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CN110811600A - 一种适用于动态生物电检测的智能导联 - Google Patents

一种适用于动态生物电检测的智能导联 Download PDF

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CN110811600A CN201911177479.5A CN201911177479A CN110811600A CN 110811600 A CN110811600 A CN 110811600A CN 201911177479 A CN201911177479 A CN 201911177479A CN 110811600 A CN110811600 A CN 110811600A
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姚金安
钟伟
何敏
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Yao Xiaoxiao
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SHENZHEN I-TONE INTELLIGENT PRODUCTS Co Ltd
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Abstract

一种适用于动态生物电检测的智能导联，它涉及智能导联技术领域，具体涉及一种适用于动态生物电检测的智能导联。它包含皮肤接触极片、储液腔体、活塞推进装置、步进电机装置，所述的皮肤接触极片包含导液孔、接触极片、凹槽，接触极片的中间设置有凹槽，接触极片与凹槽之间设置有导液孔，皮肤接触极片与储液腔体相连通，储液腔体包含焊线极片、连接筒、储液腔前盖、进气进线孔、储液腔后盖、步进电机放置槽。采用上述技术方案后，本发明有益效果为：它通过加注导电液，可以重复多次利用，使用寿命长达数年；在动态心电检测应用中，取代一次性导联，节约大量原材料；不检测时，电极不会分泌导电液，避免人体皮肤产生不适感。

