專利名稱：一種低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及一種低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀。
背景技術(shù)：
據(jù)權(quán)威調(diào)查顯示，心血管疾病已經(jīng)成為世界人口死亡的主要原因之一。每年死于心血管疾病的人數(shù)約占死亡總?cè)藬?shù)的三分之一。因此，對于心電異常情況的發(fā)現(xiàn)、預(yù)防、治療及搶救對于挽救生命有著重要的意義。心電圖(Electrocardiogram，ECG)是通過人體體表記錄出來的反映每個心動周期中心臟興奮的產(chǎn)生，傳導(dǎo)和恢復(fù)過程中所伴有的生物電變化。它作為主要反映心臟激動的電學(xué)活動量度，一直是心臟疾病診斷領(lǐng)域的研究重點。 但由于心電信號出現(xiàn)異常的情況是偶然的，而醫(yī)院所做的常規(guī)的心電圖的采集過程一般是記錄10秒中的數(shù)據(jù)，這樣很多的心律失常的問題不易被發(fā)現(xiàn)。動態(tài)心電圖(Ambulatory Electrocardiography, AECG)的出現(xiàn)很好的解決了這樣的問題，用來采集AECG信號的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀通?？梢杂涗汳小時或者48小時的心電圖并加以分析來捕捉心律失常信號。 由于動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀的監(jiān)護(hù)是防止心血管疾病最行有效的方法，它越來越廣泛地被應(yīng)用于臨床診斷及科研當(dāng)中。同時，醫(yī)護(hù)人員對心電監(jiān)護(hù)儀的數(shù)量以及質(zhì)量的要求也不斷提高。這種情況在中國尤其明顯。因為中國人口眾多，所以對心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的市場需求更大。隨著便攜式心電監(jiān)護(hù)儀的出現(xiàn)以及它實時性，自動化，持續(xù)時間長的特點，AECG監(jiān)護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)在全國各大醫(yī)院廣泛的使用。AECG監(jiān)護(hù)通常需要在身體上粘貼若干電級并與隨身攜帶的心電采集記錄儀器連接來長時間記錄人體心電數(shù)據(jù)。記錄結(jié)束后通過USB接口將心電數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上，在計算機上首先應(yīng)用心電數(shù)據(jù)自動分析軟件對心電數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，智能分析，醫(yī)生檢驗并提供診斷結(jié)果，形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)對分析結(jié)果形成報告，最終由醫(yī)生將結(jié)果反饋給患者并提供及時的診斷意見。在這里要指出的是，醫(yī)院使用的動態(tài)心電圖監(jiān)護(hù)設(shè)備的成本較高，同時患者必須要到醫(yī)院進(jìn)行心電數(shù)據(jù)的采集，給患者帶來不便。如果能夠使心電監(jiān)護(hù)儀像電子血壓計一樣走進(jìn)千家萬戶，這不但能夠增強心電監(jiān)護(hù)設(shè)備的實用性，同時也能確?；颊叩玫阶罴皶r的診斷與治療。巨大的利益驅(qū)動使得便攜式的心電監(jiān)護(hù)設(shè)備不斷的涌現(xiàn)，相應(yīng)的心電信號智能分析軟件也應(yīng)運而生。由于AECG的心電信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)心電圖，所以極大的增加了心電圖分析的工作量，這就使得與便攜式監(jiān)護(hù)設(shè)備配套的心電信號檢測及分析系統(tǒng)的出現(xiàn)成為必然。在不斷的探索中人們發(fā)現(xiàn)，采用計算機輔助心電醫(yī)生診斷的方法是最為合理的，既加快了診斷速度，又減少了醫(yī)生的工作量，顯著的提高了醫(yī)生的工作效率。目前市場上銷售的便攜式心電監(jiān)護(hù)設(shè)備存在不同程度的缺陷系統(tǒng)的體積較大， 不便于攜帶，使用不靈活；系統(tǒng)的功耗較大，普通的電池難以維持長時間的監(jiān)護(hù)，同時高功耗也會使得系統(tǒng)的工作溫度升高，影響到各部分電路的工作效果及使用壽命；系統(tǒng)的抗干擾能力差，工頻干擾和肌電干擾通常會影響測試的精度；常用的心電監(jiān)護(hù)儀不具有病情的智能診斷功能。因此，開發(fā)出一種成本低廉，功能完善，使用安全的監(jiān)護(hù)設(shè)備并輔助以適合
3計算機實現(xiàn)又具診斷準(zhǔn)確率的智能分析算法稱謂了此項產(chǎn)品全面面向市場的關(guān)鍵，本系統(tǒng)的工作正式基于此而展開。
