一种双通道体外临时起搏器的测试仪论文和设计-范建飞

全文摘要

本实用新型公开了一种双通道体外临时起搏器的测试仪，包括单片机、人机界面、可变负载、脉冲触发模块、模数转换器、数模转换器、电压基准模块、分压调理模块、VA信号调理模块、导联信号调理模块和输出衰减模块。本实用新型提供可变负载，可满足不同体外临时起搏器的负载阻抗要求；提供体表导联与房室导联两种类型的导联，满足不同临时起搏器的输入要求；提供房、室两路脉冲测量能力，可满足对双腔临时起搏的检测要求；覆盖当前市场上经皮与经静脉两种临时起搏器的输出脉冲范围。本实用可测试起搏脉冲的宽度、脉冲电流\/电压大小、起搏速率、脉冲能量、AV间隔时间等参数；可对临时起搏器的异步模式、按需模式进行测试。

主设计要求

1.一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：包括单片机、人机界面、电源管理模块、可变负载、脉冲触发模块、模数转换器、数模转换器、电压基准模块、分压调理模块、VA信号调理模块、导联信号调理模块、输出衰减模块，所述的单片机分别与人机界面、电源管理模块、校准及通信口(12)、脉冲触发模块、模数转换器和数模转换器连接，所述的分压调理模块分别与脉冲触发模块、模数转换器和可变负载连接，所述的数模转换器分别与VA信号调理模块、导联信号调理模块和电压基准模块连接，所述的可变负载分别与起搏脉冲端子和VA信号调理模块连接，所述的导联信号调理模块的输出端经输出衰减模块与导联端子连接；所述的人机界面包括显示屏(1)、开关按键(2)、功能按键(4)和蜂鸣器。

设计方案

所述的人机界面包括显示屏(1)、开关按键(2)、功能按键(4)和蜂鸣器。

2.根据权利要求1所述的一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：所述的单片机、人机界面、电源管理模块、脉冲触发模块、模数转换器、数模转换器、电压基准模块、分压调理模块、VA信号调理模块、导联信号调理模块、可变负载和输出衰减模块集成在箱体内，所述的箱体上面板设置显示屏(1)、开关按键(2)、功能按键(4)、心室起搏指示灯(9)和心房起搏指示灯(10)，箱体的后侧设置四个脉冲起博端子，分别为心房起搏输入端A(5)、心房起搏输入端B(6)、心室起搏输入端A(7)和心室起搏输入端B(8)，箱体的前侧设置校准及通信口(12)、充电口(11)，箱体的左侧面设置导联输出端子(3)；所述的心室起搏指示灯(9)和心房起搏指示灯(10)通过导线与单片机连接。

3.根据权利要求1所述的一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：所述的电源管理模块包括2400mAh锂电池；所述的脉冲触发模块包括模拟比较器LM393；所述的显示屏(1)为LCD2004显示屏。

4.根据权利要求1所述的一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：所述的单片机采用ATMEGA64A微处理器。

5.根据权利要求1所述的一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：所述的数模转换器为4通道16位数模转换器DAC8554；所述的模数转换器为16位100kSPS转换速度的ADS8341模数转换器。

6.根据权利要求1所述的一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：所述的可变负载由电阻串联构成，负载电阻值范围为50Ω～1600Ω，步进调整值为50Ω。

7.根据权利要求1所述的一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：所述的电压基准模块为低温漂3PPM的LM4140A，所述的分压调理模块由精密电阻串联构成，所述的导联信号调理模块为精密运放芯片为核心构成的减法器。

8.根据权利要求1所述的一种双通道体外临时起搏器的测试仪，其特征在于：所述的VA信号调理模块包括模拟开关、串联电阻衰减器和运放芯片构成的可变精密电流源；所述的模拟开关输入端与数模转换器连接，输出端依次串联电阻衰减器、压控电流源和可变负载；VA信号调理模块用于在可变负载上产生固定mV级信号输出。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种体外起搏器的测试技术，特别是一种双通道体外临时起搏器的测试仪。

背景技术

体外临时起搏器是一种提供特定电流刺激脉冲，使心脏除极恢复和维持供血功能的特殊医用设备，应用于紧急心脏起搏，在临床上挽救了成千上万的病人，根据工作方式，体外临时起搏分为经皮胸壁心脏起搏(经皮起搏)与经静脉起搏两种。经皮起搏，是一种无创、大刺激电流脉冲方式，通常作为除颤仪的一个功能；而经静脉起搏是一种有创、小刺激电流脉冲方式，通常是使用电池供电的独立设备。

体外临时起搏器作为一种急救设备，设计到病人生命安全，对体外临时起搏器进行测试很有必要。

当前市场上能见到的是集成在除颤分析仪上的起搏分析仪，一般分为固定负载(50Ω)和可变负载两类。集成起搏分析仪一般只能提供对非同步起搏模式(VOO、AOO)下起搏脉冲宽度、脉冲电流、起搏速率的测试功能；无法完成对按需起搏(VVI、AAI)、感知抑制、双腔模式(DOO、DDD)等模式、感知阈值、爆发模式等功能的测试。