Description

一种适用于动态生物电检测的智能导联
技术领域
本发明涉及智能导联技术领域，具体涉及一种适用于动态生物电检测的智能导联。
背景技术
医院做心电图检测时，需要先在皮肤上涂抹导电液，然后再固定导联电极；动态心电图检测时，需要使用一次性导联，粘性导电硅胶保持电极与皮肤的良好接触，同时用不干胶粘贴保证导联电极位置固定不变，而不干胶会引起过敏、瘙痒或产生不适感。也就是说，一次性导联的良好导电性是以牺牲皮肤的舒适性为代价的。
一次性心电导联每次用后丢弃，再次检测需要再次换新，这是一种资源浪费。脑电图、其它生物电检测也有同样的问题。也有一些便携式心电监测设备，其导联电极采用金属片制作，直接接触皮肤，皮肤干燥湿润程度不同，其导电性能也不同；金属电极长期使用会氧化，造成导电率降低，逐渐失去作为采集生物电电极的功能。金属片作为心电导联电极带来的问题有两个：一是检测数据失真，二是表面老化需要定期更换。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种适用于动态生物电检测的智能导联，它具有以下优点：
1、智能生物电导联，包含了电极、导电液、步进电机、检测电路和步进电机控制电路，在MCU的管理之下工作，它能够自动保证金属电极与皮肤的良好接触，确保生物电信号检测的不间断进行；
2、通过加注导电液，可以重复多次利用，使用寿命长达数年；
3、在动态心电检测应用中，取代一次性导联，节约大量原材料；
4、不检测时，电极不会分泌导电液，避免人体皮肤产生不适感；
5、自动检测导联电极的工作状态，遇到导联断线、老化接触不良等情况自动告警；
6、自动学习记录正常心电信号的电压幅值，信号正常，不分泌导电液。实现导联工作智能化；
7、动态心电检测过程中，导联脱落、断线、信号失真是不可避免的现象，本发明的应用，能够帮助人们有效的减少这些现象，持续保障在运动中获得良好心电信号。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含皮肤接触极片1、储液腔体2、活塞推进装置3、步进电机装置4，所述的皮肤接触极片1包含导液孔11、接触极片12、凹槽13，接触极片12的中间设置有凹槽13，接触极片12与凹槽13之间设置有导液孔11，皮肤接触极片1与储液腔体2相连通，储液腔体2包含焊线极片21、连接筒22、储液腔前盖23、进气进线孔24、储液腔后盖25、步进电机放置槽26，储液腔前盖23的中间的下方设置有连接筒22，储液腔前盖23上设置有焊线极片21，储液腔前盖23的下方设置有储液腔后盖25，储液腔后盖25的中间设置有进气进线孔24，储液腔后盖5的内侧设置有步进电机放置槽26，活塞推进装置3包含椭圆活塞31、步进电机32、密封槽33、密封圈34、螺母35，椭圆活塞31的外缘上设置有密封槽33，密封槽33的内部嵌入有密封圈34，椭圆活塞31的中心设置有螺母35，步进电机装置4包含螺杆41，椭圆活塞31通过螺母35连接螺杆41，螺丝套设于螺杆41的一端，螺杆41的另一端连接步进电机32，步进电机32固定在储液腔后盖25上，步进电机32的控制线穿过储液腔后盖25上的进气进线孔24。
所述的导液孔11设置有三个。
所述的接触极片12为圆形接触极片，且接触极片11的直径大于10mm。
所述的凹槽13的直径为5mm。
所述的连接筒22的直径为5mm。
所述的储液腔体2、椭圆活塞31都是椭圆形结构，螺杆41水平方向转动时螺母35连着椭圆活塞31沿垂直方向运动，对内部导电液产生挤压力。
本发明的工作原理：当智能心电导联开始工作时，MCU给每个导联上的步进电机一个信号，驱动导电液溢出，分布在人体皮肤和导联电极之间，使得导电率达到最大值，此时MCU开始检测生物电信号，记录每个导联心电图的正常信号。
电路工作过程中，可能出现的异常情况分为两种，一种是导联脱落(连接线断开)，一种是导联电极接触不良造成信号异常。
A、电极脱落处理：当某一个电极脱落时，运算放大器输出异常，心电检测电路完全没有信号输出，MCU输出报警信息，提示导联脱落；
B、导联电极接触不良处理：程序设计每次开始工作，对正常心电信号的前十个周期进行统计运算，获得该导联的生物电信号每个周期的最大值Vx的绝对值，求算术平均值Vp，记录存储，作为参考依据。在此后的连续工作时段，每当任意一个导联信号最大值减小到算术平均值的80％时，MCU输出步进电机控制信号，该导联导液孔分泌导电液，使检测心电信号恢复到正常值。
C、多次工作之后，MCU自动存储并记忆每一路心电信号电压幅值的正常状态，以后每次上电工作，经若干周期检测发现信号正常，就不启动步进电机，遇到信号异常，根据心电信号涉及的导联，启动步进电机分泌导电液。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：它具有以下优点：
1、智能生物电导联，包含了电极、导电液、步进电机、检测电路和步进电机控制电路，在MCU的管理之下工作，它能够自动保证金属电极与皮肤的良好接触，确保生物电信号检测的不间断进行；
2、通过加注导电液，可以重复多次利用，使用寿命长达数年；
3、在动态心电检测应用中，取代一次性导联，节约大量原材料；
4、不检测时，电极不会分泌导电液，避免人体皮肤产生不适感；
5、自动检测导联电极的工作状态，遇到导联断线、老化接触不良等情况自动告警；
6、自动学习记录正常心电信号的电压幅值，信号正常，不分泌导电液。实现导联工作智能化；
7、动态心电检测过程中，导联脱落、断线、信号失真是不可避免的现象，本发明的应用，能够帮助人们有效的减少这些现象，持续保障在运动中获得良好心电信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中皮肤接触极片1的主视图；
图2是本发明中皮肤接触极片1的左视图；
图3是本发明中皮肤接触极片1的俯视图；
图4是本发明中储液腔体前盖23的主视图；
图5是本发明中储液腔体前盖23的左视图；
图6是本发明中储液腔体前盖23的俯视图；
图7是本发明中储液腔体后盖25的主视图；
图8是本发明中储液腔体后盖25的左视图；
图9是本发明中储液腔体后盖25的俯视图；
图10是本发明中活塞推进装置3的主视图；
图11是本发明中活塞推进装置3的左视图；
图12是本发明中活塞推进装置3的俯视图；
图13是本发明中步进电机装置4的主视图；
图14是本发明中步进电机装置4的左视图；
图15是本发明中步进电机装置4的俯视图；
图16是本发明中智能导联电极机械推进原理图；
图17是本发明中导电液加注图；
图18是本发明的工作原理图。
