一种集成式的电生理信号记录及处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种集成式的电生理信号记录及处理装置。


背景技术：

2.现代医学对于因心脏异常电活动而导致的房颤、房扑等疾病，通常采用射频消融的手段治疗。在治疗前，须对患者心脏内异常电活动进行识别。目前，对于心脏内异常电活动的识别主要由多通道电生理记录装置完成。术者将专用的医用导管经由患者的静脉或动脉装置，医用导管的头端最终到达患者的心房或心室，并通过导管头端所具有的电极对心内电活动信号（即心脏电生理信号）进行采集，然后通过与导管相连的设备，对电极所采集到的心脏电生理信号进行放大和调理，之后传递到计算机中，由计算机中的软件进一步处理并予以显示为具有诊断意义的心内电活动波形。术者通过分析以上电活动波形，判断心内异常的电信号传导通路，并利用专用的医用导管实施射频消融，以起到治疗的目的。
3.现有已公开的产品和技术方案中，具有代表性的如美国圣犹达（st. jude）公司公开的一种具有标测功能的多道电生理记录装置，如图1所示，其主要由三种设备组成：1.放大器，用于对来自患者的电生理信号进行放大和调理；2.显示工作站，由通用的计算机装置组成，用于同放大器通信，并显示心内电活动波形；3.患者连接模块，用于患者和放大器之间的电气耦合。此三种设备独立地从市电接口获取电能，设备之间用通信电缆相互连接，进行通信。又如四川锦江电子科技有限公司公开的lead多道电生理记录仪，同样以上述三种设备组成，具有类似的装置结构。
4.可以发现，现有的产品和技术方案中，需要使用三种起到不同功能的设备协同工作，整个装置的可靠性、稳定性相比单个设备而言有一定下降。假设在一般使用和维护条件下，单个设备的故障率为5%，则放大器、显示工作站、患者连接模块三个设备同时正常工作的概率仅为85.7%，降低了设备使用单位的总体效率。同时，此三种设备之间、以及与患者之间，分别通过电源线缆以及通信线缆两种线缆进行连接，连接往往比较复杂，更容易因线缆接触不良等问题造成故障，也对于分析和排除故障的作业带来困难，常常需要生产商派遣专业人员到现场进行维修，现场不能完成维修的，设备使用单位还需支付高额物流和保价费用，寄送回生产商进行检修，大大增加了设备使用单位的维修保养成本。在设备的使用环境方面，由于存在其他大型设备，如x线机、c形臂等，其产生的电磁骚扰和电离辐射会影响设备之间的通信，也可能缩短设备内部的电子器件寿命，降低其可靠性。进一步地，由于设备采用独立的交流市电供电，在单一故障状态下，如在保护接地线断路的情况下，存在患者触电方面的风险，以及在未等电位接地时，存在微电击的风险。与此同时，上述的三种设备占用体积和重量都较大，需要专用的台车进行支承和移动，不利于手术室之间的设备共享，降低了高值设备的使用率。
5.从现有设备的临床使用的典型场景分析，心电异常患者通常都在医院的介入病房或导管室统一接受诊治。与医院的其他住院患者类似，介入病房的患者同样需要基本生命
体征，如心电图、指尖血氧饱和度、无创血压等参数的连续监测。同时，由于患者数量众多，医护人员通常须采用护士站的形式对进行监控，而此种监控存在着通信可靠性较低、信息反馈迟延等问题，对患者生命监护带来一定的不便，甚至是安全隐患。
6.根据以上分析，目前在电生理领域尚缺乏一种高度集成的电生理信号记录装置，不仅可减少设备的尺寸，也可简化设备之间的连接，同时集成患者监护功能，并集成分布式监护和诊断的结构，从而增强此类设备的安全性、可用性、可靠性以及互联性。


技术实现要素：

