本實用新型涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種心電檢測和理療設(shè)備。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的心電檢測設(shè)備采用心電監(jiān)測光電傳感器進行心率監(jiān)測。光電心電監(jiān)測的不足在于需要有幾個可以發(fā)光的LED燈，LED燈光照射皮膚下的血管，通過光線折射的血流速度變化，判斷當前的心率標準。這類測量設(shè)備易受陽光、日光燈及節(jié)能燈等環(huán)境光和運動產(chǎn)生的干擾。此外，現(xiàn)有的心電檢測方法或設(shè)備不具有理療功能，因現(xiàn)有的理療設(shè)備需要有一個比較大的控制主機，通過按鍵和LCD顯示來選擇操作和使用，無法與心電檢測集成，且不方便攜帶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出了一種心電檢測和理療設(shè)備，該設(shè)備采用電極式測量心電，直接接觸人體皮膚，不受外界干擾，提高了心電檢測的準確率；該設(shè)備或方法將理療、心電檢測功能集于一體，功能齊全，攜帶方便，降低了成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型技術(shù)方案如下：

一種心電檢測和理療設(shè)備，包括主控MCU、理療驅(qū)動模塊、心電檢測模塊、藍牙射頻模塊、智能移動設(shè)備。藍牙射頻模塊與主控MCU連接；藍牙射頻模塊與智能移動設(shè)備之間采用無線通信；主控MCU分別與理療驅(qū)動模塊、心電檢測模塊連接；心電檢測模塊具有三個干性電極，心電檢測模塊通過干性電極采用三導(dǎo)聯(lián)心電檢測技術(shù)進行心電檢測。理療驅(qū)動模塊包含電感L2、NPN型三極管Q5、Q9、Q10、PNP型三極管Q4、Q6、Q7、Q8、二極管D3、D4、電阻R24、R25、R26、R27、R29、R30、R31、R34、R35、R36、電容C36、C37、C39。電池的正極VBAT+依次經(jīng)電感L2、二極管D3、D4分別與PNP型三極管Q6、Q4的發(fā)射極連接；PNP型三極管Q6、Q4的的集電極分別與PNP型三極管Q8、Q7的發(fā)射極連接；PNP型三極管Q8、Q7的集電極經(jīng)電阻R35共地；二極管D4的陰極分別與電阻R24、R25的第一端連接；電阻R24的第二端經(jīng)電阻R26連接PNP型三極管Q6的基極，電阻R24的第二端并且經(jīng)過電阻R31連接PNP型三極管Q7的基極；電阻R25的第二端經(jīng)電阻R27連接PNP型三極管Q4的基極，電阻R25的第二端并且經(jīng)過電阻R30連接PNP型三極管Q8的基極。電阻R24的第二端經(jīng)NPN型三極管Q10接地，電阻R25的第二端經(jīng)NPN型三極管Q9接地。主控MCU經(jīng)過電阻R34為NPN型三極管Q10的基極提供控制信號，并且經(jīng)過電阻R36為NPN型三極管Q9的基極提供控制信號；二極管D3的陽極經(jīng)NPN型三極管Q5接地，主控MCU經(jīng)電阻R29為NPN型三極管Q5的基極提供脈沖信號。電容C37接在電池的正極VBAT+與地之間；二極管D4經(jīng)電容C36接地。

進一步地，還包括人體皮膚阻抗檢測模塊、加速度傳感模塊。人體皮膚阻抗檢測模塊、加速度傳感模塊分別與主控MCU連接。人體皮膚阻抗檢測模塊用于檢測人體皮膚的水分；加速度傳感模塊用于檢測人體的運動情況。

進一步地，心電檢測模塊包含芯片U5、電阻R28、R32、R33、電容C38、C40、C41、C42、C43、C44。芯片U5的型號為BL1830。芯片U5的引腳VDD、VDDA分別經(jīng)電容C40、C42接地；芯片U5的引腳INP、INN分別經(jīng)電容C43、C44接地，并且引腳INP、INN、RLD分別連接電阻R32、R33、電阻R28；電阻R32、R33、電阻R28的另一端分別為心電信號的采集端；電容接在所述芯片U5的引腳RLD與RLDFB之間，電容C38接在所述芯片U5的引腳AMP1與AMP2之間；所述芯片U5的引腳OUT將芯片U5處理后的信號傳送給主控MCU。

