一种基于串行接口通信的模块式心电采集设备

1.本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种基于串行接口通信的模块式心电采集设备。


背景技术：

2.心电采集是获取心脏状态的简单、有效手段，相关设备广泛应用于医疗、养老、科研等领域。
3.常见的心电采集设备有台式、随身记录式两种形式。其中，台式仪器包含显示屏、实体操作面板等部件，常用于手术、电诊测量、监护等领域；随身记录式一般仅有一个可以随身携带记录数据的小型模块，需要配合电脑才能取出数据，常用于长时间的动态心电数据获取。
4.作为监护患者生命体征的重要手段，在各类麻醉检查、手术、重症监护场景下都会配合心电采集设备；在相关科学研究中也经常要采集并记录受试者的心电波形。在这些场景中目前较多使用台式心电采集设备，但是这些设备体积大，使用不灵活，在很多情况下不能达到最佳的使用效果。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中存在的心电采集设备体积大、使用不灵活等问题，本实用新型提供了一种基于串行接口通信的模块式心电采集设备，具有体积小、易于集成、功能灵活等优点。
6.为实现上述设计目的，本实用新型通过如下技术方案实现：
7.一种基于串行接口通信的模块式心电采集设备，包括接口1、电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4、采集电路5、探头6、dc电源7及隔离电源8；
8.所述接口1分别与电平转换电路2的输入端及dc电源7的输入端连接，所述接口1用于输入电源并实现信号传输，所述电平转换电路2用于将外部的rs232电平串口转换为3.3v单端电平的电路；
9.所述电平转换电路2的输出端分别与可编程逻辑器件3的输入端及隔离io4连接，可编程逻辑器件3的输出端与隔离io4连接，隔离io4依次与采集电路5及探头6连接；所述隔离io4用于在电路隔离情况下实现可编程逻辑器件3与采集电路5之前的通信数字信号；所述探头6用于连接受试者与采集电路5；
10.所述dc电源7分别与接口1、电平转换电路2、可编程逻辑器件3、采集电路5及探头6连接，用于供电；
11.所述dc电源7与隔离io4、采集电路5之间还设置有隔离电源8；所述隔离电源8用于在电气隔离的情况下向隔离io4、采集电路5供电。
12.进一步地，所述接口1的信号端与电平转换电路2的输入端连接，供电端与可编程逻辑器件3的输入端连接。
13.进一步地，所述接口1为管脚数量在5pin以上的螺丝端子、db形式接口或rj45接口，用于向心电采集设备提供供电，并实现心电采集设备与外部的通信。
14.进一步地，所述可编程逻辑器件3为fpga或cpld器件，用于实现串口通信及控制采集电路5。
15.进一步地，所述采集电路5为18-24bit分辨率的模数转换器，用于采集心电信号和数字化。
16.进一步地，所述dc电源7是将输入电源转换为电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4所需电源的dc稳压电源器件，是一个或多个ldo或开关时稳压器。
17.与现有技术相比，本实用新型具体如下优点：
18.1、本实用新型的模块式心电采集设备，体积小，方便集成到大型系统中；
19.2、通过串口实现心电采集，可以更好地支持流盘记录等需求；
20.3、可以与其他仪器系统公用显示屏、计算机等资源，节约空间与成本。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
22.图1为本实用新型的一种基于串行接口通信的模块式心电采集设备的电气结构示意图；
23.图中：接口1、电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4、采集电路5、探头6、dc电源7、隔离电源8。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
25.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
26.为清楚、完整地描述本实用新型所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：
27.实施例1
28.如图1所示，本实施例提供了一种基于串行接口通信的模块式心电采集设备，包括接口1、电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4、采集电路5、探头6、dc电源7及隔离电源8；
29.所述接口1分别与电平转换电路2的输入端及dc电源7的输入端连接，所述接口1用于输入电源并实现信号传输，所述电平转换电路2用于将外部的rs232电平串口转换为3.3v单端电平的电路；
30.所述电平转换电路2的输出端分别与可编程逻辑器件3的输入端及隔离io4连接，可编程逻辑器件3的输出端与隔离io4连接，隔离io4依次与采集电路5及探头6连接；所述隔
离io4用于在电路隔离情况下实现可编程逻辑器件3与采集电路5之前的通信数字信号；所述探头6用于连接受试者与采集电路5；
31.所述dc电源7分别与接口1、电平转换电路2、可编程逻辑器件3、采集电路5及探头6连接，用于供电；
