心电图检测装置的制作方法

1.本发明是一种心电图检测装置，特别涉及一种根据使用者当前使用情境的不同，适应性地调整测量频率的心电图检测装置。


背景技术：

2.心电图是一种经胸腔以时间为单位来记录心脏的生理活动，其通过皮肤上的电极捕捉并记录下来的图像技术。心电图的工作原理是在每次心跳时，心肌细胞去极化将会在皮肤表面引起很小的电学改变，这个小变化被心电图记录装置捕捉并放大即可描绘心电图。
3.在心肌细胞处于静息状态时，心肌细胞膜两侧存在由正负离子浓度差形成的电势差，去极化即是心肌细胞电势差迅速向零变化，并引起心肌细胞收缩的过程。
4.在健康心脏的一个跳动周期中，由窦房结细胞产生的去极化波有顺序地依次在心脏中传播，首先传播到整个心房，经过「内在传导通路」传播至心室。
5.以现有技术而言，心电图可以反映整个心脏跳动的节律，以及心肌薄弱的部分。通常在肢体上可以放置2个以上的电极，他们两两组成一对进行测量(如左臂电极(la)，右臂电极(ra)，左腿电极(ll)可以这样组合：la及ra，la及ll，ra及ll)。每个电极对的输出信号称为一组导程。导程简单地说就是从不同的角度去看心脏电流的变化。在这个过程中，即可以记录到两个电极间微小的电压变化，并可以在心电图纸或者监视器上显示出来，以供进一步监测心脏的生理活动。
6.心电图的种类可以以导程来区分，如三导程心电图，五导程心电图与十二导程心电图等等。十二导程心电图是临床最常见的一种，可以同时记录体表十二组导程的电位变化，并在心电图纸上描绘出十二组导程信号，常用于一次性的心电图诊断。
7.至于三导程及五导程心电图大多数用于需要通过监视器连续检测心电活动的情况，例如手术过程中或在救护车转运病人时的监护中。也就是说，根据仪器与使用情境的不同，可能会有不同的导程监测方式。
8.心电图是测量和诊断异常心脏节律的最好方法，其用以诊断心电传导组织受损时心脏节律异常，以及由于电解质平衡失调引起的心脏节律的改变。
9.在不同的监测情境下，心电图的检测可以使用不同形式的电极来实施。举例来说，目前的心电图检测方式有大致有以下两种：导电凝胶方式以及金属电极方式，各自有其适合的使用情境。
10.若使用贴片通过导电凝胶与人体接触，适合长时间配戴在身上测量的情境，例如老年人的心跳监测，导电凝胶的优势在于其与人体的接触阻抗较小。至于金属电极则是适用于当使用者临时有不舒服的情况或仅在固定时间测量的使用情境，而其优势在于金属电极较容易清洁。


