一种无线传输心电图机

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线传输心电图机。

背景技术

心电图(ECG)是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生的生物电位活动变化图形的技术。

在现有技术中，心电图的导联电极由气囊、电极片和金属吸盘组成，按压气囊后就使得金属吸盘吸附在皮肤上，通过电极片导电将信号传输至测试仪器。这种结构的缺点是：在测试时，由于金属吸盘与电极片均为金属结构，密封性能差，很难吸附在皮肤上，容易脱落，而且往往会受到人体衣服或者心电监护导联线等其他外界因素的干扰，造成检测数据不准确，影响医生对病人病情的诊断；此外，常规的心电图导联结构测量完成后需要对其进行消毒，由于导联线路较多，对导联线路的消毒过程非常麻烦，而且在病人比较多时，若出现消毒不充分则容易引起病人感染，例如在疫情防控期间，治疗新冠患者的ICU病房中，常需要查看病人的心率，而现有的心电图机在每次使用后长需要消毒才能给另外一个病人使用，容易造成交叉感染且工作效率较低。

此外，常规的有线传输心电图机的导联电极吸附在人体皮肤后，患者很难调整睡姿；若患者调整睡姿，则容易导致多股导联线路绞在一起，由于力矩作用会造成心电检查过程中部分电极吸附头脱落，导联电极若吸附不牢固，会导致心电检测精度下降，而导联电极若牢牢吸附在人体皮肤上，导联电极吸附头拔除时，容易造成患者的疼痛感，造成患者不舒适。

因此，综上所述，提供一种操作简单迅速，不会对患者造成损伤，且可以避免导联线清洗消毒，提高工作效率的新心电图机成为本领域迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线传输心电图机，以解决上述背景技术中列出的技术问题。

一种无线传输心电图机，包括包括无线导联设备和心电图仪。其中，所述无线导联设备包括导联电极、无线传输模块、一无线收发模块以及电池；所述心电图仪内部包含另一无线收发模块、5G通信单元、信号处理单元、数据处理模块、数据存储模块，心电图仪的外接设备包含按键操作单元、供电单元以及显示器。在无线导联设备中，导联电极与无线传输模块电连接，无线传输模块又与无线收发模块电连接，电池对导联电极、无线传输模块电连接以及无线传输模块供电；在心电图仪中，无线收发模块与5G通信单元电连接，所述5G通信单元与信号处理单元电连接，信号处理单元与数据处理模块的一个输入端电连接，数据处理模块的另一输入端又与数据存储模块电连接，数据处理模块的输出端与显示器连接，显示器用于显示心电图波形。

所述无线传输心电图机的信号处理单元，对应相应的信号处理单元电路图，该电路包括：第一运算放大器AM1、第二运算放大器AM2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、并联电阻Rc、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一比较器CO1、第二比较器CO2、虚拟晶体管M1、晶体管M2、第一二极管L1以及第二二极管L2；

所述第一运算放大器AM1的正相输入端连接信号处理单元的输入端Vin(即心电模拟信号)；第一运算放大器AM1的输出端连接信号处理单元的输出端，输出的是对采集的心电信号进行放大，并减噪后的心电信号；第一运算放大器AM1的反相输入端通过第一电阻R1连接直流设定电压一端Vs，还通过第二电阻R2连接第二运算放大器AM2的输出端；第二运算放大器AM2的正相输入端通过第四电阻R4连接第一运算放大器AM1的输出端，还通过第三电阻R3连接直流设定电压一端Vs；第二运算放大器AM2的反向输入端通过第一电容C1连接第二运算放大器AM2的输出端，还通过并联电阻Rc连接晶体管M2；第二运算放大器AM2的反相输入端还连接晶体管M2；

第一比较器CO1的正输入端通过第七电阻R7接地，还通过第六电阻R6连接第二比较器CO2的负输入端；第一比较单元CO1的负输入端分别连接第二比较单元CO2的正输入端和第一运算放大器AM1的输出端，第一比较器CO1的输出端通过第一二极管L1连接M2，还通过第三电容C3接地；第二比较器CO2的反向输入端通过第五电阻R5连接电源电压Vcc；第二比较器CO2的输出端通过第二二极管L2连接晶体管M2，还通过第三电容C3接地。