進一步地，人體皮膚阻抗檢測模塊包含NPN型三極管Q1、Q2、MOS管Q3、電阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、電容C23、C24、C45。NPN型三極管Q1的基極依次經(jīng)過電阻R7、R2接正極電壓VDDSYS，集電極經(jīng)電阻R4接正極電壓VDDSYS；NPN型三極管Q2的基極經(jīng)過電阻R5接正極電壓VDDSYS，集電極經(jīng)電阻R6接正極電壓VDDSYS；NPN型三極管Q1、Q2的發(fā)射極分別與MOS管的S極相連接；電容C23接在NPN型三極管Q2的基極與NPN型三極管Q1的集電極之間，電容C24接在NPN型三極管Q1的基極與NPN型三極管Q2的集電極之間；MOS管Q3的D極接地；主控MCU輸出高電平時，MOS管Q3導(dǎo)通；主控MCU從NPN型三極管Q2的集電極接收方波，電阻R1阻值的大小受人體皮膚阻抗的大小而變化，電阻R1阻值的變化影響所述方波頻率的變化，不同的方波頻率反應(yīng)不同的人體皮膚阻抗。

本實用新型的有益效果：

(1)該設(shè)備采用電極式測量心電，直接接觸人體皮膚，不受外界干擾，提高了心電檢測的準確率。(2)該設(shè)備通過主控MCU控制將理療、心電檢測功能集于一體，功能齊全、攜帶方便、降低了設(shè)備成本。(3)該設(shè)備通過人體皮膚阻抗檢測模塊、加速度傳感模塊檢測檢測人體皮膚的水分、和運動情況。

附圖說明

圖1為該心電檢測和理療設(shè)備的方塊示意圖。

圖2為圖1中主控MCU的電路原理示意圖。

圖3為圖1中心電檢測模塊的電路原理示意圖。

圖4為圖1中理療驅(qū)動模塊的電路原理示意圖。

圖5為圖1中人體皮膚阻抗檢測模塊的電路原理示意圖。

圖6為圖1中加速度傳感模塊的電路原理示意圖。

圖7為圖1中充電模塊的電路原理示意圖。

圖8為圖1中靜態(tài)功耗穩(wěn)壓電源模塊的電路原理示意圖。

圖9為圖1中工作狀態(tài)指示燈的電路原理示意圖。

圖10為該心電檢測和理療設(shè)備的應(yīng)用方法流程示意圖。

其中，圖1-圖10的附圖標記為：主控MCU1、理療驅(qū)動模塊2、心電檢測模塊3、藍牙射頻模塊4、智能移動設(shè)備5、人體皮膚阻抗檢測模塊6、加速度傳感模塊7、低靜態(tài)功耗穩(wěn)壓電源模塊8、工作狀態(tài)指示燈9、按鍵10、電池11、充電模塊12。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。

如圖1所示，一種心電檢測和理療設(shè)備，包括主控MCU1、理療驅(qū)動模塊2、心電檢測模塊3、藍牙射頻模塊4、智能移動設(shè)備5、人體皮膚阻抗檢測模塊6、加速度傳感模塊7、低靜態(tài)功耗穩(wěn)壓電源模塊8、工作狀態(tài)指示燈9、按鍵10、電池11、充電模塊12。

藍牙射頻模塊4與主控MCU1連接；藍牙射頻模塊4與智能移動設(shè)備5之間采用無線通信；主控MCU1分別與理療驅(qū)動模塊2、心電檢測模塊3連接。心電檢測模塊3具有三個干性電極，心電檢測模塊3通過干性電極采用三導(dǎo)聯(lián)心電檢測技術(shù)進行心電檢測。主控MCU1還分別與按鍵10、工作狀態(tài)指示燈9、人體皮膚阻抗檢測模塊6、加速度傳感模塊7、低靜態(tài)功耗穩(wěn)壓電源模塊8相連接；電池11接在主控MCU1與充電模塊12之間。

藍牙射頻模塊4與智能移動設(shè)備5建立無線連接；心電檢測模塊3通過干性電極和人體進行接觸，實時采集心率監(jiān)控數(shù)據(jù)和心電圖數(shù)據(jù)；主控MCU1對心電檢測模塊3采集的數(shù)據(jù)進行處理，并通過藍牙射頻模塊4將數(shù)據(jù)上傳到智能移動設(shè)備5上。智能移動設(shè)備5獲得心率監(jiān)測信息結(jié)果和心電圖，數(shù)據(jù)上傳到云端；通過云計算，獲得心率變異性（HRV）分析和心電檢測報告結(jié)果，并顯示用戶的心臟年齡，心理壓力，身體壓力和交感-副交感神經(jīng)指數(shù)等，反映身體生理狀態(tài)及變化趨勢。另外，智能移動設(shè)備5發(fā)送理療命令，主控MCU1通過藍牙射頻模塊4接收到理療命令后控制理療驅(qū)動模塊2，理療驅(qū)動模塊2驅(qū)動低中頻電脈沖按摩設(shè)備對人體進行理療，通過中頻電脈沖按摩設(shè)備發(fā)出的電脈沖刺激肌體，促進肌肉組織恢復(fù)，增強代謝循環(huán)，對肌肉起到放松效果。利用綜合手法，從而達到對用戶心腦血管疾病的協(xié)助治療或者預(yù)防。