技术实现要素：

11.有鉴于此，本发明提出一种心电图检测装置，根据使用者当前的使用情境，适应性地调整心电图检测装置的所检测的心搏信号的频率范围，以减低使用者须等待的心电图显示时间，让使用者可以更有效率地获得反应自己心搏信号的心电图。
12.本发明实施例提供一种心电图检测装置，此装置至少包括一滤波放大器及一微控制器。其中，滤波放大器过滤及放大一使用者的原始心搏信号。而微控制器耦接至滤波放大器，微控制器根据一触发信号产生一控制信号以控制滤波放大器在一特定带宽范围，针对原始心搏信号做过滤。
13.在本发明一实施例中，此心电图检测装置还包括一信号收集单元。此信号收集单元连接至滤波放大器，收集使用者的原始心搏信号，并将此原始心搏信号传送至滤波放大器，其中，不同的触发信号对应不同种类的信号收集单元。
14.在本发明一实施例中，当该信号收集单元为一凝胶电极时，特定带宽范围为0.05至40赫兹。
15.在本发明一实施例中，当该信号收集单元为一金属干式电极时，特定带宽范围为0.5至40赫兹。
16.在本发明一实施例中，此心电图检测装置还包括一通信单元。通信单元耦接至微控制器，当滤波放大器针对原始心搏信号做过滤后，微控制器产生一心电图信号，通信单元通过一无线通信协议传送此心电图信号至一电子装置。
17.在本发明一实施例中，此心电图检测装置还包括一切换单元，切换单元耦接至微控制器。切换单元依据信号收集单元而输出对应的触发信号，微控制器根据不同的触发信号，控制滤波放大器在不同的特定带宽范围，针对原始心搏信号做过滤。
18.在本发明一实施例中，还包括电子装置则是依据信号收集单元而输出对应的触发信号。通信单元接收由电子装置所发出的触发信号，而微控制器通过此通信单元取得此触发信号。
19.在本发明一实施例中，通信单元所使用的无线通信协议为一蓝牙通信协议。
20.在本发明一实施例中，此心电图检测装置还包括一信号转换单元。此信号转换单元配置在滤波放大器及微控制器之间，信号转换单元将滤波放大器所输出的原始心搏信号，从一模拟形式转换为一数字形式后，再传送至微控制器进行特殊信号强化处理。
21.在本发明一实施例中，该特殊信号强化处理是关于心房收缩的p波、关于心室收缩的q、r、s波及关于心室舒张的t波做强化显示。
22.关于本发明其他附加的特征与优点，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本技术实施方法中所公开的云端管理系统及其装置配置方法做些许的更动与润饰而得到。
附图说明
23.图1是本发明第一实施例的心电图检测装置的示意图。
24.图2是本发明第二实施例的心电图检测装置的示意图。
25.【符号说明】
26.110:心电图检测装置
27.120:信号收集单元
28.122:心搏信号传导线
29.124:心搏信号传导线
30.130:滤波放大器
31.140:信号转换单元
32.150:微控制器
33.160:通信单元
34.170:电子装置
35.180:切换单元
具体实施方式
36.为使本发明的上述和其他目的、特征与优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。注意的是，本章节所叙述的是实施本发明的最佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，应理解下列实施例可经由软件、硬件、固件或上述任意组合来实现。
37.本发明提出一种心电图检测装置，根据使用者当前的使用情境，适应性地调整心电图检测装置的所检测的心搏信号的频率范围。如图1所示，图1是本发明第一实施例的心电图检测装置的示意图，心电图检测装置110包括一信号收集单元120、一滤波放大器130、一信号转换单元140、一微控制器150及一通信单元160。
38.在本发明实施例中，信号处理单元120可以是一凝胶电极或一金属干式电极。凝胶电极的优点在于可有效地与身体接触，且可以长时间地配戴在身上持续做记录，使用者不会感觉不适。至于金属干式电极，主要用在单一事件的记录。例如当使用者身体有临时不舒服的状况或是仅在一短暂时间测量心电图时，即会使用金属电极做测量。
39.以凝胶电极而言，由于是使用在长时间的检测情境，因为凝胶电极与人体的接触阻抗低，即便是用较低的频率去测量心搏信号，亦不会造成放大器的信号饱和，测量时间不致过长。详细来说，人体心搏信号所涵盖频率区间范围大，例如，心肌梗塞的信号，是在低频区间0.05～0.5赫兹可被测量到，由于凝胶电极与人体的接触阻抗低，接触的噪声可以降低，即便将低频带的0.05～0.5赫兹的信号都收集起来，也不会产生因信号饱和而让信号延迟显示的现象。也就是说，使用者若使用凝胶电极来测量，可以在合理的等待时间内，确实地获取到涵盖频率范围较广的心搏信号。
40.在本发明实施例的架构中，信号收集单元120若为凝胶电极，其可收集到一特定带宽范围的原始心搏信号，此特定带宽范围为0.05至40赫兹。
41.诚如前言，金属干式电极相较于凝胶电极来说，较容易清洁。故，若是单次、短时间的测量，大多会选择利用金属干式电极来测量心搏信号。然而，由于金属干式电极与人体接触的阻抗较高，在测量时会产生较多的噪声，若测量的频率区间大，将会收集到较多噪声，尤其是在低频0.05～0.5赫兹这个区段，而让放大器的信号饱和以致产生信号延迟显示的现象。
42.也就是说，使用者若使用金属干式电极来做心搏信号测量，且仍然想要测量较大频率区间的心搏信号，将可能造成信号饱和以致信号延迟显示的情况，使用者在等待心搏
信号输出在显示屏幕上的时间将会很长，甚至可能等待几十秒，导致测量没有效率。故，若是在金属干式电极的使用情境下，想加速测量的反应时间，需要适当地调整所测量的频率区间。