在该信号处理单元的电路图中，第一运算放大器AM1为主体通路运放，第二运算放大器AM2为反馈运放，构成积分反馈电路，如图2所示，三个二级管组成相应的虚拟晶体管M1，且虚拟晶体管M1和第一电容C1能提供极低的高通截至频率，第一比较器CO1、第一比较器CO2及晶体管M2构成解塞电路，解决由极低截止频率引起的响应时间过慢的问题，Vin为采集的电生理信号，Vs为直流参考电压，Vout为运算放大器的输出电压。

本发明的无线导联设备包括导联电极、硅胶吸盘、基体、排气装置、保护头、发射头、无线收发模块、无线传输模块、电池组以及集电接头；其中，阵列状的导联电极设置在所述集电接头的一侧，所述集电接头的另一侧设置与所述电池组电连接，所述电池组还与所述无线收发模块、无线传输模块电连接，所述无线传输模块与发射头连接，所述发射头、无线收发模块、无线传输模块、电池组以及集电接头均设置在所述保护头中，所述保护头的底部与碗状的硅胶吸盘固定连接，所述硅胶吸盘的外表面还设置有一个排气装置。优选地，所述排气装置由排气口和排气盖板组成，所述排气盖板铰接在排气口的外侧，通过所述排气盖板可以实现封闭所述排气口。

在无线导联设备实际使用过程中，将所述排气盖板打开，使无线导联设备贴近患者的皮肤，医务人员/患者按压所述硅胶吸盘，将硅胶吸盘内的空气挤出后，迅速盖上所述排气盖板，以封闭所述排气口，进而可以使无线导联设备吸附在人体皮肤上；当心电检测完毕后，医务人员/患者打开所述排气盖板，由于外界空气进入所述硅胶吸盘内，使得所述硅胶吸盘与人体皮肤脱离。

在心电检测完毕后，医务人员将所有的无线导联设备从患者身上去掉，放入超声波清洗装置中进行超声震荡清洗，可以有效地减少/杀灭无线导联设备上沾染的病菌。

本发明的一种无线传输心电图机，将检测出来的心电图数据，还可以通过无线传输模块发送至心电图远程治疗中心，从而实现远程心电图的实时监测、分析并且可以把诊治结果通过无线网络远程回复给患者，实现远程心电诊疗。心电图的数据采集到无线终端后，在无线终端内按要求进行存储，同时无线终端接收到心电诊疗中心的指令后，可以按诊疗中心的要求完成相关功能，从而实现了远程心电图的实时监测和分析，通过5G网络将检测结果及时回复给患者，提高心电检测效率。

综上所述，本发明的一种无线传输心电图机，使无线导联设备和心电图仪基于5G技术以及无线网络实现心电检测信号的传输，无线导联设备通过

本发明的无线传输心电图机相较于传统心电图机有四个突出的优势：

1)避免传统心电图机的导线的纠缠和消毒困难，操作更方便快捷，消毒更方便；

2)用硅胶结合金属的体表电极，避免了传统心电图机的电极吸球金属部分因患者体型过瘦或过小而造成的信号干扰；此外，碗状的硅胶吸盘可以提高装置在体表的粘附力，而在心电检测完毕后，通过排气装置缓慢解吸附，相对于现有技术中检测完毕后立马拔除导联设备的操作，可以减轻患者的痛苦；