如圖2所示，為主控MCU1的電路原理圖。主控MCU1用于信號的接收與處理，主控MCU1主要部件為芯片U1，芯片U1首先型號為CY8C4247LQI-BL483的控制芯片。CY8C4247LQI-BL483芯片為CYPRESS公司（中文名賽普拉斯），其具體引腳功能及應(yīng)用請查找相關(guān)說明書。

如圖3所示，心電檢測模塊3包含芯片U5、電阻R28、R32、R33、電容C38、C40、C41、C42、C43、C44。芯片U5的引腳VDD、VDDA分別經(jīng)電容C40、C42接地；引腳INP、INN分別經(jīng)電容C43、C44接地，并且引腳INP、INN、RLD分別連接電阻R32、R33、電阻R28。電阻R32、R33、電阻R28的另一端分別為心電信號的采集端L電極、R電極、RL電極。電容接在引腳RLD與RLDFB之間，電容C38接在引腳AMP1與AMP2之間，引腳OUT連接芯片U1的IO（輸入\輸出）引腳P3[3]。

芯片U5的型號為BL1830，BL1830芯片為深圳貝特萊電子科技有限公司設(shè)計的一款I(lǐng)C。BL1680是一款性能優(yōu)異的電極式心電采集模擬前端芯片；該芯片兼容3電極/2電極采集方式，以極高的集成度實現(xiàn)超低頻率的信號處理。它用來提取、放大人體上微弱的反映人體心臟活動的電生理信號；它是一個單通道的微弱信號采集前端,具有增益可調(diào),帶寬可調(diào)功能,內(nèi)置內(nèi)部基準以及低線性穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)。

心電檢測模塊3中心電信號的采集端L電極、R電極、RL電極采用三導(dǎo)聯(lián)心電監(jiān)測技術(shù)貼在人體上，對人體心臟活動的電生理信號進行采集。三個電極采集到的信號首先經(jīng)過電容進行濾波；通過芯片U5將三路心電采集信號經(jīng)過內(nèi)部優(yōu)化處理后，轉(zhuǎn)變成一路模擬信號，通過U5的引腳OUT輸出給主控MCU1。如圖4所示，理療驅(qū)動模塊2包含電感L2、NPN型三極管Q5、Q9、Q10、PNP型三極管Q4、Q6、Q7、Q8、二極管D3、D4、電阻R24、R25、R26、R27、R29、R30、R31、R34、R35、R36、電容C36、C37、C39。

電池11的正極VBAT+依次經(jīng)電感L2、二極管D3、D4分別與PNP型三極管Q6、Q4的發(fā)射極連接；PNP型三極管Q6、Q4的的集電極分別與PNP型三極管Q8、Q7的發(fā)射極連接；PNP型三極管Q8、Q7的集電極經(jīng)電阻R35共地。二極管D4的陰極分別與電阻R24、R25的第一端連接。電阻R24的第二端經(jīng)電阻R26連接PNP型三極管Q6的基極，電阻R24的第二端并且經(jīng)過電阻R31連接PNP型三極管Q7的基極。電阻R25的第二端經(jīng)電阻R27連接PNP型三極管Q4的基極，電阻R25的第二端并且經(jīng)過電阻R30連接PNP型三極管Q8的基極。電阻R24的第二端經(jīng)NPN型三極管Q10接地，電阻R25的第二端經(jīng)NPN型三極管Q9接地；NPN型三極管Q10的基極經(jīng)電阻R34接芯片U1的IO端口P3[7]，NPN型三極管Q9的基極經(jīng)電阻R36接芯片U1的IO端口P3[6]。二極管D3的陽極經(jīng)NPN型三極管Q5接地，NPN型三極管Q5的基極經(jīng)電阻R29連接芯片U1的IO端口P1[3]。電容C37接在電池11的正極VBAT+與地之間。二極管D4經(jīng)電容C36接地。

