一種集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域與電子通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]心電和皮電信號(hào)是人體重要的生理參數(shù)，人情緒的波動(dòng)或者心理壓力的變化都會(huì)引起心電傳導(dǎo)組織的生理特征發(fā)生變化，而這些變化都會(huì)使其電生理活動(dòng)規(guī)則發(fā)生變化，這些變化能夠傳導(dǎo)到人體皮膚表面，因此通過放置在人體皮膚表面適當(dāng)位置的心電傳感器就可以記錄心臟活動(dòng)的電位變化;同時(shí)人情緒的波動(dòng)或者心理壓力的變化也會(huì)引起人體皮膚電阻值發(fā)生變化。對心電和皮電值的跟蹤測量對預(yù)測人體情緒與心理壓力的變化有重要意義。而目前市場上存在的關(guān)于對心電與皮電的測量儀器都是分開的，而且大部分體積都比較大，不方便攜帶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，具有小巧、便攜且超低壓供電，超低功耗的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)的看到用戶的心電圖與皮膚電阻值，幫助用戶了解自身的情況。而且這種便攜式心電與皮電監(jiān)測儀價(jià)格低廉，可以更好的普及并能在社會(huì)中廣泛使用。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005 ] 一種集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，包括智能設(shè)備以及心電與皮電信號(hào)采集模塊，其特征在于，
[0006]所述心電與皮電信號(hào)采集模塊包括:
[0007]心電放大電路，輸入與人體相接，獲取心電信號(hào)并進(jìn)行放大；
[0008]皮電放大電路，輸入與人體相接，獲取皮電信號(hào)并進(jìn)行放大；
[0009 ]濾波電路，輸入與心電放大電路的輸出相接，對心電信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
[0010 ]隔咼模塊，輸入與濾波電路的輸出相連；
[0011 ] A/D轉(zhuǎn)換模塊，輸入與隔離模塊的輸出以及皮電放大電路模塊的輸出相連，
[0012]微控制器，通過數(shù)據(jù)總線與A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出相連，微處理器的輸出通過UART轉(zhuǎn)USB模塊與智能設(shè)備相連。
[0013]所述心電放大電路和濾波電路使用集成信號(hào)調(diào)理模塊AD8232與AD8603芯片對心電信號(hào)進(jìn)行放大與濾波，并使用干電池供電。
[0014]AD8232集成信號(hào)調(diào)理芯片內(nèi)置一個(gè)專用儀表放大器，一個(gè)運(yùn)算放大器，一個(gè)右腿驅(qū)動(dòng)放大器，一個(gè)中間基準(zhǔn)電壓緩沖器。其中內(nèi)置的儀表放大器可放大ECG(心電)信號(hào)，其增益固定設(shè)置為100;右腿驅(qū)動(dòng)放大器使儀表放大器輸入的共模電壓反向，并向人體注入，從而改善了系統(tǒng)的共模抑制性能;運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓緩沖器，加上一定的電容、電阻元件構(gòu)成有源濾波器，對內(nèi)置儀表放大器輸出的ECG信號(hào)進(jìn)行濾波。AD8603芯片是運(yùn)算放大器，由其構(gòu)成的低通有源濾波器，對AD8232芯片輸出的ECG信號(hào)進(jìn)行了進(jìn)一步的放大和濾波，并驅(qū)動(dòng)心跳指示電路。
[0015]所述集成信號(hào)調(diào)理模塊AD8232配置為使用雙極點(diǎn)0.5Hz高通濾波器，后接雙極點(diǎn)40Hz低通濾波器。
[0016]所述隔離模塊采用P521光電隔離器件，以隔離心電采集模塊和接收處理模塊的電源，達(dá)到減少干擾，提高人體接觸安全性的目的。
[0017]所述皮電放大電路采用LM324N芯片。
[0018]所述微控制器為單片機(jī)。
[0019]所述UART轉(zhuǎn)USB模塊使用FT232R芯片。
[0020]所述智能設(shè)備為支持OTG功能的智能手機(jī)或電腦ο