7.本实用新型为克服现有技术的不足，提供一种集成式的电生理信号记录及处理装置，将现有电生理装置中的患者接口单元和电生理信号放大单元相结合，形成具有信号调理功能的患者耦合单元，在不降低现有电生理装置性能的前提下，减少装置中互联设备的数量；利用poe技术，将通信线缆以及供电线缆相结合，简化设备之间的连接。
8.为实现上述目的，设计一种集成式的电生理信号记录及处理装置，包括患者耦合单元、嵌入式som计算单元，其特征在于：患者耦合单元的输入端连接外部若干信号，患者耦合单元与嵌入式som计算单元双向连接，嵌入式som计算单元的输出端连接显示器；所述的患者耦合单元包括外壳、主面板、箝位保护电路、信号调理电路、左侧面板、供电及通信电路、右侧面板、无创血压检测电路及血氧饱和度检测电路，所述的外壳呈长方体筒状结构，位于外壳内部设有箝位保护电路、信号调理电路、供电及通信电路，并且箝位保护电路、信号调理电路、供电及通信电路通过外壳内部左右两侧的电路板导轨相互间隔并布置，位于外壳的顶部嵌设有主面板，外壳的前后两端分别连接左侧面板及右侧面板；位于信号调理电路的一侧设有无创血压检测电路及血氧饱和度检测电路；所述的嵌入式som计算单元包括上盖板、电源模块、计算单元主板、底板、左侧板、右侧板，所述的底板呈u型结构，底板的上方连接上盖板，位于底板与上盖板之间的内部设有计算单元主板，计算单元主板的上方一侧设有电源模块，位于底板的前后两端分别连接左侧板及右侧板。
9.所述的患者耦合单元的主面板上设有心内信号输入接口；位于外壳的一侧设有操作按键；位于左侧面板上分别设有体表ecg信号输入接口、血氧饱和度信号输入接口、无创血压测量接口、有创血压信号输入接口；位于右侧面板上分别设有通道扩展接口、模拟输出接口、rs-232通信接口、供电通信接口。
10.所述的嵌入式som计算单元的左侧板上分别设有hdbt接口、具有poe功能的以太网接口，位于hdbt接口、具有poe功能的以太网接口一侧的左侧板上嵌设有散热风扇；所述的右侧板上分别设有hdmi接口、usb接口，位于hdmi接口、usb接口一侧的右侧板上嵌设有电源接口与开关。
11.所述的患者耦合单元内部的箝位保护电路、信号调理电路、供电及通信电路及无创血压检测电路及血氧饱和度检测电路上设有若干功能模块，所述的若干功能模块包括放大器、多路开关、高速adc、低速adc、i/v采样器、刺激发放器、可编程逻辑阵列及数字信号处理器、以太网通信模块、i/o设备、串口集线器、nibp模块、spo2模块，心内信号输入接口、体表ecg信号输入接口分别通过箝位保护电路连接放大器一及放大器二的一端，放大器一及放大器二的另一端连接多路开关的一端，多路开关的另一端连接高速adc一的一端；有创血压信号输入接口连接低速adc的一端；高速adc一及低速adc的另一端通过电气隔离界面一
连接可编程逻辑阵列及数字信号处理器；血氧饱和度信号输入接口通过电气隔离界面一连接nibp模块的一端，无创血压测量接口通过电气隔离界面一连接spo2模块的一端，nibp模块及spo2模块的另一端连接串口集线器；所述的连接可编程逻辑阵列及数字信号处理器分别与串口集线器、以太网通信模块及i/o设备双向连接；以太网通信模块通过电气隔离界面二连接与供电通信接口连接；连接可编程逻辑阵列及数字信号处理器的输出端分两路，一路通过电气隔离界面二连接高速dac的一端，高速dac的另一端连接模拟输出接口；另一路通过电气隔离界面一连接刺激发放器的一端，刺激发放器的另一端分两路，一路与心内信号输入接口及放大器二连接；另一路连接i/v采样器的一端，i/v采样器的另一端连接高速adc二的一端，高速adc二的另一端通过电气隔离界面一连接串口集线器。
12.所述的供电通信接口通过poe供电器连接电源总线。
13.所述的rs-232通信接口与串口集线器连接。
14.所述的nibp模块为串口集线器连接无创血压测量模块。