發(fā)明內(nèi)容為彌補上述設(shè)備之不足，本實用新型提供一種低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀。該低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀包括心電信號采集單元、心電信號分析存儲單元和上位機；心電信號采集單元包括心電電極、導(dǎo)聯(lián)線和集成模擬前端電路；心電信號分析存儲單元包括供電電路、晶振電路、復(fù)位電路、USB接口電路、蜂鳴器電路、液晶屏背光控制電路、鍵盤電路、SD卡存儲電路、LCD液晶屏電路和ARM微處理器電路；心電信號采集單元的輸入端通過心電電極和導(dǎo)聯(lián)線連接人體，心電信號采集單元的輸出端連接心電信號分析存儲單元的輸入端，心電信號分析存儲單元的輸出端連接上位機； 心電信號采集單元包括心電電極、導(dǎo)聯(lián)線和集成模擬前端電路。集成模擬前端電路內(nèi)部集成EMI濾波電路、多路開關(guān)、8路可編程增益放大器、24bit ADC、控制電路、右腿驅(qū)動電路、靈活可配的威爾遜網(wǎng)絡(luò)(Wilson C)、SPI接口、電極脫落檢測嵌入電路、溫度檢測嵌入電路、起搏檢測嵌入電路和呼吸電路嵌入電路；從而完全實現(xiàn)了對8路心電信號的采集、 濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號作為心電信號采集單元的輸出通過SPI接口傳遞給心電信號采集單元。心電信號分析存儲單元包括供電電路、晶振電路、復(fù)位電路、USB接口電路、蜂鳴器電路、鍵盤電路、SD卡存儲電路、IXD液晶屏電路和ARM微處理器電路，上述電路均連接ARM 微處理器電路，ARM微處理器接收心電信號采集單元輸出的心電信號，隨后對心電信號進(jìn)行數(shù)字濾波，基線漂移抑制，和實時分析等處理。微處理器將處理后的心電波形和實時分析得到的結(jié)果顯示在LCD液晶屏上，同時將心電數(shù)據(jù)存儲在SD存儲卡中。監(jiān)護(hù)儀使用完畢后， 可以通過USB線將記錄后的數(shù)據(jù)傳遞給上位機，也可以取下SD卡，用讀卡器將卡中的心電數(shù)據(jù)傳遞給上位機。心電監(jiān)護(hù)儀的工作電壓是3. 3V，由供電電路提供。晶振電路分別為系統(tǒng)提供8M的系統(tǒng)CLK，和32. 768K的實時時鐘CLK。蜂鳴器、鍵盤和IXD液晶屏構(gòu)成了人機接口，用于人機交互。本實用新型一種低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀的控制方法，按如下步驟執(zhí)行步驟一采用小波熵最優(yōu)閾值去噪的方法對采集到的信號進(jìn)行數(shù)字濾波；方法如下步驟1 選擇與原始心電信號最相近的小波基函數(shù)，確定小波變換的分解尺度，對信號進(jìn)行離散小波變換，得到不同分解尺度的高頻系數(shù)分量和低頻系數(shù)分量；步驟2 比較各個子帶信號上的小波熵，選取小波熵值最大的子帶的小波系數(shù)，認(rèn)為該子帶的小波系數(shù)是由噪聲引起的，選取該子帶小波系數(shù)的中值，記為％.，即第j尺度的噪聲方差，帶入式+中，其中 為不同尺度的采樣點數(shù)，λ j為該層次的閾值， 計算得到第j(j e [1,5])尺度的小波閾值；步驟3 采用閾值函數(shù)對每一尺度的高頻系數(shù)分量進(jìn)行閾值化處理，得到近似高
4頻小波系數(shù)。處理閾值函數(shù)如下
權(quán)利要求1.一種低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀，其特征在于該監(jiān)護(hù)儀包括心電信號采集單元、心電信號分析存儲單元和上位機；心電信號采集單元的輸入端通過心電電極和導(dǎo)聯(lián)線連接人體，心電信號采集單元的輸出端連接心電信號分析存儲單元的輸入端，心電信號分析存儲單元的輸出端連接上位機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀，其特征在于所述的心電信號采集單元包括心電電極、導(dǎo)聯(lián)線和集成模擬前端電路；集成模擬前端電路內(nèi)部集成EMI濾波電路、多路開關(guān)、8路可編程增益放大器、24bit ADC、控制電路、右腿驅(qū)動電路、靈活可配的威爾遜網(wǎng)絡(luò)、SPI接口、電極脫落檢測嵌入電路、溫度檢測嵌入電路、起搏檢測嵌入電路和呼吸電路嵌入電路；轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號作為心電信號采集單元的輸出通過SPI接口傳遞給心電信號采集單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀，其特征在于所述的心電信號分析存儲單元包括供電電路、晶振電路、復(fù)位電路、USB接口電路、蜂鳴器電路、液晶屏背光控制電路、鍵盤電路、SD卡存儲電路、IXD液晶屏電路和ARM微處理器電路；上述電路均連接 ARM微處理器電路，ARM微處理器接收心電信號采集單元輸出的心電信號，微處理器將處理后的心電波形和實時分析得到的結(jié)果顯示在LCD液晶屏上，同時將心電數(shù)據(jù)存儲在SD存儲卡中。
專利摘要一種低功耗的動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。該動態(tài)心電監(jiān)護(hù)儀包括心電信號采集單元、心電信號分析存儲單元和上位機。本實用新型優(yōu)點集成度高，具有便攜性、緊湊型、經(jīng)濟(jì)性的特點。
文檔編號A61B5/0402GK202146301SQ20112022667
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者代繼成, 佘黎煌, 張石, 王子敬, 王明全, 解加華 申請人:東北大學(xué)