[0021]所述智能設(shè)備還包括用于顯示心電與皮電信息的顯示器。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:這種便攜式心電與皮電監(jiān)測儀具有小巧、便攜且超低壓供電，超低功耗的特點(diǎn)，通過手機(jī)可以實(shí)時(shí)的看到用戶的心電圖與皮膚電阻值，幫助用戶了解自身的情況。而且這種集成便攜式心電與皮電監(jiān)測儀價(jià)格低廉，可以更好的普及并能在社會(huì)中廣泛使用。
【附圖說明】

[0023]圖1為集成便攜式心電與皮電監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實(shí)用新型的心電放大與濾波電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不限于此。
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型的心電信號(hào)采集模塊由心電放大電路、濾波電路、隔離模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制器和UART轉(zhuǎn)USB模塊組成，A/D轉(zhuǎn)換模塊、UART轉(zhuǎn)USB模塊分別連接到微控制器上。人體的心電信號(hào)由心電導(dǎo)聯(lián)線采集，再經(jīng)過心電放大電路，濾波電路，隔離模塊，與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，微控制器控制心電信號(hào)的采集，并將采集到的心電圖參數(shù)通過UART轉(zhuǎn)USB模塊傳送到手機(jī)等智能設(shè)備上，可實(shí)現(xiàn)對心電圖數(shù)據(jù)的分析處理和顯示。本實(shí)用新型的皮電信號(hào)采集模塊由皮電放大電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制器和UART轉(zhuǎn)USB模塊組成，A/D轉(zhuǎn)換模塊、UART轉(zhuǎn)USB模塊分別連接到微控制器上。人體的皮電信號(hào)由皮電傳感器采集，再經(jīng)過由LM324N運(yùn)算放大器構(gòu)成的皮電放大電路，與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，微控制器控制皮電信號(hào)的采集，并將采集到的皮電圖參數(shù)通過UART轉(zhuǎn)USB模塊傳送到手機(jī)等智能設(shè)備上，可實(shí)現(xiàn)對皮電數(shù)據(jù)的分析處理和顯示。
[0027]如圖2所示，使用集成信號(hào)調(diào)理模塊AD8232與AD8603芯片對心電信號(hào)進(jìn)行放大與濾波。配置AD8232為使用雙極點(diǎn)0.5Hz高通濾波器，后接雙極點(diǎn)40Hz低通濾波器。
[0028]AD8232內(nèi)置的運(yùn)算放大器和電壓源基準(zhǔn)緩沖器，和電路外圍的電阻與電容構(gòu)成二階有源高通濾波器，其截止頻率為0.5Hz，AD8603放大器與外圍電阻電容構(gòu)成二階低通有源濾波器，其截止頻率為40Hz。整個(gè)心電模擬前端構(gòu)成了帶寬接近40Hz的帶通濾波器。
[0029]具體地，AD8232集成信號(hào)調(diào)理芯片內(nèi)置一個(gè)專用儀表放大器，一個(gè)運(yùn)算放大器，一個(gè)右腿驅(qū)動(dòng)放大器，一個(gè)中間基準(zhǔn)電壓緩沖器。其中內(nèi)置的儀表放大器用于放大ECG(心電)信號(hào)，其增益固定設(shè)置為100;右腿驅(qū)動(dòng)放大器使儀表放大器輸入的共模電壓反向，并向人體注入，從而改善了系統(tǒng)的共模抑制性能；運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓緩沖器，加上必要的電容、電阻元件構(gòu)成有源濾波器，對內(nèi)置儀表放大器輸出的ECG信號(hào)進(jìn)行濾波。AD8603芯片是運(yùn)算放大器，由其構(gòu)成的低通有源濾波器，對AD8232芯片輸出的ECG信號(hào)進(jìn)行了進(jìn)一步的放大和濾波，并驅(qū)動(dòng)心跳指示電路。
[0030]隔離模塊采用P521光電隔離器件，避免直接采用USB電壓供電對采集敏感的心電信號(hào)造成干擾。
[0031]通過單片機(jī)自帶的ADC12模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并封裝成一定的格式使用UART接口傳輸給手機(jī)、計(jì)算機(jī)等其他上位機(jī)系統(tǒng)。
[0032 ]通過UART轉(zhuǎn)USB模塊將采集到的心電與皮電數(shù)據(jù)發(fā)送到智能設(shè)備上。
