CN204428029U - 全自动自主神经分析仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是全自动自主神经分析仪器，主要解决了现有技术中传统的自主神经检测设备需要检测人员密切配合导致检测结果存在差异的问题。本实用新型包括主机，连接在主机上的检测设备、显示设备和输入设备；其特征在于：所述检测设备由FPGA芯片，用于采集人体心电信号的心电电极，以及用于将心电电极检测到的心电信号传输到FPGA芯片的信号处理装置组成；所述信号处理装置由顺次连接的除颤保护电路、低漂移前置放大器、滤波器和AD采样电路组成。本实用新型具有结构简单、检测结果准确、体积小、功耗低、可靠性高等优点。

Description

全自动自主神经分析仪器

技术领域

本实用新型涉及一种分析仪器，具体涉及的是全自动自主神经分析仪器。

背景技术

自主神经系统包含交感神经（Sympathetic Nerve）、迷走神经（Vagus Nerve）以及位于心血管系统和其他脏器中的反射器，这些反射器有压力传感器、心房传感器、冠脉化学传感器、颈动脉化学传感器、肺充气反射器等。

迷走神经支配着窦房结、房室通路和心房肌。迷走神经为心脏抑制神经，迷走神经兴奋时，可抑制窦房结的自律性，降低心房的应激性，减弱心房和心室的收缩性，收缩时间延长，传导速度减慢，心率降低。窦房结对迷走神经刺激响应的潜伏期很短，在刺激作用后的第一个或第二个心搏中，心率就降低了。刺激停止后，心率很快恢复到刺激前水平，恢复过程不长于5s。

交感神经末梢支配整个心脏，包括窦房结、房室传导通路、心房肌、心室肌等。交感神经为心脏促进神经，交感神经活性增强可提高心脏起搏点的自律性，使心率提高、收缩力增大、收缩期缩短。心脏对交感刺激响应的潜伏期大约为5s，然后心率渐渐增加，在20~30s 内达到稳定水平。在大多数情况下，这两个分支中，有一个分支起主导作用。在静息状态下，迷走神经作用占支配地位。随着运动水平的增加，交感神经活性增强，迷走神经活性减弱。对心率的综合影响反映了两种因素的相互作用和动态平衡。

心率变异是指人体心脏搏动周期存在的微小变异，通常情况下是指逐次心跳间R波间期的微小涨落。脑的高级神经活动、中枢神经系统的自发性节律活动、呼吸以及压力、化学感受器导入心血管发射活动等因素对心脏自主神经系统进行调制导致了心率变异的产生。换言之，心率变异信号蕴涵了有关心血管系统神经及体液调节的大量信息，通过提取和分析这些信息可以定量评估心脏交感神经和迷走神经活动的紧张性、均衡性及其对心血管系统活动的影响，从而加深对心脏自主神经调节机理的了解。

传统的自主神经检测方法有改变体位时的心率和血压反应、等长收缩、心率随呼吸的变化，Valsalva比值，压力反射敏感性等，这些检查方法需要病人的密切配合，因而往往同一个受测者检测出的心率变异信号存在较大地差异。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中传统的自主神经检测设备需要检测人员密切配合导致检测结果存在差异的问题，提供检测结果准确、体积小、功耗低、可靠性高的全自动自主神经分析仪器。

为解决上述缺点，本实用新型的技术方案如下：

全自动自主神经分析仪器，包括主机，连接在主机上的检测设备、显示设备和输入设备；所述检测设备由FPGA芯片，用于采集人体心电信号的心电电极，以及用于将心电电极检测到的心电信号传输到FPGA芯片的信号处理装置组成；所述信号处理装置由顺次连接的除颤保护电路、低漂移前置放大器、滤波器和AD采样电路组成。

本实用新型通过除颤保护电路、低漂移前置放大器、滤波器和AD采样电路组成的信号处理装置与FPGA芯片的配合，有效将心电电极检测出的心电信号进行处理，有效排除干扰信号，并将排除干扰后的心电信号传输到主机中进行分析处理，避免同一受测者检测出的心率变异信号存在较大地差异的情况发生，提高检测的准确率。

同时，通过上述电路的组合，有效减小检测设备的体积，节约能耗，并能提高检测效率，检测时无需受测人员紧密配合，操作更加简便。

为了能使心电信号更好地进行传输，所述心电电极检测到的心电信号通过心电导联线传输到信号处理装置。所述FPGA芯片中的心电信号通过SPI接口发送给主机。

进一步，所述除颤保护电路为基于SP724的ESD保护电路。所述低漂移前置放大器为AD8220仪表放大器，该低漂移前置放大器具有高共模抑制比（CMRR）、高灵敏度。所述滤波器为基于巴特沃斯的二阶带通滤波器。所述AD采样电路为基于模数转换芯片AD7685的采集电路。