43.有鉴于此，本发明实施例让使用者可依照其所使用的信号收集单元120的类别，来调整测量心搏信号的频率区间。详细来说，如图1所示，信号收集单元120具有两条心搏信号传导线122及124。心搏信号传导线122及124可分别连接到左手及右手、或左手及右脚，或右手及左脚等几种组合。
44.与信号收集单元120连接的是滤波放大器130，在此范例中，滤波放大器中130包括一运算放大器、两组电阻电容电路(以下称第一rc电路及第二rc电路)及一选择器，但是并非限定于此。通过在第一rc电路及在第二rc电路中的电容及电阻值的调整，可以让第一rc电路及第二rc电路具有不同的滤波效果。也就是说，经由不同电阻及电容值的配置，第一rc电路及第二rc电路能使滤波放大器130过滤出不同的特定带宽范围的信号，而选择器能让第一rc电路及第二rc电路导通或断路。
45.在本发明实施方式中，举例来说，心搏信号传导线122连接至使用者左手，心搏信号传导线124连接至使用者右手。信号收集单元120从心搏信号传导线122及124收集原始心搏信号并传送至滤波放大器130。
46.接着，滤波放大器130针对此原始心搏信号进行过滤及放大。过滤的频率区间，如前所述，会根据情境选择不同的信号收集单元120，而不同的信号收集单元120会对应到不同的特定带宽范围，当信号收集单元120为一凝胶电极时，该特定带宽范围为0.05至40赫兹，当信号收集单元120为一金属干式电极时，特定带宽范围为0.5至40赫兹。承前所述，例如，滤波放大器130中的第一rc电路可过滤0.05至40赫兹的信号，而第二rc电路可过滤0.5至40赫兹的信号。
47.由于原始心搏信号的信号电压较小，故，滤波放大器130也将原始心搏信号的电压放大，以利后续微控制器150针对信号的强化显示之用。
48.在本发明第一实施例的运作流程中，如图1所示，首先，使用者持有电子装置170，例如一智能手机，其与心电图检测装置110以一无线通信协议连接，此无线通信协议在本发明实施例中为蓝牙通信协议，但不限于此。
49.在第一测量情境中，若使用者是利用金属干式电极来测量心搏信号，使用者通过电子装置170所安装的应用软件，设定目前的测量模式(或信号收集单元120)是使用金属干式电极。电子装置170会依据使用者选择使用的信号收集单元120而输出对应的触发信号，不同的触发信号代表不同种类的信号收集单元120。
50.通信单元160接收由电子装置170所发出的触发信号，微控制器150并通过通信单元160取得此触发信号。接着，微控制器150根据此触发信号产生一控制信号，此控制信号可以是一数字信号，例如为1或0，以控制滤波放大器130在一特定带宽范围，针对信号收集单元120所收集的原始心搏信号做过滤。其中，控制信号1对应至凝胶电极，0对应至金属干式电极。举例来说，当微控制器150发送的控制信号为1，选择器会将滤波放大器130的第一rc电路导通，过滤出特定带宽范围是0.05至40赫兹的信号。相对的，当微控制器150所发送的控制信号为0，选择器会将滤波放大器130的第二rc电路导通，过滤出特定带宽范围是0.5至40赫兹的信号。
51.信号转换单元140配置在滤波放大器130及微控制器150之间，信号转换单元140将滤波放大器130所输出的原始心搏信号，从一模拟形式转换为一数字形式后，再传送至微控制器150进行特殊信号强化处理。其中，特殊信号强化处理针对已转换为数字形式且已放大的原始心搏信号，关于心房收缩的p波、关于心室收缩的q、r、s波及关于心室舒张的t波做强化显示，以产生一心电图信号。接着，通信单元160通过蓝牙通信协议传送此心电图信号至电子装置170。
52.在第二测量情境中，若使用者是利用凝胶电极来测量心搏信号，使用者通过电子装置170所安装的应用软件，设定目前的测量模式(或信号收集单元120)是使用凝胶电极，电子装置170输出对应的触发信号给心电图检测装置110，微控制器150根据此触发信号产生一控制信号，以控制滤波放大器130在对应的特定带宽范围0.05至40赫兹，针对原始心搏信号做过滤。其余后续步骤则同，不再赘述。
53.在一具体实施例中，当信号收集单元120连接心电图检测装置110时，微控制器150可依据信号收集单元120的电气参数判断此时信号收集单元120为凝胶电极或金属干式电极。
54.图2是本发明第二实施例的心电图检测装置的示意图。第二实施例与第一实施例差异在于切换单元180。第二实施例中的切换单元180耦接至微控制器150，切换单元180依据选择使用的信号收集单元120而输出对应的触发信号。微控制器150根据不同的触发信号，控制滤波放大器130在不同的特定带宽范围，针对原始心搏信号做过滤。切换单元180可以是一实体开关(switch)，使用者根据目前的测量情境，使用凝胶电极或是金属干式电极，直接调整此实体开关，而此实体开关根据使用者的选择，会产生不同的触发信号，后续微控制器150也根据不同的触发信号，发出控制信号以控制滤波放大器130在一特定带宽范围，针对原始心搏信号做过滤。
55.在一具体实施例中，凝胶电极或金属干式电极可在连接心电图检测装置110时通过不同的机构或电气参数触发或告知切换单元180，进而达成自动产生不同的触发信号。
56.本发明提出一种心电图检测装置，根据使用者当前应用于检测心搏信号的不同电极类型，适应性地调整心电图检测装置的所检测的心搏信号的频率范围，避免在特定使用情境所产生的信号饱和现象，以减低使用者须等待的心电图显示时间，让使用者可以更有效率地知道自己心搏信号是否正常。
57.虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神与范围内，当可作些许的更动与润饰。举例来说，本发明实施例所述的系统以及方法可以硬件、软件或硬件以及软件的组合的实体实施例加以实现。因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。