[0033]智能設(shè)備上預(yù)設(shè)的軟件運(yùn)用新算法將心電與皮電數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波和心電R波的提取，最終顯示在設(shè)備屏幕上。這樣就可以通過支持OTG功能的智能設(shè)備隨時(shí)監(jiān)測患者的心電與皮電值。
[0034]以上所述的本實(shí)用新型的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神原則之內(nèi)所作出的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，包括智能設(shè)備以及心電與皮電信號(hào)采集模塊，其特征在于， 所述心電與皮電信號(hào)采集模塊包括: 心電放大電路，輸入與人體相接，獲取心電信號(hào)并進(jìn)行放大； 皮電放大電路，輸入與人體相接，獲取皮電信號(hào)并進(jìn)行放大； 濾波電路，輸入與心電放大電路的輸出相接，對心電信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 隔尚模塊，輸入與濾波電路的輸出相連； A/D轉(zhuǎn)換模塊，輸入與隔離模塊的輸出以及皮電放大電路模塊的輸出相連， 微控制器，通過數(shù)據(jù)總線與A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出相連，微處理器的輸出通過UART轉(zhuǎn)USB模塊與智能設(shè)備相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，其特征在于， 所述心電放大電路和濾波電路使用集成信號(hào)調(diào)理模塊AD8232與AD8603芯片對心電信號(hào)進(jìn)行放大與濾波，并使用干電池供電。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，其特征在于，所述集成信號(hào)調(diào)理模塊AD8232配置為使用雙極點(diǎn)0.5Hz高通濾波器，后接雙極點(diǎn)40Hz低通濾波器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，其特征在于，所述皮電放大電路采用LM324N芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，其特征在于，所述微控制器為單片機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，其特征在于，所述UART轉(zhuǎn)USB模塊使用FT232R芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，其特征在于，所述智能設(shè)備為支持OTG功能的智能手機(jī)或電腦。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，其特征在于，所述智能設(shè)備還包括用于顯示心電與皮電信息的顯示器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種集成的便攜式心電與皮電監(jiān)測儀，由智能設(shè)備和心電與皮電的信號(hào)采集模塊組成，心電信號(hào)的采集模塊由心電放大電路模塊、濾波電路、隔離模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制器和UART轉(zhuǎn)USB模塊組成，皮電信號(hào)的采集模塊由皮電放大電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制器和UART轉(zhuǎn)USB模塊組成；本實(shí)用新型可以將測量結(jié)果通過USB接口顯示在安裝有相應(yīng)APP的手機(jī)上，省去專門的顯示模塊，體積小，價(jià)格低，方便隨身攜帶，且可以實(shí)時(shí)的記錄并顯示心電與皮電的數(shù)據(jù)，幫助用戶實(shí)時(shí)的監(jiān)測自己的健康狀況，也極大的方便了與此相關(guān)的科學(xué)研究的進(jìn)行。
【IPC分類】A61B5/0402, A61B5/04
【公開號(hào)】CN205386149
【申請?zhí)枴緾N201521127572
【發(fā)明人】趙璽, 鄒建華, 劉虎, 劉艷艷, 郜萬順, 武志輝
【申請人】西安交通大學(xué), 廣東順德西安交通大學(xué)研究院
【公開日】2016年7月20日
【申請日】2015年12月29日