15.所述的spo2模块为血氧饱和度模块。
16.所述的嵌入式som计算单元内部的计算单元主板上设有som模块、hdbt驱动器、sata接口、医用ac-dc转换器、低压电源转换器、poe驱动器，som模块内设有编码逻辑模块，电源模块内设有电源管理器，220v的交流电源通过医用ac-dc转换器与编码逻辑模块、低压电源转换器及poe驱动器供电连接；具有poe功能的以太网接口与poe驱动器双向连接；poe驱动器与som模块双向连接；som模块与电源模块内的电源管理器双向连接；som模块内的编码逻辑模块分别与sata接口、hdmi接口、usb接口连接，sata接口与硬盘双向连接；som模块内的编码逻辑模块通过hdbt驱动器与hdbt接口连接。
17.所述的电生理信号记录及处理装置通过嵌入式som计算单元内部的hdbt接口与中央站连接，中央站通过传输链路与外网的pc端连接。
18.本实用新型同现有技术相比，提供一种集成式的电生理信号记录及处理装置，将现有电生理装置中的患者接口单元和电生理信号放大单元相结合，形成具有信号调理功能的患者耦合单元，在不降低现有电生理装置性能的前提下，减少装置中互联设备的数量；利用poe技术，将通信线缆以及供电线缆相结合，简化设备之间的连接。
19.装置内部采用低压直流电源供电，降低了单一故障状态下的患者触电风险；计算单元采用基于嵌入式的som作为内核，不仅体积可以做得非常小巧，而且具有丰富的外围设备资源，不需要其他多余的转接器等辅助装置即可驱动多个显示设备；便于设备共享、设备转运及远程部署。
附图说明
20.图1为现有的医用电生理信号记录装置的功能模块示意图。
21.图2为本实用新型的电生理信号记录装置的功能模块示意图。
22.图3为本实用新型中患者耦合单元的结构爆炸示意图。
23.图4为本实用新型中患者耦合单元的结构主视图。
24.图5为本实用新型中患者耦合单元的结构俯视图。
25.图6为本实用新型中患者耦合单元的结构左视图。
26.图7为本实用新型中患者耦合单元的结构右视图。
27.图8为本实用新型中患者耦合单元的功能模块示意图。
28.图9为本实用新型中嵌入式som计算单元结构爆炸示意图。
29.图10为本实用新型中嵌入式som计算单元的结构主视图。
30.图11为本实用新型中嵌入式som计算单元的结构俯视图。
31.图12为本实用新型中嵌入式som计算单元的结构后视图。
32.图13为本实用新型中嵌入式som计算单元的结构左视图。
33.图14为本实用新型中嵌入式som计算单元的结构右视图。
34.图15为本实用新型中嵌入式som计算单元的功能模块示意图。
35.图16为分布式发送数据和实现实时多方会诊的结构图。
36.参见图3至图7，1为通道扩展接口，2为模拟输出接口，3为rs-232通信接口，4为供电通信接口，5为操作按键，6为心内信号输入接口，7为体表ecg信号输入接口，8为血氧饱和度信号输入接口，9为无创血压测量接口，10为有创血压信号输入接口，11为主面板，12为箝位保护电路，13为信号调理电路，14为左侧面板，15为供电及通信电路，16为电路板导轨，17为外壳，18为无创血压检测电路及血氧饱和度检测电路，19为右侧面板。
37.参见图9至图12，20为hdmi接口，21为usb接口，22为电源接口与开关， 24为hdbt接口，25为具有poe功能的以太网接口，26为散热风扇，27为上盖板，28为电源模块，29为计算单元主板，30为底板，31为左侧板，32为右侧板。
具体实施方式
38.下面根据附图对本实用新型做进一步的说明。
39.如图2所示，患者耦合单元的输入端连接外部若干信号，患者耦合单元与嵌入式som计算单元双向连接，嵌入式som计算单元的输出端连接显示器.