NPN型三極管Q5、電感L2、二極管D3、D4、電容C36構(gòu)成BOOST升壓電路，主控MCU1通過調(diào)節(jié)NPN型三極管Q5控制極（基極）的占空比，在電容C36上得到不同的輸出電壓。PNP型三極管Q4、Q6、Q7、Q8、NPN型三極管Q9、Q10、電阻R35構(gòu)成橋式輸出驅(qū)動電路，主控MCU1發(fā)出信號控制NPN型三極管Q9、Q10的控制極（基極），從而使得電容C36上的電壓按規(guī)律釋放。理療驅(qū)動模塊2輸出有規(guī)律的電壓用于對人體的理療。

人體皮膚阻抗檢測模塊6用于檢測人體皮膚的水分。如圖5所示，人體皮膚阻抗檢測模塊6包含NPN型三極管Q1、Q2、MOS管Q3、電阻R1、R2、R4、R5、R6、R7、電容C23、C24、C45。NPN型三極管Q1的基極依次經(jīng)過電阻R7、R2接正極電壓VDDSYS，集電極經(jīng)電阻R4接正極電壓VDDSYS；電阻R1與電阻R2并聯(lián)；NPN型三極管Q2的基極經(jīng)過電阻R5接正極電壓VDDSYS，集電極經(jīng)電阻R6接正極電壓VDDSYS；NPN型三極管Q1、Q2的發(fā)射極分別與MOS管Q3的S極相連接；電容C23接在NPN型三極管Q2的基極與NPN型三極管Q1的集電極之間，電容C24接在NPN型三極管Q1的基極與NPN型三極管Q2的集電極之間；MOS管Q3的D極接地，G極連接芯片U1的IO端口P3[0]；NPN型三極管Q2的集電極為人體皮膚阻抗檢測模塊6的輸出端，連接芯片U1的IO端口P3[1]。

人體皮膚的水分的多少決定了人體皮膚阻抗的大小，電阻R1代表人體皮膚的電阻，圖中的NPN型三極管Q1、Q2、MOS管Q3等器件構(gòu)成多皆振蕩器。主控MCU1輸出高電平時，MOS管Q3導(dǎo)通，人體皮膚阻抗檢測模塊6開始工作，從CLKCONT端輸出50KHz左右的震蕩方波發(fā)送給主控MCU1，人體電阻R1的大小可以改變電路的頻率，從而可以采集并計算出人體電阻。

如圖6所示，加速度傳感模塊7用于檢測人體的運動情況，主要構(gòu)件為LIS3DH芯片。LIS3DH芯片由STMicroelectronics（ST）公司（意法半導(dǎo)體公司）研發(fā)設(shè)計的一款MEMS數(shù)字輸出運動傳感芯片。LIS3DH芯片可檢測三個軸向的加速度，超低功耗工作模式增強了穿戴設(shè)備的實用性，可實現(xiàn)先進的省電模式模式和嵌入式智能功能。LIS3DH芯片根據(jù)用戶的身高體重等特征，來運算運動的步幅和消耗；然后在生活中測量空間中的XYZ軸加速度來判定運動狀態(tài)，如根據(jù)算法分析出一個人走路的時候會得到什么數(shù)據(jù)，LIS3DH芯片收集到接近的數(shù)據(jù)時就會認為用戶在走路。LIS3DH芯片收集到數(shù)據(jù)后進行處理并傳送給主控MCU1做下一步操作。

如圖7所示，充電模塊12包含芯片U4、整流橋、電阻R16、R20、R21、電容C34、C35。充電模塊12的輸入端接整流橋。電阻R16與R20串聯(lián)，并且電阻R16與R20并聯(lián)在整流橋的輸出端，電容C34、C35分別并聯(lián)在整流橋的輸出端；整流橋的正輸出端連接芯片U4的引腳VIN，整流橋的負輸出端經(jīng)電阻R21接芯片U4的引腳PROG；芯片U4的引腳BAT接電池11的正極VBAT+，引腳GND接地，引腳CHGB接主控MCU1的一個IO端口P1[2]。整流橋包含二極管D5、D6、D7、D8。由二極管D5、D6、D7、D8構(gòu)成無極性充電電路。

