]、三路前级放大器[3]、三路光电隔离器[4]、三路工频陷波器[5]和三路后级放大器[6]。
导联切换开关[2]中的模拟开关采用CD4052。
从电极[1]上采集的心电，心向量信号经过导联切换开关[2]后，被送到前级放大器[3]。前级放大器[3]采用的是同相并联的三运放结构。其目的是提高输入阻抗，减小共模干扰。这部分电路如图3。M1，M2，M3为三运放，其中，M3采用差放结构，调节W1可以改变放大器的共模抑制效果。经过三运放放大后的信号再经过隔直电容C1，高频滤波器C2，R25，跟随器M1，被送到以M5为主的下一级滤波放大器，最后经M6被送往光电隔离器[4]，再作为工频陷波器[5]和后级放大器[6]的输入。
由于在前级放大器[3]和工频陷波器[5]之间插入了光电隔离器[4]，从而隔离了两边的电源和地。另外，如图4在并行接口[8]和导联切换开关[2]之间也插入了光电耦合器01—06，从而在实现计算机[9]对导联切换开关[2]的控制的同时，也隔离了两边的电源和地。这就保证了和电极[1]直接接触的被测病人的安全。
被陷波后的信号经C7隔直，后级放大器[6]中的M8运放放大后送往A/D转换器[7]进行A/D转换。最后经并行接口[8]送往计算机[9]。
心音滤波放大器[15]由图5中的L，MF1，MF2，和H四个不同频段的高通滤波器组成，用于截取不同频带的心音信号并且进一步将其放大。其中L的中心频率是25HZ，主要用于通过低频段心音，MF1和MF2的中心频率分别是65HZ和100HZ，用于通过中频心音，H的中心频率是250HZ，用于通过高频心音和高频心杂音。这四路不同的心音信号分别通过模拟开关SW5的切换送到下一级放大器中继续被放大和滤波，最后经并行接口[8]送至计算机[9]。M9—M18为宽频带放大器LF353，SW5为CD4051，各频段的切换受并行接口[8]的PC5，PC6控制。
心音滤波放大器[15]在本实用新型中共有二路，它们输出的心音信号和导联II的心电信号一起送给计算机[9]进行同步描记。而且，用耳机输出声音信号，且音量连续可调。
权利要求1.一种无创性综合心电心音分析仪，包括电极[1]、专用模拟与数字电路[16]、计算机[9]、扩展内存[10]、鼠标与键盘[11]、激光打印机[12]、彩色显示器[13]和心音传感器[14]，其特征在于(1).专用模拟与数字电路[16]包括导联切换开关[2]、前级放大器[3]、光电隔离器[4]、工频陷波器[5]、后级放大器[6]、A/D转换器[7]、并行接口[8]、心音滤波放大器[15]、音量调节电位计[17]和耳机[18]，通过并行接口[8]和导联切换开关[2]的控制使得心电和心向量信号能够共用一套电极[1]、三路前级放大器[3]、三路光电隔离器[4]、三路工频陷波器[5]和三路后级放大器[6]；(2).无创性综合心电心音分析仪可以对二路心音波形进行同步描记，同时又与导联II的心电信号进行同步描记，并且用耳机输出声音，且音量连续可调；(3).无创性综合心电心音分析仪的心电监护功能可以利用计算机[9]的扩展内存[10]进行信号存储，由于计算机[9]的扩展内存[10]一般为4兆字节容量，因而可一次连续存储三导以上信号的最少时间不少于半小时。
专利摘要本实用新型公开了一种无创性诊断心血管疾病的医疗仪器。其特点是由计算机控制导联切换开关，使得十二导心电，心向量共用一套电极，可同步输出心电和多路心音信号且具有电子听诊器的功能，其音量连续可调。本实用新型利用计算机对所采集的心电、心向量，心音信号进行自动分析，数据存储和图形打印，具有功能多、体积小、操作简单、数据准确等优点。
文档编号A61B5/0402GK2233224SQ95214529
公开日1996年8月21日 申请日期1995年6月14日 优先权日1995年6月14日
发明者高延滨, 冯伟兴, 乐慧康, 郭大民, 原金升, 黄卫权 申请人:哈尔滨工程大学