便携式智能型动态心电图仪[发明专利]

[12]发明专利申请公开说明书

[21]申请号01140561.9

[51]Int.CI7

A61B 5/0402G06F 19/00//15 9:00

[43]公开日2002年5月15日

[22]申请日2001.11.06[21]申请号01140561.9[71]申请人浙江大学

地址310027浙江省杭州市西湖区玉古路20号[72]发明人潘云鹤 郑扣根 首山雄 陈纯 门素琴

庄越挺 陈耀武 王晓栋 池昶 朱奇波 苏斐琦

[11]公开号CN 1348741A

[74]专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司

代理人张法高

权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页

[54]发明名称

便携式智能型动态心电图仪

[57]摘要

本发明公开了一种便携式智能型动态心电图仪。本发明的方框电路是三通道心电信号经心电导联送到差分放大电路放大后通过低通滤波电路滤掉高频干扰,再送到末级同相放大电路放大到适合A/D转换的幅度范围,然后心电信号输入单片机进行A/D转换并将心电数据存入闪存卡。本发明的优点:抗干扰性能好,共模抑制比达110dB,超过进口产品;可靠性高,除模拟放大电路和电源电路外,包括A/D在内的所有数字处理和控制电路全部由一片工业级的单片机实现;功耗低,电池充电一次可连续工作一星期;体积小,只有75×50×17(mm3),是同类进口产品的一半还小。

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权 利 要 求 书

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1.一种便携式智能型动态心电图仪，其特征在于：三通道心电信号经心电导联送到差分放大电路放大后通过低通滤波电路滤掉高频干扰，再送到末级同相放大电路放大到适合A/D转换的幅度范围，然后心电信号输入单片机进行A/D转换并将心电数据存入闪存卡。

2.根据权利要求1所述的便携式数字动态电图仪，其特征在于：心电信号经由三通道导联线送到差分放大电路放大有用的心电信号并抑制共模干扰，由运放和电阻组成第一、二、三通道差分放大器；差分放大后的心电信号送入下级有源低通滤波电路进行滤波，由运放、电容和电阻组成第一、二、三通道有源低通滤波器；滤波后的心电信号分别经隔直电容器C102、C202、C302耦合到后级同相放大电路，由运放、电容和电阻组成第一、二、三通道末级同相放大器；经末级同相放大的心电信号送到单片机的A/D输入脚A3、A4、A5进行模数转换；运放U4：D、电容C1和电阻R1、R2组成参考电压；单片机U5的P1口与闪存卡U6的数据口相连，单片机U5的P2口与闪存卡U6的A0、A1、A2、-OE、-WE、-CE1和-RST相连，单片机U5的P2.7接LED指示灯，R6为限流电阻；集成块U7、电容C5、电感L1和二极管D1组成电源变换器，C9和C10为电源滤波电容，肖特基二极管D2、D3和电容C6、C7组成升压电路，R3、C2、R9、C8组成去耦电路。

3.根据权利要求1或2所述的便携式智能型动态心电图仪，其特征在于：运放U1：A和电阻R101、R102、R103、R104组成第一通道差分放大器；运放U2：A和电阻R201、R202、R203、R204组成第二通道差分放大器；运放U3：A和电阻R301、R302、R303、R304组成第三通道差分放大器。

4.根据权利要求1或2所述的便携式智能型动态心电图仪，其特征在于：运放U1：B、电容C101和电阻R105、R106、R107组成第一通道有源低通滤波器；运放U2：B、电容C201和电阻R205、R206、R207组成第二通道有源低通滤波器；运放U3：B、电容C301和电阻R305、R306、R307组成第三通道有源低通滤波器。

5.根据权利要求1或2所述的便携式智能型动态心电图仪，其特征在于：运放U4：A、电容C103和电阻R108、R109、R110、R111组成第一通道末级同相放大器；运放U4：B、电容C203和电阻R208、R209、R210、R211组成第二通道末级同相放大器；运放U4：C、电容C303和电阻R308、R309、R310、R311组成第三通道末级同相放大器。