40.如图3至图7所示，所述的患者耦合单元包括外壳、主面板、箝位保护电路、信号调理电路、左侧面板、供电及通信电路、右侧面板、无创血压检测电路及血氧饱和度检测电路，所述的外壳17呈长方体筒状结构，位于外壳17内部设有箝位保护电路12、信号调理电路13、供电及通信电路15，并且箝位保护电路12、信号调理电路13、供电及通信电路15通过外壳17内部左右两侧的电路板导轨16相互间隔并布置，位于外壳17的顶部嵌设有主面板11，外壳17的前后两端分别连接左侧面板14及右侧面板19；位于信号调理电路13的一侧设有无创血压检测电路及血氧饱和度检测电路18；患者耦合单元的主面板11上设有心内信号输入接口6；位于外壳17的一侧设有操作按键5；位于左侧面板14上分别设有体表ecg信号输入接口7、血氧饱和度信号输入接口8、无创血压测量接口9、有创血压信号输入接口10；位于右侧面板19上分别设有通道扩展接口1、模拟输出接口2、rs-232通信接口3、供电通信接口4。
41.如图8所示，患者耦合单元内部的箝位保护电路12、信号调理电路13、供电及通信电路15及无创血压检测电路及血氧饱和度检测电路18上设有若干功能模块，所述的若干功能模块包括放大器、多路开关、高速adc、低速adc、i/v采样器、刺激发放器、可编程逻辑阵列及数字信号处理器、以太网通信模块、i/o设备、串口集线器、nibp模块、spo2模块，心内信号输入接口6、体表ecg信号输入接口7分别通过箝位保护电路连接放大器一及放大器二的一端，放大器一及放大器二的另一端连接多路开关的一端，多路开关的另一端连接高速adc一的一端；有创血压信号输入接口10连接低速adc的一端；高速adc一及低速adc的另一端通过
电气隔离界面一连接可编程逻辑阵列及数字信号处理器；血氧饱和度信号输入接口8通过电气隔离界面一连接nibp模块的一端，无创血压测量接口9通过电气隔离界面一连接spo2模块的一端，nibp模块及spo2模块的另一端连接串口集线器；所述的连接可编程逻辑阵列及数字信号处理器分别与串口集线器、以太网通信模块及i/o设备双向连接；以太网通信模块通过电气隔离界面二连接与供电通信接口4连接；连接可编程逻辑阵列及数字信号处理器的输出端分两路，一路通过电气隔离界面二连接高速dac的一端，高速dac的另一端连接模拟输出接口2；另一路通过电气隔离界面一连接刺激发放器的一端，刺激发放器的另一端分两路，一路与心内信号输入接口6及放大器二连接；另一路连接i/v采样器的一端，i/v采样器的另一端连接高速adc二的一端，高速adc二的另一端通过电气隔离界面一连接串口集线器。
42.供电通信接口4通过poe供电器连接电源总线。
43.rs-232通信接口3与串口集线器连接。
44.放大器一的型号可以是ad822；放大器二的型号可以是lt1468或者lt1469；多路开关的型号可以是adg1206或者adg1208；高速adc一的型号可以是ad7634；低速adc的型号可以是ad7195；可编程逻辑阵列及数字信号处理器中的可编程逻辑阵列的型号可以是spartan-6系列，数字信号处理器的型号可以是tms320c6748；i/v采样器的型号可以是ltc2351；高速dac的型号可以是ad5623；串口集线器的型号可以是tl16cp754；以太网通信模块的型号可以是lan8710ai；刺激发放器的型号可以是ad7391高速adc一的型号可以是ad5623。
45.nibp模块为串口集线器连接无创血压测量模块，其型号可以是advantage 。
46.spo2模块为血氧饱和度模块，其型号可以是msx2040。
