[發(fā)明專(zhuān)利]心電圖采集平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310282497.6
• 申請(qǐng)日: 2013-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103356183A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳文顯;杜雷雷;梅求軍;顏延;羅娛;李揚(yáng);蔡錦和;李奇;張南南;王磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): A61B5/0402
• 分類(lèi)號(hào): A61B5/0402
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)護(hù)醫(yī)療領(lǐng)域，尤其涉及一種心電圖采集平臺(tái)。

背景技術(shù)

在醫(yī)護(hù)醫(yī)療領(lǐng)域，基于心臟功能的常規(guī)檢查和疾病診斷過(guò)程中，用以監(jiān)控和記錄心電信號(hào)的心電圖（electrocardiogram，簡(jiǎn)稱(chēng)ECG/EKG）采集儀器是極其重要的醫(yī)療設(shè)備。不同的客戶(hù)需求和應(yīng)用環(huán)境，對(duì)心電圖（ECG）采集平臺(tái)往往有不同的性能需求，例如可變信號(hào)放大倍數(shù)，可選濾波方式和強(qiáng)度，以及應(yīng)用于診斷、監(jiān)護(hù)、手術(shù)等不同的場(chǎng)合而需要不同的濾波頻帶要求等。

心電圖是一種將心臟生物電活動(dòng)所產(chǎn)生的的綜合電位變化記錄下來(lái)的技術(shù)，而心電圖儀則是記錄隨心臟周期性跳動(dòng)而變化的動(dòng)態(tài)曲線的儀器。它通過(guò)皮膚接觸的電極，以時(shí)間為單位記錄心臟的電生理活動(dòng)，無(wú)創(chuàng)地捕捉并記錄人體心電信息，在臨床健康檢查和疾病診斷中廣泛被應(yīng)用。

隨著醫(yī)療診斷的專(zhuān)業(yè)化、現(xiàn)代化，已經(jīng)日益增長(zhǎng)的用戶(hù)需求的多樣性，現(xiàn)今社會(huì)對(duì)于醫(yī)用電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求越來(lái)越高。即使對(duì)于同樣的心電圖采集和顯示功能，需要達(dá)到的性能要求也由于應(yīng)用場(chǎng)合不同而不盡相同：如開(kāi)發(fā)基于診斷級(jí)、監(jiān)護(hù)級(jí)和手術(shù)級(jí)的心電圖機(jī)時(shí)，心電圖采集儀器的頻率響應(yīng)范圍是不同的，心電監(jiān)護(hù)儀最低要求0.1～40Hz，而診斷級(jí)的心電圖機(jī)要求0.05～100Hz，又如因應(yīng)用在成人和嬰兒的不同而有不同的需求，甚至根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)而有所差異。

同類(lèi)型的產(chǎn)品功能相似，重復(fù)開(kāi)發(fā)將大大延長(zhǎng)了設(shè)備開(kāi)發(fā)周期。

目前現(xiàn)代化的心電圖機(jī)中采用以下設(shè)計(jì)：

使用便攜式USB(Universal?Serial?Bus，通用串行總線)的方式實(shí)現(xiàn)心電圖儀系統(tǒng)，將顯示和濾波處理交由上位機(jī)的主機(jī)端（如個(gè)人電腦，即PC機(jī)），使用軟件控制和處理完成功能實(shí)現(xiàn)。

單用一片F(xiàn)PGA(Field?Programmable?Gate?Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)或者DSP（Digital?Signal?Processing，數(shù)字信號(hào)處理）芯片實(shí)現(xiàn)ECG的數(shù)字信號(hào)處理，處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)SD卡（Secure?Digital?Memory?Card，安全數(shù)碼卡）等存儲(chǔ)器導(dǎo)入到電腦等主機(jī)端進(jìn)行顯示和分析。

單用一塊FPGA芯片實(shí)現(xiàn)心電圖的數(shù)據(jù)采集卡，包括ECG十二導(dǎo)聯(lián)選擇控制、A/D轉(zhuǎn)換及控制、數(shù)據(jù)的傳輸控制等，然后將心電數(shù)據(jù)處理記錄到片內(nèi)存儲(chǔ)器，等待數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的PC個(gè)人電腦并顯示。

使用FPGA芯片只實(shí)現(xiàn)心電監(jiān)護(hù)儀的顯示控制，包括串并互換模塊、顯示接口、波形存儲(chǔ)模塊，而數(shù)據(jù)處理放在外圍的微處理器中進(jìn)行。

同類(lèi)型的專(zhuān)用電子醫(yī)療產(chǎn)品，往往因?yàn)闈M足不同客戶(hù)的需求，需要進(jìn)行產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)和更新?lián)Q代，卻由于相似功能的重復(fù)開(kāi)發(fā)而增加了開(kāi)發(fā)人員的重復(fù)勞動(dòng)，大大延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)周期。

現(xiàn)有的可多次開(kāi)發(fā)的驗(yàn)證平臺(tái)，有些只包括ECG采集儀器的部分功能，如只驗(yàn)證信號(hào)處理、采集控制、顯示控制等的其中部分功能，沒(méi)有可同時(shí)完整地進(jìn)行整個(gè)ECG采集平臺(tái)的多次開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證環(huán)境；也有些驗(yàn)證平臺(tái)的價(jià)格成本過(guò)高，如使用同時(shí)帶有A/D轉(zhuǎn)換、DSP核心的中高端FPGA芯片的驗(yàn)證平臺(tái)，使得價(jià)格居高不下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種心電圖采集平臺(tái)，旨在降低單一功能芯片的更新?lián)Q代的成本。

本發(fā)明提出了一種兼具有工業(yè)價(jià)值和算法可重構(gòu)特性的低成本心電圖（ECG）采集平臺(tái)，使用了可編程重構(gòu)的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件算法。此驗(yàn)證平臺(tái)不僅可以作為心電圖的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證平臺(tái)，也可以用作合乎工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品應(yīng)用于臨床，還可以進(jìn)行相同的硬件成本下的二次開(kāi)發(fā)，縮短了心電圖采集儀器的更新?lián)Q代和再開(kāi)發(fā)周期，降低再開(kāi)發(fā)成本。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種心電圖采集平臺(tái)，包括：采集芯片、ARM核微處理器、FPGA芯片以及上位機(jī)。其中采集芯片，用于獲取心電原始數(shù)據(jù)，所述采集芯片包括輸入端、預(yù)處理電路以及模擬前端芯片，其中，所述心電原始數(shù)據(jù)經(jīng)由所述輸入端輸入，并經(jīng)過(guò)所述預(yù)處理電路處理后進(jìn)入所述模擬前端芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；ARM核微處理器，用于從所述模擬前端芯片中獲取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的心電圖數(shù)據(jù)，并對(duì)所述心電圖數(shù)據(jù)進(jìn)行整合得到整合數(shù)據(jù)；FPGA芯片，用于接收所述整合數(shù)據(jù)，并將所述整合數(shù)據(jù)處理為適位寬的整理數(shù)據(jù)，其中，所述ARM核微處理器還用于根據(jù)通道識(shí)別位進(jìn)行數(shù)據(jù)分配，并發(fā)送所述分配后的整理數(shù)據(jù)；上位機(jī)，用于根據(jù)預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議將分配后的整理數(shù)據(jù)分別進(jìn)行心電圖顯示。。