市電經(jīng)充電模塊1 2的輸入端輸入依次經(jīng)電容C34、C35的濾波后為芯片U4的輸入端提供平滑的直流電，芯片U4對輸入的電流進行處理后為電池11充電。如圖8所示，低靜態(tài)功耗穩(wěn)壓電源模塊8主要部件為芯片U3，芯片U3的型號為HT7533。電池11的正極端VBAT+經(jīng)二極管D10、電阻R12接到HT7533芯片的輸入端Vin，HT7533芯片對電池11的輸出電壓進行處理，輸出穩(wěn)定的系統(tǒng)工作所需的電壓。低靜態(tài)功耗穩(wěn)壓電源模塊8有4個電壓輸出端口，分別為端口VDDSYS、VDDA、VDDD、VDDR。4個電壓輸出端口輸出的電壓經(jīng)穩(wěn)壓濾波之后為設(shè)備中的相應(yīng)模塊供電。

如圖9工作狀態(tài)指示燈9包含發(fā)光二極管D21、D22、D23、電阻R13、R18、R19。發(fā)光二極管D21、D22、D23分別為藍色、紅色、綠色發(fā)光二極管；發(fā)光二極管D21、D22、D23相互并聯(lián)，陽極公共節(jié)點接正電壓VDDSYS，電阻R13、R18、R19分別為發(fā)光二極管D21、D22、D23的限流電阻，發(fā)光二極管D21、D22、D23的陰極分別與主控MCU1的IO端口P2[3]、P2[5]、P2[4]連接。

主控MCU1的三個IO端口P2[3]、P2[5]、P2[4]根據(jù)設(shè)備的工作模式分別通過輸出高或低電平，來控制發(fā)光二極管D21、D22、D23的滅或亮。采用三種基本色光的組合，工作狀態(tài)指示燈9在設(shè)備處于不同的工作狀態(tài)時，會發(fā)出不同顏色的光。例如長按按鍵10開機后，工作狀態(tài)指示燈9閃白色（三色燈全亮?xí)r顯示白色）；采集心電時，紅綠藍依次循環(huán)亮滅等等。

如圖10所示，應(yīng)用上述設(shè)備實現(xiàn)心電檢測和理療的方法步驟如下：

S1：長按按鍵10若干秒，設(shè)備自動開機。

初始階段，按下按鍵10，主控MCU1的IO端口P2[2]電平被拉低，處于低電平；主控MCU1判斷該低電平的持續(xù)時間是否超過3秒；如果判斷為否，則設(shè)備不開機；如果判斷為是，則主控MCU1啟動設(shè)備開機。

S2：等待低功耗藍牙射頻模塊4與智能移動設(shè)備5建立無線連接。

開機后，低功耗藍牙射頻模塊4等待接收智能移動設(shè)備5的無線連接請求，與智能移動設(shè)備5建立無線連接。

S3：判斷在一定時間內(nèi)無線連接是否成功，若判斷為是，則進行S4；若判斷為否，則關(guān)機休眠。

開機后，可能會無法與智能移動設(shè)備5建立無線連接，如果長期的處于開機狀態(tài)將會增加功耗，因此在等待與智能移動設(shè)備5建立無線連接的過程中設(shè)定了判斷無線連接成功與否的機制，旨在在長時間的等待狀態(tài)下，使得設(shè)備自動進入休眠狀態(tài)，以節(jié)省功耗。S3的具體步驟如下：S301判斷低功耗藍牙射頻模塊4與智能移動設(shè)備5之間是否已建立無線連接；如果判斷為是，則進行S4；如果判斷為否，則進行S302。S302判斷等待時間是否超過設(shè)定的時間(如120S)；如果判斷為否，則重復(fù)本步驟；如果判斷為是，則自動關(guān)機休眠。

S4：等待接收命令。

S5：判斷在一定時間內(nèi)是否接收到命令；若判斷為否，則關(guān)機休眠；若判斷為是，則進行S6或S7。

S6：若接收到理療命令，則啟動理療工作：如果主控MCU1接收到智能移動設(shè)備5發(fā)出的理療命令，主控MCU1則對理療驅(qū)動模塊2發(fā)出控制指令，理療驅(qū)動模塊2則驅(qū)動理療設(shè)備工作；直至智能移動設(shè)備5設(shè)定的截止時間后，進入休眠。

S7：若接收心率采集命令，則啟動心率采集工作：如果主控MCU1接收到智能移動設(shè)備5發(fā)出的心率采集命令，主控MCU1則對心率采集模塊3發(fā)出控制指令，心率采集模塊3則對心率進行采集。

S8：將采集到的數(shù)據(jù)上傳到智能移動設(shè)備5上。

S9：關(guān)機。長按按鍵10若干秒，系統(tǒng)自動關(guān)機。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其它改進和變化均應(yīng)認為包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。