47.如图9至图14所示，嵌入式som计算单元包括上盖板、电源模块、计算单元主板、底板、左侧板、右侧板，所述的底板30呈u型结构，底板30的上方连接上盖板27，位于底板30与上盖板27之间的内部设有计算单元主板29，计算单元主板29的上方一侧设有电源模块28，位于底板30的前后两端分别连接左侧板31及右侧板32。
48.嵌入式som计算单元的左侧板31上分别设有hdbt接口24、具有poe功能的以太网接口25，位于hdbt接口24、具有poe功能的以太网接口25一侧的左侧板31上嵌设有散热风扇26；所述的右侧板32上分别设有hdmi接口20、usb接口21，位于hdmi接口20、usb接口21一侧的右侧板32上嵌设有电源接口与开关22。
49.如图15所示，嵌入式som计算单元内部的计算单元主板29上设有som模块、hdbt驱动器、sata接口、医用ac-dc转换器、低压电源转换器、poe驱动器，som模块内设有编码逻辑模块，电源模块28内设有电源管理器，220v的交流电源通过医用ac-dc转换器与编码逻辑模块、低压电源转换器及poe驱动器供电连接；具有poe功能的以太网接口25与poe驱动器双向连接；poe驱动器与som模块双向连接；som模块与电源模块28内的电源管理器双向连接；som模块内的编码逻辑模块分别与sata接口、hdmi接口20、usb接口21连接，sata接口与硬盘双向连接；som模块内的编码逻辑模块通过hdbt驱动器与hdbt接口24连接。
50.som模块的型号可以是jetson tx2；hdbt驱动器的型号可以是lt86104与ksz9897，医用ac-dc转换器的型号可以是ngb250系列，低压电源转换器的型号可以是tps62140、jhm1012，poe驱动器的型号可以是ag5300。
51.如图16所示，电生理信号记录及处理装置通过嵌入式som计算单元内部的hdbt接口24与中央站连接，中央站通过传输链路与外网的pc端连接。
52.本实用新型装置包括二个协同工作的单元。其中，具有信号调理功能的患者耦合单元经由体表导联线、体内导管电极或者其他媒介，与患者之间实现电气耦合，从患者身体上采集其各种具有生理和诊断意义的模拟电信号，并对采集到的模拟电信号通过优化的信号调理电路，转换为数字信号，并通过符合ieee 802.3at标准的poe（power over ethernet，有源以太网）接口，传递到基于嵌入式som（system-on-module，装置模块）的计算单元。基于嵌入式som的计算单元从其供电子装置中获取电能，为poe驱动器提供电能，并通过网线为具有信号调理功能的患者耦合单元提供电能。基于嵌入式som的计算单元对收到的数字信号进行进一步处理后，经由一个或多个数字视频端口进行传输，在一个或多个通用或专用的显示设备上显示，供术者分析诊断使用。
53.此种高度集成的多功能医用电生理信号记录装置具有体积小巧、工作稳定、故障率低的特点，可以减少手术室内的空间占用，能提高心脏介入手术的总体效率。同时，此种高度集成的多功能医用电生理信号记录装置提供了一种手术室设备远程部署的技术方案，即上述复数个基于嵌入式som的计算单元，可通过位于医院内的有线网络或者无线网络，与同样位于医院内的中央站建立数据连接，中央站又通过有线或无线网口与医院外部的网络进行连接。位于远程的医护人员通过查看医院内中央站对外发送的数据，可实现实时地对医院内的患者进行诊断和多方会诊，如图16所示。
54.与现有的医用电生理记录装置相比，该实施例仅包括具有信号调理功能的患者耦合单元以及基于嵌入式som的计算单元两种设备，两设备之间仅使用一根网线进行连接，大大简化了现有连接方式；在供电方面，是由基于嵌入式som的计算单元进行电源转换为直流低压电源后，提供给具有信号调理功能的患者耦合单元，相比现有医用电生理记录装置采用独立供电的模式，更加安全；在外形方面，大大减小了现有医用电生理记录装置的尺寸和重量，整套装置重量小于6kg，便于运输、储存和使用。