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说 明 书

便携式智能型动态心电图仪

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技术领域

本发明涉及一种便携式智能型动态心电图仪。

背景技术

动态心电图仪(Dynamic Electrocardiograph，DCG)，又称Holter监测仪，利用便携的微型记录仪将心电信号记录下来，再经高速回放系统进行分析处理，打印输出心电波形及数据。动态心电图仪主要应用于心律失常及心肌缺血的特性与定量分析诊断，还可应用于心悸、眩晕等模糊症状的鉴别诊断，病窦综合征、预激综合征等心脏疾病的检出，心血管药物疗效的评价以及起搏器功能的评定等。此外，在医学科研和教学上也有广范应用。

以磁带为记录介质的动态心电图仪由于体积和功率都较大而被逐步淘汰，目前进口的便携式动态心电图仪一般采用闪存卡作为记录介质。64MB以上的闪存卡均能满足24小时心电数据的记录要求。采用闪存卡的动态心电图仪体积和功耗较之以往的以磁带为记录介质的动态心电图仪要小很多，但依然太大。本发明的目的是提供一种超小型、超低功耗、高性能的便携式智能型动态心电图仪。

发明内容

本发明的目的是提供一种便携式智能型动态心电图仪。

本发明的方框电路是三通道心电信号经心电导联送到差分放大电路放大后通过低通滤波电路滤掉高频干扰，再送到末级同相放大电路放大到适合A/D转换的幅度范围，然后心电信号输入单片机进行A/D转换并将心电数据存入闪存卡。

本发明的具体电路为心电信号经由三通道导联线送到差分放大电路放大有用的心电信号并抑制共模干扰，由运放和电阻组成第一、二、三通道差分放大器；差分放大后的心电信号送入下级有源低通滤波电路进行滤波，由运放、电容和电阻组成第一、二、三通道有源低通滤波器；滤波后的心电信号分别经隔直电容器C102、C202、C302耦合到后级同相放大电路，由运放、电容和电阻组成第一、二、三通道末级同相放大器；经末级同相放大的心电信号送到单片机的A/D输入脚A3、A4、A5进行模数转换；运放U4：D、电容C1和电阻R1、R2组成参考电压；单片机U5的P1口与闪存卡U6的数据口相连，单片

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机U5的P2口与闪存卡U6的A0、A1、A2、-OE、-WE、-CE1和-RST相连，单片机U5的P2.7接LED指示灯，R6为限流电阻；集成块U7、电容C5、电感L1和二极管D1组成电源变换器，C9和C10为电源滤波电容，肖特基二极管D2、D3和电容C6、C7组成升压电路，R3、C2、R9、C8组成去耦电路。 本发明的优点：抗干扰性能好，共模抑制比达110dB，超过进口产品；可靠性高，除模拟放大电路和电源电路外，包括A/D在内的所有数字处理和控制电路全部由一片工业级的单片机实现；功耗低，电池充电一次可连续工作一星期；体积小，只有75×50×17(mm3)，是同类进口产品的一半还小。

附图说明

图1是便携式智能型动态心电图仪方框电路图； 图2是便携式智能型动态心电图仪电路原理图。

具体实施方式

采用低价格、高性能、超低功耗单片机实现数据采集和控制；将主要功耗部件闪存卡和单片机的工作电压设定为低压3.3伏，并且通过单片机软件控制闪存卡和单片机工作在间歇状态，使功率消耗呈脉冲状，极大地降低平均功率；将功耗极小的差分放大等模拟电路的工作电压设计为6.5伏，以保证足够大的共模电压输入范围，提高抗干扰能力；合理选用元器件，精心设计电路板，减小电路板尺寸，提高信噪比；选用47×17×6(mm3)的长方型电池，将电池和电路板并排按装在闪存卡的下面、充分利用空间实现超小型。