3)传统心电图机导线易发生断裂而造成信号传导干扰或丢失，同时浪费较大，本发明的心电图机电极装置可有效减少浪费，同时提高信号传导的灵敏性和稳定性。

4)在检测完毕后可以将所有无线导联设备集中起来进行消毒杀菌，进而提高了现有的心电图机的洁净度和清洗效率，避免清洗不及时造成病毒扩散。

附图说明

图1为本发明的一种无线传输心电图机系统结构框图；

图2为本发明的信号处理单元电路图；

图3为本发明的一实施例无线导联设备结构示意图；

图4为本发明的另一实施例无线导联设备结构示意图；

图5为本发明的另一实施例无线导联设备排气孔结构示意图；

图中，1-导联电极，2-硅胶吸盘，3-基体，4-排气装置，5-保护头，6-发射头，7-无线收发模块，8-无线传输模块，9-电池组，10-集电接头；

4-1-排气口，4-2-排气盖板，4-3-线圈，4-4-铁片，4-5-排气通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明的一种无线传输心电图机，包括无线导联设备和心电图仪。其中，无线导联设备包括导联电极、无线传输模块、一无线收发模块以及电池；心电图仪内部包含另一无线收发模块、5G通信单元、信号处理单元、数据处理模块、数据存储模块，心电图仪的外接设备包含按键操作单元、供电单元以及显示器。在无线导联设备中，导联电极与无线传输模块电连接，无线传输模块又与无线收发模块电连接，电池(本实施例中采用纽扣电池)对导联电极、无线传输模块电连接以及无线传输模块供电；在心电图仪中，无线收发模块与5G通信单元电连接，5G通信单元与信号处理单元电连接，信号处理单元与数据处理模块的一个输入端电连接，数据处理模块的另一输入端又与数据存储模块电连接，数据处理模块的输出端与显示器连接，显示器用于显示心电图波形。

如图2所示，本发明提供的无线传输心电图机的信号处理单元，对应相应的信号处理单元电路图，该电路包括：第一运算放大器AM1、第二运算放大器AM2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、并联电阻Rc、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一比较器CO1、第二比较器CO2、虚拟晶体管M1、晶体管M2、第一二极管L1以及第二二极管L2；

第一运算放大器AM1的正相输入端连接信号处理单元的输入端Vin(即心电模拟信号)；第一运算放大器AM1的输出端连接信号处理单元的输出端，输出的是对采集的心电信号进行放大，并减噪后的心电信号；第一运算放大器AM1的反相输入端通过第一电阻R1连接直流设定电压一端Vs，还通过第二电阻R2连接第二运算放大器AM2的输出端；第二运算放大器AM2的正相输入端通过第四电阻R4连接第一运算放大器AM1的输出端，还通过第三电阻R3连接直流设定电压一端Vs；第二运算放大器AM2的反向输入端通过第一电容C1连接第二运算放大器AM2的输出端，还通过并联电阻Rc连接晶体管M2；第二运算放大器AM2的反相输入端还连接晶体管M2；

第一比较器CO1的正输入端通过第七电阻R7接地，还通过第六电阻R6连接第二比较器CO2的负输入端；第一比较单元CO1的负输入端分别连接第二比较单元CO2的正输入端和第一运算放大器AM1的输出端，第一比较器CO1的输出端通过第一二极管L1连接M2，还通过第三电容C3接地；第二比较器CO2的反向输入端通过第五电阻R5连接电源电压Vcc；第二比较器CO2的输出端通过第二二极管L2连接晶体管M2，还通过第三电容C3接地。

在该信号处理单元的电路图中，第一运算放大器AM1为主体通路运放，第二运算放大器AM2为反馈运放，构成积分反馈电路，如图2所示，三个二级管组成相应的虚拟晶体管M1，且虚拟晶体管M1和第一电容C1能提供极低的高通截至频率，第一比较器CO1、第一比较器CO2及晶体管M2构成解塞电路，解决由极低截止频率引起的响应时间过慢的问题，Vin为采集的电生理信号，Vs为直流参考电压，Vout为运算放大器的输出电压。

经过实验测试，本发明的导联电极的等效输入噪声为2.2～2.4uV，共模抑制比为110dB。

如图3所示，本发明的无线导联设备包括导联电极1、硅胶吸盘2、基体3、排气装置4、保护头5、发射头6、无线收发模块7、无线传输模块8、电池组9以及集电接头10；其中，阵列状的导联电极1设置在集电接头10的一侧，集电接头10的另一侧设置与电池组9电连接，电池组9还与无线收发模块7、无线传输模块8电连接，无线传输模块8与发射头6连接，发射头6、无线收发模块7、无线传输模块8、电池组9以及集电接头10均设置在保护头5中，保护头5的底部与碗状的硅胶吸盘2固定连接，硅胶吸盘2的外表面还设置有一个排气装置4。进一步地，排气装置4由排气口4-1和排气盖板4-2组成，排气盖板4-2铰接在排气口4-1的外侧，通过排气盖板4-2可以实现封闭排气口4-1。