55.图8所示，是本实用新型的具有信号调理功能的患者耦合单元的硬件功能模块示意图。从患者体表采集的心电信号，以及从体内导管采集的心内电信号，分别通过耦合单元外壳上的专用接口，耦合到放大器中进行放大，保护电路保证放大器工作在线性区，并且保护其免受可能出现的破坏性能量而损坏，如在患者体表可能出现的除颤能量。以上所述保护电路可由二极管所构成的箝位电路组成，也可由气体放电管，抑或由tvs管组成。
56.对于体表心电信号，通过体表ecg信号输入接口7，经过集成仪表放大器（如adi公司生产的ad8422）进行阻抗变换后，送入集成运算功能的放大器一（如adi公司生产的ad822）被放大。经过放大的体表心电信号，经过一个多路开关（如adi公司生产的adg1206或adg1208），被送入高速adc一中（如adi公司生产的ad7634），转换为数字信号，上述高速adc一的最高采样速率不小于250ksps，转换有效位数不低于14位。
57.对于患者体内导管所采集的心内电信号，通过心内电信号输入接口6经过集成仪表放大器（如adi公司生产的ad8429）进行阻抗变换后，送入集成运算功能的放大器二（如adi公司生产的lt1468、lt1469）中被放大。注意到放大后的心内电信号仍然为单端信号，易受传输链路上的干扰，因此优选地，为增强心内电信号在传输链路中的抗干扰能力，可使用单端转差分放大器（如adi公司生产的ada4922）将其转换为差分信号，然后再经过多路开
关，送到高速adc一中。
58.对于患者体内的有创血压，通过有创血压信号输入接口10，由导管内的压力传感器进行测量，其实质为四个电阻所组成的惠斯通电桥，其中一个电阻的阻值随有创血压的波动会发生变化。故在使用时须从外部对电桥的一个对角线施加一个已知的激励信号，而获取另一个对角线上所输出的电压差，在人体内血压环境下，该电压差典型值为1-3mv。低速adc为adi公司生产的ad7195内置的4.8khz带宽24位低速adc。由ad7195对电桥施加交流激励信号后，其内置adc直接将电桥输出的电压差直接转换为数字信号。
59.刺激发放模块在程序控制下，通过心内信号输入接口，经由导管向患者发放心内刺激信号。该刺激信号的电流和电压被i/v采样器所采集，并送入高速adc2中，以起到实时监控的功能。
60.连接在无创血压测量接口9的无创血压袖带，在程序控制下，测量患者无创血压；连接在血氧饱和度信号输入接口8的血氧传感器，在程序控制下，测量患者血氧饱和度；最后，外壳17上的通道扩展接口1，用于扩展上述患者信号的通道。
61.以上体表心电信号、心内电信号、有创血压信号、刺激信号的电压电流信号，在转换为相应的数字信号后，经过电气隔离界面一后，在可编程逻辑阵列及数字信号处理器中进行处理。电气隔离界面一用于隔离患者和患者耦合单元内带电部分，其中信号隔离部分，由数字隔离器件实现，如adi公司生产的adum261、adum263、adum2251等；电源隔离部分，由现有的具有电气功能的开关电源模块实现。