如图1所示，三通道心电信号经导联送到差分放大电路放大有用的心电信号、抑制共模干扰；低通滤波电路滤掉高频干扰和防止A/D采样产生频谱混淆；末级同相放大电路将心电信号放大到适合A/D转换的幅度范围，并且提供低输出电阻满足A/D转换精度要求；单片机对心电信号进行A/D转换并将心电数据存入闪存卡、监测电池电压和控制LED显示以及分析按键命令等；64MB闪存卡用于记录24小时心电数据；1.2伏可充电电池提供电能，一次充电可连续工作一星期；DC/DC变换器将1.2伏电池电压升到3.3伏提供单片机和闪存卡；升压电路再将3.3伏电压升到6.5伏供差分放大器等模拟电路。 如图2所示，心电信号经由三通道导联线Ch1-、Ch1、Ch2-、Ch2、Ch3-、Ch3和ECG G D送到差分放大电路放大有用的心电信号并抑制共模干扰。运放U1：A和电阻R101、R102、R103、R104组成第一通道差分放大器；运放U2：A和电阻R201、R202、R203、R204组成第二通道差分放大器；运放U3：A和电阻R301、R302、R303、R304组成第三通道差分放大器。运放U1、U2和U3

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的电源电压Avcc1为6.5伏。提高运放U1、U2、和U3的电源电压是为了扩大差分放大器共模电压输入范围，提高抗干扰能力。

差分放大后的心电信号送入下级有源低通滤波电路进行滤波。运放U1：B、电容C101和电阻R105、R106、R107组成第一通道有源低通滤波器；运放U2：B、电容C201和电阻R205、R206、R207组成第二通道有源低通滤波器；运放U3：B、电容C301和电阻R305、R306、R307组成第三通道有源低通滤波器。滤波后的心电信号分别经隔直电容器C102、C202、C302耦合到后级同相放大电路。运放U4：A、电容C103和电阻R108、R109、R110、R111组成第一通道末级同相放大器；运放U4：B、电容C203和电阻R208、R209、R210、R211组成第二通道末级同相放大器；运放U4：C、电容C303和电阻R308、R309、R310、R311组成第三通道末级同相放大器。

经末级同相放大的心电信号送到单片机的A/D输入脚A3、A4、A5进行模数转换。运放U4：D、电容C1和电阻R1、R2组成1.25伏参考电压，为第一、二、三通道末级同相放大器提供基准电压，使送给A/D转换的心电信号幅度在给定的0-2.5伏的范围之内。

U5为单片机，该单片机内置12位A/D、1KB RAM、32KB Flash Memory等电路模块。单片机的工作电压为1.8伏-3.6伏，备用电流为0.1uA，最大工作电流0.7mA，A/D转换速率可达100KHz。U6为闪存卡。单片机P1口(P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7)与闪存卡数据口(D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7)相连；单片机P2口(P2.0、P2.1、P2.2)与闪存卡地址线(A0、A1、A2)相连；单片机P2口的P2.3与闪存卡输出允许端-OE1相连，P2.4与闪存卡写允许端-WE相连，P2.5与闪存卡片选端-OE相连，P2.6与闪存卡复位端-RST相连；P2.7接LED指示灯，R6为限流电阻。

放大后的心电信号经单片机A/D采样转换为8位数字量先存在单片机内的RAM中，存满512字节后以突发写入方式快速写入闪存卡。同时，单片机继续采集心电数据，准备下一个512字节数据。单通道采样频率为128Hz，三通道总数据为128×3＝384(bytes/sec.)。

为了提高心电图仪的信噪比，将模拟地和数字地严格分开，特别是单片机模拟地AGND和数字地DGND、模拟电源AVCC和数字电源DVCC均需合理布线。图2中集成块U7、电容C5、电感L1和二极管D1组成电源变换器，输出3.3伏VCC直接供给闪存卡，并在闪存卡的电源入口处接滤波电容C9和C10。VCC经电阻R4供给U5单片机的DVcc，经电阻R3供给U5单片机的Avcc。

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肖特基二极管D2、D3和电容C6、C7组成升压电路，得到6.5伏的AVcc1供给图2中的差分放大电路。AVcc1经去耦电路R9、C8滤波后得到约5.5伏的Avcc2供给图中的后级同相放大电路。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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