心率变异性频谱分析仪制造技术

一种电子医疗分析仪器，专用于心率变异性频谱分析，由微机、心电和呼吸波信号前置放大器、多功能接口、显示器、打印机等几部分组成，它们集中于一个机箱内，构成一体化整机。多功能接口卡由模／数转换器、程控放大器、二路数／模转换器、脉冲检测器外触发稳态电路等连接而成。微机上开发了检测分析软件。本仪器结构简单，使用方便，功能齐全，能快速、准确地记录心电Ｒ－Ｒ间期并求得多种参数，可作为疾病预后和疗效判断的参考，具有较广阔的应用前景。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种电子医疗分析仪器，尤其是一种心率变异性频谱分析仪器。众所周知，心血管指标如血压、心电等均有周期性波动。七十年代以来，国内外学者在研究心电R－R周期(RRI)波动性即心率变异性方面做了许多工作，现已得出较为明确的结论心电RRI波动中的高、低频段与副交感神经有关，而其低频段主要与交感神经活动有关。随着计算机技术的发展，使心电RRI波动性研究更为深入并越来越多地显示出它的实用价值。但是，目前该技术仅局限于科研上使用，实验者大多利用手头现有的放大器、A／D接口、计算机等设备，编制实验室所需程序，完成心率变异性频谱分析。这些设备繁杂，使用麻烦，给推广应用心率变异性频谱分析方法带来很大不便。人们期待着专门的心率变异性频谱分析仪器的问世。本技术的目的在于设计一种结构简单、使用方便的心率变异性频谱分析仪器。本技术包括微机、二路前置放大器、多功能接口、显示器、打印机以及分析软件等几个部分。本技术中采用80286或80386作为主机，在其上扩充有二路前置放大器和多功能接口，并把三者集于一个机箱内，成为整机一体化结构。分析软件具有心率、呼吸检测、实验控制和频谱分析等功能。二路前置放大器中一路作为心电信号放大器，用于处理输入心电信号，另一路作为呼吸波信号放大器用于处理呼吸波信号，多功能接口由模／数转换器、程控(智能)放大器、数／模转换器、脉冲检测窗、外触发稳态电路经电路连接组成。前置放大器、多功能接口和微机用电缆联成一体。以下结合附图进一步说明本技术的结构附图说明图1为本技术的整机结构示意图1.前置放大器，2.多功能接口卡，3.硬盘，4.软盘，5.打印机，6.显示器图2为心电前置放大器电原理图，它由下述元器件经电路连接而成AD620A为第一级放大器；R1为增益电阻，该级增益为10；电阻R2，R3，R4，R5，R6，电容C1组成人体接地驱动电路；电阻R7，电容C8－C12组成高频滤波网络；电容C2，C3－C7，电阻R8，R9组成低频滤波网络；A3为后级放大器；R10，R12－R16为增益电阻；W为位移电位器；A2，A4为射极跟随器；A2－A4均采用uA741运算放大器；A，B端接心电电极，C端接入体地，out接多功能接口。图3为呼吸波前置放大器电原理图，它由下述元器件经电路连接而成AD620A为第一级放大器，R17为增益电阻，该级增益为10电阻R18，电容C13.C17为高频虑波网络电容C18为隔直电容，R19为取样电阻，R21为耦合电阻A6为后级放大器，R20，R22－R26为增益电阻W为位移电位器A5－A7为射极跟随器；A5－A7均采用uA741运算放大器；D，E为张力换能器信号输入端；F，G为张力换能器供电端；H为接地图4为多功能接口框图，它由下述电路构成7.程控放大器8.增益控制电路9.位移控制电路10.通道选通11.脉冲检测窗12.上门槛电平控制电路13.下门槛电平控制电路14.脉冲寄存器15.二路数／模转换器16.通道选通17.模／数转换器18.端口译码19.为前置放大器输出与多功能接口的连接点20.PC机总线21.端口译码输出至各端口22.