62.经过电气隔离界面一后的主要器件为可编程逻辑阵列（如xilinx公司生产的spartan-6系列）及数字信号处理器（如ti公司生产的tms320c6748）。二者所组成的数字处理模块与串口集线器（如ti公司生产的tl16cp754）相连接。串口集线器连接无创血压测量模块（即nibp模块）以及血氧饱和度模块（即spo2模块模块）。前述无创血压信号，通过nibp模块，经由串口集线器，发送到数字处理模块中处理；前述血氧饱和度信号，通过spo2模块，同样经由串口集线器，发送到数字处理模块中处理。同时，串口集线器与外壳17上的串口接口连接，用于外部诊断和调试。数字处理模块除了连接到以上所述设备，还连接以太网通信模块（如lan8710ai），用于通过rj-45接口与基于嵌入式som的计算单元通信；在外壳17内部，数字处理模块还与i/o设备相连接，这些i/o设备包括一些按键、旋钮、指示灯、蜂鸣器等人机交互设；同时数字处理模块的数字信号穿过电气隔离界面二，驱动高速dac（如adi公司生产的ad5623），从模拟输出端口输出模拟信号，该模拟信号可与外部模拟信号输入的设备之间进行同步和信号传输。
63.具有信号调理功能的患者耦合单元由具有poe功能的rj-45接口进行供电，如图15的粗箭头所示的电源总线，通过其内部的poe供电器，以及具有电气隔离的dc-dc转换器，分别为数字信号处理部分和模拟前端电路供电。图中所示的电气隔离界面2，用于隔离外部poe电源和内部数字信号处理器件。其中信号隔离部分，使用现有以太网变压器实现；电源隔离部分，由现有的具有电气功能的开关电源模块实现。
64.图3至图7所示，具有信号调理功能的患者耦合单元的设计视图，其尺寸为224.5
×
160
×
80mm。其中，单个患者耦合单元具有50通道的心内信号输入接口6，可用于接受患者心内信号，并将所有输入信号识别为单极信号，在计算单元的软件中，可以对任意通道进行任意地单、双极配置。同时，具有体表ecg信号输入接口7、血氧饱和度输入接口8、无创血压测
量接口9、有创血压输入接口10，可进行以上生理信号的测量。
65.主面板11上具有50个心内信号输入接口6，可用于接受患者心内信号。箝位保护电路12对50个心内信号输入接口6分别进行箝位保护，以防止在接口上可能出现的大幅度的干扰信号（如体表除颤信号、射频消融信号）对后续的电路产生损坏。此外，无创血压电路和血氧饱和度电路18从患者身体采集并处理无创血压信号和血氧饱和度信号。信号调理电路13对以上来自患者的各类信号进行调理，最终以数字信号的形式，传送到供电和通信电路15中。供电和通信电路15对数字信号进一步处理，通过供电通信接口4发送到基于嵌入式som的计算单元中。此外，供电和通信电路15还通过供电通信接口4，从具有poe功能的以太网接口25，经过dc-dc转换器转换为其他电路可使用的电压，从而实现为整个患者耦合单元提供电能。上述的电路均通过电路板导轨16集成在患者耦合单元外壳17中，并通过左侧面板14和右侧面板19上具有的连接器获取信号和电源。左侧面板14和右侧面板19上可具有散热孔，起到为患者耦合单元散热的作用。
66.图15所示，基于嵌入式som的计算单元的功能模块示意图。该计算单元以高性能som为核心（如nvidia公司生产的jetson tx2），具有电源管理器、各种数字接口，以及具有poe功能的以太网接口、具有poe功能的hdbt接口等外设。如图15中粗箭头所示，该计算单元供电采用医用ac-dc转换器，从市电接口中获取电源，转换为直流电源为计算单元本身供电，同时驱动poe驱动器，通过具有poe功能的以太网接口为具有信号调理功能的患者耦合单元供电。