优选地，所述显示设备为显示屏。所述输入设备为键盘和鼠标。

为了能更好地了解检测数据，所述主机上还连接有打印机。通过该打印机有效打印出经过主机分析得出的检测报告。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、本实用新型通过检测设备中各电器元件的相互配合，有效排除心电电极检测出的心电信号的干扰信号，并将排除干扰后的心电信号传输到主机中进行分析处理，通过检测设备的信号处理后，有效避免同一受测者检测出的心率变异信号存在较大地差异的情况发生，提高检测的准确率；

2、本实用新型中检测设备结构小巧、功耗低，性能可靠，且操作更加简便；而且也适于24小时以上电池供电连续工作；

3、本实用新型结构简单、效果显著，操作简便，非常适合推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中除颤保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

全自动自主神经分析仪器，如图1所示，包括主机，连接在主机上的检测设备、显示设备和输入设备。其中，所述检测设备由FPGA芯片，用于采集人体心电信号的心电电极，以及用于将心电电极检测到的心电信号传输到FPGA芯片的信号处理装置组成。

所述信号处理装置由顺次连接的除颤保护电路、低漂移前置放大器、滤波器和AD采样电路组成。

本实用新型中心电信号的传输过程如下：所述心电电极将检测到的心电信号通过心电导联线传输到信号处理装置中的除颤保护电路，该心电信号顺次经过低漂移前置放大器、滤波器和AD采样电路后传输到FPGA芯片，最后将FPGA芯片中的心电信号通过SPI接口发送给主机，主机进行常规的分析计算后得到心率变异信号的检测报告。

本实施例中该除颤保护电路为基于SP724的ESD保护电路，该低漂移前置放大器为AD8220仪表放大器，该滤波器为基于巴特沃斯的二阶带通滤波器，该AD采样电路为基于模数转换芯片AD7685的采集电路。

其中，基于SP724的ESD保护电路的具体设置方式如图2所示；基于模数转换芯片AD7685构成的AD采样电路，该AD采样电路中连接于模数转换芯片AD7685上的元器件及连接关系均为本行业的常规技术，因此在本实用新型中不再赘述。

且本实施例中该显示设备为显示屏。该输入设备为键盘和鼠标。

本实施例的具体实现过程如下：

测量时先由操作者通过鼠标键盘录入受测者的个人信息，在将心电电极固定在受测者身体上。通过心电导联线将采集的人体心电信号经过除颤保护电路与低漂移前置放大器后，输入到滤波器进行模拟的滤波放大处理，并通过AD采样电路的处理后，通过FPGA芯片将采样到的数据通过SPI接口发送给主机。

再通过主机程序对数字心电信号进行一系列的处理后，对处理后的数据进行时域分析、频域分析和非线性动力学分析得到受测者的自主神经参数，通过显示器进行显示。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中增加了打印机，具体设置方式如下：所述主机上还连接有打印机。通过该打印机可有效打印出经过主机分析得出的检测报告。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.全自动自主神经分析仪器，包括主机，连接在主机上的检测设备、显示设备和输入设备；其特征在于：所述检测设备由FPGA芯片，用于采集人体心电信号的心电电极，以及用于将心电电极检测到的心电信号传输到FPGA芯片的信号处理装置组成；所述信号处理装置由顺次连接的除颤保护电路、低漂移前置放大器、滤波器和AD采样电路组成。

2.根据权利要求1所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述心电电极检测到的心电信号通过心电导联线传输到信号处理装置。

3.根据权利要求2所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述FPGA芯片中的心电信号通过SPI接口发送给主机。

4.根据权利要求3所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述除颤保护电路为基于SP724的ESD保护电路。

5.根据权利要求4所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述低漂移前置放大器为AD8220。

6.根据权利要求5所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述滤波器为基于巴特沃斯的二阶带通滤波器。

7.根据权利要求6所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述AD采样电路为基于模数转换芯片AD7685的采集电路。

8.根据权利要求1～7任一项所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述显示设备为显示屏。

9.根据权利要求1～7任一项所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述输入设备为键盘和鼠标。

10.根据权利要求1～7任一项所述的全自动自主神经分析仪器，其特征在于：所述主机上还连接有打印机。