32.所述dc电源7与隔离io4、采集电路5之间还设置有隔离电源8；所述隔离电源8用于在电气隔离的情况下向隔离io4、采集电路5供电。
33.所述接口1是物理电气接口，规格为db9接口。其功能在于向心电采集设备提供供电，并实现心电采集设备与外部的通信。
34.所述电平转换电路2是将rs232电平转换为3.3v单端电平的电路，由max3232a芯片及其外围电路构成，其作用是将外部的rs232电平串口和内部的3.3v单端电平相互转换。
35.所述可编程逻辑器件3，是实现逻辑控制编程的器件，型号为xc7k160tffg676，其功能是实现串口通信和对采集电路5控制。
36.所述隔离io4是在电路隔离情况下实现数字信号传递的器件，由型号为iso7761-q1的集成电路器件及相关外围电路构成。其功能是在电气隔离的情况下实现采集电路5与可编程逻辑器件3之前的通信。
37.所述采集电路5是能够实现心电信号采集的电路，由2颗adas1000集成电路器件及必要的外围电路构成。其功能是实现现实心电信号的采样和数字化。
38.所述探头6是连接受试者与采集电路5的电缆，是包含6电极的心电导联线组。
39.所述dc电源7是将输入电源转换为电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4所需电源的dc稳压电源器件，是一颗lm317和两颗lm2596组成的三路电源电路。其功能在于为电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4供电。
40.所述隔离电源8是在电气隔离的情况下实现电源传递和稳压输出的电路，是有isow7841集成电路期间及其必要外围电路组成的电路。其功能在于在电气隔离的情况下向隔离io4、采集电路5供电。
41.进一步地，所述接口1的信号端与电平转换电路2的输入端连接，供电端与可编程逻辑器件3的输入端连接。
42.进一步地，dc电源7的输出分别连接至电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4的非隔离侧。
43.进一步地。隔离电源8的输出分别连接至隔离io4的隔离侧、采集电路5。
44.实施例2
45.如图1所示，本实施例提供了一种基于串行接口通信的模块式心电采集设备，包括接口1、电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4、采集电路5、探头6、dc电源7及隔离电源8；
46.所述接口1分别与电平转换电路2的输入端及dc电源7的输入端连接，所述接口1用于输入电源并实现信号传输，所述电平转换电路2用于将外部的rs232电平串口转换为3.3v单端电平的电路；
47.所述电平转换电路2的输出端分别与可编程逻辑器件3的输入端及隔离io4连接，可编程逻辑器件3的输出端与隔离io4连接，隔离io4依次与采集电路5及探头6连接；所述隔离io4用于在电路隔离情况下实现可编程逻辑器件3与采集电路5之前的通信数字信号；所
述探头6用于连接受试者与采集电路5；
48.所述dc电源7分别与接口1、电平转换电路2、可编程逻辑器件3、采集电路5及探头6连接，用于供电；
49.所述dc电源7与隔离io4、采集电路5之间还设置有隔离电源8；所述隔离电源8用于在电气隔离的情况下向隔离io4、采集电路5供电。
50.所述接口1是物理电气接口，规格为db9接口。其功能在于向心电采集设备提供供电，并实现心电采集设备与外部的通信。
51.所述电平转换电路2是将rs232电平转换为3.3v单端电平的电路，由max3232a芯片及其外围电路构成。其作用是将外部的rs232电平串口和内部的3.3v单端电平相互转换。
52.所述可编程逻辑器件3，是实现逻辑控制编程的器件，型号为xczu2cg。其功能是实现串口通信和对采集电路5控制。
53.所述隔离io4是在电路隔离情况下实现数字信号传递的器件，由型号为iso7761-q1的集成电路器件及相关外围电路构成。其功能是在电气隔离的情况下实现采集电路5与可编程逻辑器件3之前的通信。
54.所述采集电路5是能够实现心电信号采集的电路，由1颗adas1000集成电路器件及必要的外围电路构成。其功能是实现现实心电信号的采样和数字化。
55.所述探头6是连接受试者与采集电路5的电缆，是包含4电极的心电导联线组。
56.所述dc电源7是将输入电源转换为电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4所需电源的dc稳压电源器件，是一颗lm317和两颗lm2596组成的三路电源电路。其功能在于为电平转换电路2、可编程逻辑器件3、隔离io4供电。
57.所述隔离电源8是在电气隔离的情况下实现电源传递和稳压输出的电路，是有isow7841集成电路期间及其必要外围电路组成的电路。其功能在于在电气隔离的情况下向隔离io4、采集电路5供电。
58.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
59.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
60.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。