67.以下对该计算单元的工作流程进行详细描述。计算单元使用网线通过图15所示的以太网接口与具有信号调理功能的患者耦合单元具有的rj-45接口相连接后，计算单元向患者耦合单元发出数据传送请求，通过以太网进行数据交换，从患者耦合单元获得其已经采集并转换为数字信号的患者体表心电信号、心内电信号、有创血压信号、血氧饱和度信号和无创血压信号。计算单元对这些信号按照患者耦合单元所标记的发送时间和设备信息分别处理。对于来自同一耦合单元的信号，按照信号的类别进行分类，然后按照所标记的发送时间，对所收到数据进行排序。排序后的数据即反应了患者在一段时间内的生理信号。下一步，计算单元利用内部的数据编码逻辑，将排序后的数据进行重新编码，根据编码的不同，可通过不同的传递路径输出。本实施例中，数据编码为usb数据格式，则可通过usb接口发送到外置usb设备；数据编码为hdbt所支持的格式并发送到hdbt驱动器，则可通过hdbt接口，将视频信号和数据信号打包后，以网络数据的形式通过网线输出相应的视频数据；数据编码为hdmi视频格式，则可通过hdmi接口输出到外置显示设备，供医师实时分析诊断；数据编码为硬盘文件格式，则可通过sata接口保存到本地的硬盘。
68.图9至图14所示，的是本实用新型的一个实施例中基于嵌入式som的计算单元的设计视图，其尺寸为330
×
330
×
45mm。计算单元外壳由上盖板27、底板30以及侧面板组成，皆由铝合金制成，侧面板具有散热风扇26，具有良好的散热性能和良好的电磁干扰屏蔽性能。电源开关和接口22用于连接电源和控制电源模块28的开关。24hdbt接口用于连接显示器或中央站，传送数字视频和数据信号；具有poe功能的以太网接口25连接具有信号调理功能的患者耦合单元，为其供电，并传送数据；20hdmi接口连接显示器，输出数字视频信号；21usb接口可用于高性能som的编程和调试，也可连接外部usb设备。
69.计算单元主板29固定于底板30上，具有电源模块28，起到ac-dc转换的功能，为计
算单元主板29提供电能。
70.图16所示，是本实用新型的分布式发送数据和实现实时多方会诊的结构图。其中，若干个基于嵌入式som的计算单元和中央站部署于医院内部网络中，上述中央站可以通过交换机或服务器等方式来实现，可布置在医院内如护士站、监护站等处。基于嵌入式som的计算单元分别通过自身的hdbt接口与中央站连接，并传送各自处理的数据，从而院内的医护人员可以在中央站对院内患者的生理参数进行监控。同时，中央站对传来的数据进行一定操作后，如加上一些数据来源的标记，进行数据加密等，通过传输链路将这些数据传送到医院外部网络。上述传输链路可以是基于无线网络的传输，也可是基于有线网络，或是光纤的传输链路。位于远程的医师，通过各自的pc，经由传输链路，与中央站建立连接，并由pc中的专用软件对收到的数据进行解析，显示在显示器上，从而多个医师可同时对患者的电生理波形进行诊断，实现对患者的多方会诊。
71.本实用新型将现有电生理装置中的患者接口单元和电生理信号放大单元相结合，形成具有信号调理功能的患者耦合单元，在不降低现有电生理装置性能的前提下，减少装置中互联设备的数量；利用poe技术，将通信线缆以及供电线缆相结合，简化设备之间的连接；装置内部采用低压直流电源供电，降低了单一故障状态下的患者触电风险；计算单元采用基于嵌入式的som作为内核，不仅体积可以做得非常小巧，而且具有丰富的外围设备资源，不需要其他多余的转接器等辅助装置即可驱动多个显示设备；便于设备共享、设备转运及远程部署。
72.本实用新型的装置中，患者耦合单元及嵌入式som计算单元，其内部所采用的集成电路、模块、接口等，本领域的专业技术人员可通过具体实际情况的需求予以更换及调整，其使用的类型及型号不限于上述公开的类型及型号，而上述所公开的类型及型号仅为该发明能够实现完整的技术方案所提供。
73.本实用新型的主要优点包括：大大减小了传统电生理装置的整体体积和重量；简化心脏介入手术中的连接；工作稳定，故障率低；降低运输、存储的成本；对于患者更加安全；提高手术效率。