附图标记说明：皮肤接触极片1、导液孔11、接触极片12、凹槽13、储液腔体2、焊线极片21、连接筒22、储液腔前盖23、进气进线孔24、储液腔后盖25、步进电机放置槽26、活塞推进装置3、椭圆活塞31、步进电机32、密封槽33、密封圈34、螺母35、步进电机装置4、螺杆41。
具体实施方式
参看图1-图18所示，本具体实施方式采用的技术方案是它包含皮肤接触极片1、储液腔体2、活塞推进装置3、步进电机装置4，所述的皮肤接触极片1包含导液孔11、接触极片12、凹槽13，接触极片12的中间设置有凹槽13，接触极片12与凹槽13之间设置有导液孔11，皮肤接触极片1与储液腔体2相连通，储液腔体2包含焊线极片21、连接筒22、储液腔前盖23、进气进线孔24、储液腔后盖25、步进电机放置槽26，储液腔前盖23的中间的下方设置有连接筒22，储液腔前盖23上设置有焊线极片21，储液腔前盖23的下方设置有储液腔后盖25，储液腔后盖25的中间设置有进气进线孔24，储液腔后盖5的内侧设置有步进电机放置槽26，活塞推进装置3包含椭圆活塞31、步进电机32、密封槽33、密封圈34、螺母35，椭圆活塞31的外缘上设置有密封槽33，密封槽33的内部嵌入有密封圈34，椭圆活塞31的中心设置有螺母35，步进电机装置4包含螺杆41，椭圆活塞31通过螺母35连接螺杆41，螺杆41的一端连接螺丝，螺杆41的另一端连接步进电机32，步进电机32固定在储液腔后盖25上，步进电机32的控制线穿过储液腔后盖25上的进气进线孔24。
储液腔体2的内部充满导电液，医用导电液存储在储液腔前盖23和椭圆活塞31之间，总容量设置1.5ML，由于大气压力和电极与皮肤紧密接触，导电液不会溢出，步进电机32正向加电，电机轴带动螺杆41逆时针旋转四分之一圈，设置螺杆长度5mm、螺距0.5mm，则活塞向前推进0.125mm，导液孔溢出总容量的1/40，当导电液用完时，步进电机32反向加电复位，椭圆活塞31后退储液腔体2抽空，使用注射器通过三个导液孔11之一注满导电液。
皮肤接触极片1与储液腔体2都是电的良导体，两者紧密相连，相互之间有若干个微孔，用于分泌导电液；步进电机32的轴同时也是螺杆41，与椭圆活塞31上的螺母35相连，螺杆41逆时针旋转，则椭圆活塞31向前推进，挤出导电液，顺时针旋转到底，则可向储液腔体2注入导电液；能够让微孔溢出导电液的方法还可能是电致伸缩材料；智能导联电极包含了心电信号检测电路和步进电机控制电路；包含一个管理程序，这个程序能够记录、存储、对比，并发出改变指令，最终能够让导联与皮肤良好接触并获取生物电信号。
本发明的工作原理：当智能心电导联开始工作时，MCU给每个导联上的步进电机一个信号，驱动导电液溢出，分布在人体皮肤和导联电极之间，使得导电率达到最大值，此时MCU开始检测生物电信号，记录每个导联心电图的正常信号。
电路工作过程中，可能出现的异常情况分为两种，一种是导联脱落(连接线断开)，一种是导联电极接触不良造成信号异常。
A、电极脱落处理：当某一个电极脱落时，运算放大器输出异常，心电检测电路完全没有信号输出，MCU输出报警信息，提示导联脱落；
B、导联电极接触不良处理：程序设计每次开始工作，对正常心电信号的前十个周期进行统计运算，获得该导联的生物电信号每个周期的最大值Vx的绝对值，求算术平均值Vp，记录存储，作为参考依据。在此后的连续工作时段，每当任意一个导联信号最大值减小到算术平均值的80％时，MCU输出步进电机控制信号，该导联导液孔分泌导电液，使检测心电信号恢复到正常值。
C、多次工作之后，MCU自动存储并记忆每一路心电信号电压幅值的正常状态，以后每次上电工作，经若干周期检测发现信号正常，就不启动步进电机，遇到信号异常，根据心电信号涉及的导联，启动步进电机分泌导电液。
控制导联电极分泌导电液的方法可能包括以下几种：
1、用电致伸缩材料制作导电液腔体，加电收缩，使导电液溢出。电致伸缩材料目前还没有广泛应用的产品，但未来会比较常见；
2、金属储液腔体不加任何电可控装置，靠手指的机械压力挤出导电液。这种方法无法实现自动检测并智能工作。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种适用于动态生物电检测的智能导联,其特征在于：它包含皮肤接触极片(1)、储液腔体(2)、活塞推进装置(3)、步进电机装置(4)，所述的皮肤接触极片(1)包含导液孔(11)、接触极片(12)、凹槽(13)，接触极片(12)的中间设置有凹槽(13)，接触极片(12)与凹槽(13)之间设置有导液孔(11)，皮肤接触极片(1)与储液腔体(2)相连通，储液腔体(2)包含焊线极片(21)、连接筒(22)、储液腔前盖(23)、进气进线孔(24)、储液腔后盖(25)、步进电机放置槽(26)，储液腔前盖(23)的中间的下方设置有连接筒(22)，储液腔前盖(23)上设置有焊线极片(21)，储液腔前盖(23)的下方设置有储液腔后盖(25)，储液腔后盖(25)的中间设置有进气进线孔(24)，储液腔后盖(5)的内侧设置有步进电机放置槽(26)，活塞推进装置(3)包含椭圆活塞(31)、步进电机(32)、密封槽(33)、密封圈(34)、螺母(35)，椭圆活塞(31)的外缘上设置有密封槽(33)，密封槽(33)的内部嵌入有密封圈(34)，椭圆活塞(31)的中心设置有螺母(35)，步进电机装置(4)包含螺杆(41)，椭圆活塞(31)通过螺母(35)连接螺杆(41)，螺丝套设于螺杆(41)的一端，螺杆(41)的另一端连接步进电机(32)，步进电机(32)固定在储液腔后盖(25)上，步进电机(32)的控制线穿过储液腔后盖(25)上的进气进线孔(24)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于动态生物电检测的智能导联，其特征在于：所述的导液孔(11)设置有三个。
3.根据权利要求1所述的一种适用于动态生物电检测的智能导联，其特征在于：所述的接触极片(12)为圆形接触极片，且接触极片(11)的直径大于10mm。
4.根据权利要求1所述的一种适用于动态生物电检测的智能导联，其特征在于：所述的凹槽(13)的直径为5mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于动态生物电检测的智能导联，其特征在于：所述的连接筒(22)的直径为5mm。
6.根据权利要求1所述的一种适用于动态生物电检测的智能导联，其特征在：所述的储液腔体(2)、椭圆活塞(31)都是椭圆形结构。
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