在无线导联设备实际使用过程中，将排气盖板4-2打开，使无线导联设备贴近患者的皮肤，医务人员/患者按压硅胶吸盘2，将硅胶吸盘2内的空气挤出后，迅速盖上排气盖板4-2，以封闭排气口4-1，进而可以使无线导联设备吸附在人体皮肤上；当心电检测完毕后，医务人员/患者打开排气盖板4-2，由于外界空气进入硅胶吸盘2内，使得硅胶吸盘2与人体皮肤脱离。

在心电检测完毕后，医务人员缓慢打开各无线导联设备排气装置4排气盖板4-2，进而使硅胶吸盘2可以缓慢地从患者皮肤上脱离拔出，在所有的无线导联设备从患者身上拔出后，将所有的无线导联设备集中起来放入超声波清洗装置，设定清洗时间，对所有的无线导联设备进行超声震荡清洗，可以有效地减少/杀灭无线导联设备上沾染的病菌。

本发明的一种无线传输心电图机，将检测出来的心电图数据，还可以通过无线传输模块发送至心电图远程治疗中心，从而实现远程心电图的实时监测、分析并且可以把诊治结果通过无线网络远程回复给患者，实现远程心电诊疗。心电图的数据采集到无线终端后，在无线终端内按要求进行存储，同时无线终端接收到心电诊疗中心的指令后，可以按诊疗中心的要求完成相关功能，从而实现了远程心电图的实时监测和分析，通过5G网络将检测结果及时回复给患者，提高心电检测效率。

实施例2

无线导联设备还可以采用NFC(即近距离无线通信方式)搜索预设范围内是否存在已配对的受控设备。NFC技术的有效使用距离为20cm内，工作频率为13.56MHz，传输速度包括106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。因此，当无线导联设备的NFC模块检测到已配对的受控设备的NFC传感器时，两者之间的距离小于20cm，识别为近距离状态，将无线导联设备与心电图仪连接。

如图4-5所示，无线导联设备包括导联电极1、硅胶吸盘2、基体3、排气装置4、保护头5、发射头6、无线收发模块7、无线传输模块8、电池组9以及集电接头10；其中，阵列状的导联电极1设置在集电接头10的一侧，集电接头10的另一侧设置与电池组9电连接，电池组9还与无线收发模块7、无线传输模块8电连接，无线传输模块8与发射头6连接，发射头6、无线收发模块7、无线传输模块8、电池组9以及集电接头10均设置在保护头5中，保护头5的底部与碗状的硅胶吸盘2固定连接，硅胶吸盘2的外表面还设置有一个排气装置4。

排气装置4由排气口4-1、排气盖板4-2、线圈4-3、铁片4-4、排气通道4-5组成，排气盖板4-2铰接在排气口4-1的外侧，排气盖板4-2的低部镶嵌有铁片4-4，排气口4-1内设置有线圈4-3，线圈4-3与电池组9、环形变阻器(图中未画出)电连接，通过电池组9、变阻器控制线圈4-3的得电或失电。在线圈4-3接通得电时，由于电磁效应，排气盖板4-2与排气口4-1吸附而关闭排气口4-1。

心电图仪包含控制器，控制器与环形变阻器信号连接，控制器还与按键操作单元电连接，医务人员可以通过按键操作单元设置环形变阻器的操作时间，进而，在心电检测完毕后，医务人员通过设置环形变阻器的操作时间，例如30s、1min,进而缓慢打开各排气装置4排气盖板4-2。

此外，无线导联设备还包括控制装置以及形变检测装置，形变检测装置与控制装置电连接，当形变检测装置检测到硅胶吸盘2的变形量达到设定值时，控制装置控制线圈4-3得电，进而自动关闭排气口4-1。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。