外触发稳态电路图5为智能放大器电原理图A8－A12均为LM324运算放大器A9的增益由程序控制，程序向集成电路74LS273中输入数据，使集成电路4051选通不同的电阻(R27－R30)从而改变A9的增益A10为11放大器，其正端接DAC0832的输出，程序向DAC0832输入不同的数据，使A10的输出电平产生相应的移动I，J分别为集成电路74LS273和DAC0832的选择信号，来自端口译码器R31R33R35为耦合电阻，R32为接地电阻，R34为反馈电阻，R36为耦合电阻，R370832为负载电阻图6为脉冲检测窗电原理图Q1，Q2(数／模转换器)控制脉冲检测窗的上下门槛电平A13，A14(LM339)为上下门槛电平比较器G1，G2，G3，G4为门电路Q5，Q6为单稳态电路A13，A14，G1，G2，Q4－Q6组成脉冲检测窗A15，A16为0832输出负载耦合电阻，可控制0832的输出幅度当脉冲上升沿过下门槛电平时，A13翻转，触发Q6(P10)，Q6(P12)输出低电平使Q5(D型触发器，7474)置1。当脉冲越过上门槛电平时，A4翻转，触发Q4(P2)，Q4(P13)输出高电平使Q5复零。在脉冲的下降沿过下门槛电平时，A13再次翻转，触发Q4(P10)，Q4(P5)输出高电平使Q5的状态输出(Pout输出至脉冲寄存器)若G4输出低电平时，则触发Q6(P2)，Q6(P13)输出高电平使Q5复零，以等待下一脉的检测。Q1，Q2受程序控制，A0，B0分别为二者的选通信号，来自端口译码器。多功能接口中的其他电路为通常电路。前置放大器的第一级采用高阻抗、低噪声的AD620A仪表放大器，在心电前置放大器中，为克服信号源的高阻抗，有效地改善信号的质量，在人体接地与仪器接地之间加了驱动电路。前置放大器的主要技术指标如下1.输入阻抗＞1兆欧姆2.时间常数设0.001S，0.03S，0.1S，0.3S，2S五档(在呼吸波前放中固定为2S)3.高频波动设10Hz，30Hz，100Hz，300Hz，1000Hz五档4.增益设20，50，100，200，500五档多功能接口的主要技术指标可以选择如下1.模／数转换器17采用AD7574，字长8位，转换电压0－5V，转换时间15uS，单路最大采样率为50KHz，采样间隔由程序设定。2.程控放大器7具有缓冲放大和直流补偿作用，输入阻抗为100千欧姆，放大倍数设×1、×2、×4、×8四档，直流补偿范围为±4V，放大倍数和直流补偿用键盘控制。3.二路数／模转换，转换器15采用DAC0832，字长8位，输出满幅度为8V。4.脉冲检测窗11的判断阈值可在0－8V的范围内用键盘调节，凡超过阈值的脉冲峰被检测。程序通过查询多功能接口卡上的状态寄存器14了解脉冲检测与否，若有，则作脉冲计数处理。程序中心电R－R间隔用脉冲检测窗11检测，而呼吸频率用软件检测5.稳态触发电路在需要时可触发信号使程序与其他仪器同步操作。本仪器中，程序采用TURBOC语言和汇编语言编写，具有较强的实时处理能力；图象采用VGA方式显示，清晰美观，在实验过程中，心电及呼吸波在屏幕上动态显示，直观明了；原始的RRI数据可以存盘，以便日后复核；程序功能用键盘控制，使用十分方便。程序采用时间序列方法求得RRI的功率谱，该方法对随机性强、长度短的序列较之常用的FFT方法更为可行，能更准确地分析RRI波动的规律性。RRI功率谱的求解过程是先检测256个(或512个)心电R－R间期构成一个数字序列，然后用Burg算法求得自回归模型(AR)的线性预测系数ai，进而通过变换求得其功率谱。为了使被测者之间具有可比性，程序将有关频率与频谱幅度的参数根据被测者的心率作了归一化处理，其中将频谱幅度用心率作归一化处理的方法求得频谱幅度的绝对值，对评判植物神经系统的损害程度特别有用，是优于国外常规方法之处。心电RRI频谱分析各参数的生理意义如下一、总变异性(方差)提示心动周期的离散程度正常值安静1227.7－2367.5心算1068.6－1969.8意义增加－植本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心率变异性频谱分析仪器，包括微机、二路前置放大器，多功能接口、显示器、打印机以及分析软件等几个部分，其特征在于作为微机的硬件扩充，前置放大器中的一路作为心电信号放大器，一路作为呼吸波信号放大器；多功能接口由模／数转换器、程控放大器、数／模转换器、脉冲检测器、外触发稳态电路经电路连接组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹银祥，李鹏，
申请(专利权)人：上海医科大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]