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种双通道体外临时起搏器的测试仪，能够全面测试经皮、经静脉体外临时起搏器的常见起搏模式及相关功能。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种双通道体外临时起搏器的测试仪，包括单片机、人机界面、电源管理模块、可变负载、脉冲触发模块、模数转换器、数模转换器、电压基准模块、分压调理模块、VA信号调理模块、导联信号调理模块和输出衰减模块，所述的单片机分别与人机界面、电源管理模块、校准及通信口、脉冲触发模块、模数转换器和数模转换器连接，所述的分压调理模块分别与脉冲触发模块、模数转换器和可变负载连接，所述的数模转换器分别与VA信号调理模块、导联信号调理模块和电压基准模块连接，所述的可变负载分别与起搏脉冲端子和VA信号调理模块连接，所述的导联信号调理模块的输出端经输出衰减模块与导联端子连接；

所述的人机界面包括显示屏、开关按键、功能按键和蜂鸣器。

进一步地，所述的单片机、人机界面、电源管理模块、脉冲触发模块、模数转换器、数模转换器、电压基准模块、分压调理模块、VA信号调理模块、导联信号调理模块、可变负载和输出衰减模块集成在箱体内，所述的箱体上面板设置显示屏、开关按键、功能按键、心室起搏指示灯和心房起搏指示灯，箱体的后侧设置四个脉冲起博端子，分别为心房起搏输入端A、心房起搏输入端B、心室起搏输入端A和心室起搏输入端B，箱体的前侧设置校准及通信口、充电口，箱体的左侧面设置导联输出端子；所述的心室起搏指示灯和心房起搏指示灯通过导线与单片机连接。

进一步地，所述的电源管理模块包括2400mAh锂电池；所述的脉冲触发模块包括模拟比较器LM393；所述的显示屏为LCD2004显示屏。

进一步地，所述的单片机采用ATMEGA64A微处理器。

进一步地，所述的数模转换器为4通道16位数模转换器DAC8554；所述的模数转换器为16位100kSPS转换速度的ADS8341模数转换器。

进一步地，所述的可变负载由电阻串联构成，负载电阻值范围为50Ω～1600Ω，步进调整值为50Ω。

进一步地，所述的电压基准模块为低温漂3PPM的LM4140A，所述的分压调理模块由精密电阻串联构成，所述的导联信号调理模块为精密运放芯片为核心构成的减法器。

进一步地，所述的VA信号调理模块包括模拟开关、串联电阻衰减器和压控电流源，所述的模拟开关输入端与数模转换器连接、输出端依次串联电阻衰减器、压控电流源和可变负载，VA信号调理模块用于在可变负载上产生固定mV级信号输出。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供可变负载，可以满足不同体外临时起搏器的负载阻抗要求；提供体表导联与房室导联两种类型的导联，满足不同临时起搏器的输入要求；提供房、室两路脉冲测量能力，可以满足对双腔临时起搏的检测要求；覆盖当前市场上经皮与经静脉两种临时起搏器的输出脉冲范围。

2、本实用可测试起搏脉冲的宽度、脉冲电流\/电压大小、起搏速率、脉冲能量、AV(房室)间隔时间等参数；可对临时起搏器的异步模式、按需模式进行测试；可测试临时起搏感知阈值测量功能；可对起搏器爆发模式的进行测量。测试仪通过可充电锂电池供电，体积便携，利于现场开展测试工作。

3、本实用新型可应用于医学计量，开展对医疗机构在用经皮起搏器与经静脉单、双通道临时起搏器的校准测试；本实用新型也可应用于医疗机构的设备科等器械维护部门，开展对本单位在经皮临时起搏器与经静脉单、双通道临时起搏器的测试与维护。

附图说明

图1是本实用新型的组成示意图。

图2是本实用新型的外观示意图。

图3是VA信号调理模块的组成示意图。

图中：1、显示屏，2、开关按键，3、导联输出端子，4、功能按键，5、心房起搏输入端A，6、心房起搏输入端B，7、心室起搏输入端A，8、心室起搏输入端B，9、心室起搏指示灯，10、心房起搏指示灯，11、充电口，12、校准及通信口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1-3所示，一种双通道体外临时起搏器的测试仪，包括单片机、人机界面、电源管理模块、可变负载、脉冲触发模块、模数转换器、数模转换器、电压基准模块、分压调理模块、VA信号调理模块、导联信号调理模块和输出衰减模块，所述的单片机分别与人机界面、电源管理模块、校准及通信口12、脉冲触发模块、模数转换器和数模转换器连接，所述的分压调理模块分别与脉冲触发模块、模数转换器和可变负载连接，所述的数模转换器分别与VA信号调理模块、导联信号调理模块和电压基准模块连接，所述的可变负载分别与起搏脉冲端子和VA信号调理模块连接，所述的导联信号调理模块的输出端经输出衰减模块与导联端子连接；

所述的人机界面包括显示屏1、开关按键2、功能按键4和蜂鸣器。

进一步地，所述的单片机、人机界面、电源管理模块、脉冲触发模块、模数转换器、数模转换器、电压基准模块、分压调理模块、VA信号调理模块、导联信号调理模块、可变负载和输出衰减模块集成在箱体内，所述的箱体上面板设置显示屏1、开关按键2、功能按键4、心室起搏指示灯9和心房起搏指示灯10，箱体的后侧设置四个脉冲起博端子，分别为心房起搏输入端A5、心房起搏输入端B6、心室起搏输入端A7和心室起搏输入端B8，箱体的前侧设置校准及通信口12、充电口11，箱体的左侧面设置导联输出端子3；所述的心室起搏指示灯9和心房起搏指示灯10通过导线与单片机连接。

进一步地，所述的电源管理模块包括2400mAh锂电池；所述的脉冲触发模块包括模拟比较器LM393；所述的显示屏1为LCD2004显示屏。

进一步地，所述的单片机采用ATMEGA64A微处理器。

进一步地，所述的数模转换器为4通道16位数模转换器DAC8554；所述的模数转换器为16位100kSPS转换速度的ADS8341模数转换器。

进一步地，所述的可变负载由电阻串联构成，负载电阻值范围为50Ω～1600Ω，步进调整值为50Ω。

进一步地，所述的VA信号调理模块包括模拟开关、串联电阻衰减器和运放芯片构成的可变精密电流源；所述的模拟开关输入端与数模转换器连接，输出端依次串联电阻衰减器、压控电流源和可变负载；VA信号调理模块用于在可变负载上产生固定mV级信号输出。

本实用新型的工作原理如下：

单片机采用ATMEGA64A微处理器驱动控制人机界面(显示屏1、开关按键2、功能按键4、蜂鸣器、通信口)、数模转换器的信号生成、输入起搏脉冲信号的采集，可变负载的调整，实现电源管理，同时需要模拟的波形数据表、输入校准参数也存储在单片机中。

输入脉冲量测量过程：

本实用新型具有结构相同的两路可变负载、两路脉冲测量电路，分别用于心房、心室起搏信号的检测。临时起搏器发出的起搏脉冲电流，加载在可变负载上，本实用新型可根据不同被测临时起搏器的要求设定不同的可变负载电阻值(50Ω～1600Ω，50Ω步进)。对可变负载产生的起搏脉冲电压进行分压、调理后进入模数转换器与脉冲触发模块，测试仪使用16位100kSPS转换速度的模数转换器ADS8341对输入脉冲进行采集，结合脉冲触发模块采集到的触发时间间隔信号、可变负载电阻值，得到被测起搏脉冲的幅度、脉冲宽度、脉冲能量以及起搏速率，在忽略脉冲能量测量时能够对临时起搏的爆发模式进行测量，通过同时对心房、心室的两个通道的测量，还可以得到双腔工作模式时AV(心房触发脉冲与心室触发脉冲之间的时间间隔)触发间隔时间。

输出模拟波生成过程：

本实用新型具有两种类型的波形输出能力，一种是通过标准体表心电导联5(是心电监护的一种导联模式，输出端数为5，包括N、R、L、F、V_{1<\/sub>共5个输出端子)输出模拟信号；另一种是通过可变负载两端输出心房、心室两路模拟信号。本实用新型使用具有同步输出功能的DAC8554数模转换器，使用DDS工作方式输出多路模拟信号波形。对于体表心电导联5输出，数模转换器的四路输出信号，通过信号调理、衰减后，输出mV级模拟波形，各导联间采用固定基准阻抗设定，阻抗值1000Ω。对于加载到心房、心室的两路模拟信号，数模转换器的两路输出信号，通过由低导通电阻模拟开关芯片组成的可变衰减分压后进入压控电流源，实现加载在可变负载上两路房室模拟波幅度不随阻抗变化而变化。}

对临时起搏器的异步工作模式，临时起搏器并不关心体表导联或房室导联上的信号波形，测试仪使用脉冲测量部分就可完成对相应起搏脉冲参数的测量。对于临时起搏器按需模式下感知功能、感知阈值的测量，通过调整体表导联或房室导联上输出模拟波的幅度与模拟心率，观察临时起搏器的对应显示信息，就能够完成相关测试。本实用新型提供体表心电导联5输出、房室两导联输出，房室独立可变负载，可以提供对单、双路临时起搏VVI、VOO、AAI、AOO、DOO起搏模式的检测能力。

本实用新型的使用方法如下：

使用检测仪检测经皮或经静脉临时起搏器时，首先将临时起搏器起搏电极连接到对应的房室输入端，检测仪设定对应的负载。临时起搏器若采用体表电极，则将导联线连接到检测仪对应的导联接线端。设定检测仪对应的测量项目，设定临时起搏器输出，通过读取检测仪的起搏脉冲的幅度、脉冲宽度、脉冲能量以及起搏速率等数值，完成异步工作模式；通过观察临时起搏器对不同输入模拟波的对应显示信息来判断临时起搏器同步工作模式的性能。

本实用新型不局限于本实施例，任何在本实用新型披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本实用新型的保护范围。

设计图

一种双通道体外临时起搏器的测试仪论文和设计

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主设计要求

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