技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地是涉及一种心肺复苏按压指导反馈记录系统。
背景技术
患者在各种原因发生心脏意外骤停时，及时采用传统人工按压或机械心肺复苏仪按压是心肺复苏的最好方法。心肺复苏时情况紧急而复杂，能否抢救成功除了视病况外，急救的方法和标准也是起决定因素的，即便都是医务工作者也会有体力、经验、人手的差异，如果在缺乏医务人员的状态下，上述的差异会更大。换句话说专业的人员也很难达到有效地心肺复苏效果，因为一般在急救中基本上处于尽力而为的自然状态，按压次数和深度因施救者个人体质而异，影响了复苏的成功率。
在心肺复苏胸外按压过程中，实时的按压指导和按压质量反馈非常有利于按压施救人员及时调整按压参数，以获取高质量的心肺复苏和救治成功率。因此临床应用中“医患”双方迫切需要高科技的、含有实时的按压指导和按压质量反馈的设备指导医护人员为患者进行心肺复苏。
因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
发明内容
本发明提供了一种心肺复苏按压指导反馈记录系统，为解决上述技术问题提供了硬件上的支撑。
本发明的技术方案是：
一种心肺复苏按压指导反馈记录系统，包括：中央处理器和与之连接的LED驱动电路、按键检测电路、音频处理电路、传感器采集电路、通讯电路、数据存储电路，其中所述传感器采集电路包括但不限于压力传感器采集电路和加速度传感器采集电路。
优选地，还包括电源系统电路，所述电源系统电路包括但不限于充电管理电路、充电电池、电源管理电路、电池电量检测电路、电源转换电路，所述电源转换电路包括但不限于3.3V电源电路和1.8V电源电路。
优选地，还包括RTC电路，所述RTC电路包括但不限于RTC时钟源电路和RTC工作电源电路。
优选地，所述音频处理电路包括但不限于音频处理电路、放音电路和录音电路。
优选地，所述数据存储电路包括但不限于系统数据存储电路和用户数据存储电路。
优选地，所述通讯电路包括但不限于USB通讯电路、WIFI通讯电路和蓝牙通讯电路。
优选地，压力传感器采集电路包括信号放大器U11、压力传感器R67、电阻R63、电阻R64、电阻R65、电阻R66、电容C49、电容C50，其中所述信号放大器U11的第一脚分别与电阻R63、电阻R65、电容C50连接，其第三脚与压力传感器R67连接后接地；电阻R66和电容C49并联设置在信号放大器U11的第三脚和第四脚之间；电阻R64一端与信号放大器U11的第四脚连接，另一端与中央处理器连接；所述信号放大器U11为LMV321IDBVT放大器。
优选地，所述加速度传感器采集电路包括加速度传感器芯片U1、电阻R1、电容C1、电容C2，其中所述电阻R1的一端分别与加速度传感器芯片U1的第六引脚和电容C2连接，另一端与电容C1连接，加速度传感器芯片U1为ADXL345数字加速度传感器芯片。
优选地，所述充电电池为503450锂聚合物锂离子电池。
优选地，所述中央处理器为STM32F103RCT6处理器。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
本发明所述的心肺复苏按压指导反馈记录系统，优化的视觉提示和听觉提示共同反馈，适应更多的使用场景，当只有视觉反馈受阻(环境或客观条件，例如环境炫目，或者施救者无法观察)或听觉反馈受阻(环境或客观条件，如环境嘈杂或施救者无法听清)时，本装置仍可有效提示和反馈，大大降低了反馈受阻产生使用影响的概率(只有当二者均受阻，本装置的反馈才完全受阻)。整个救治过程完整的存储和记录，关键的音频记录信息，增加了救治后存储资料的分析和研究的详细程度，有利于不断的改进按压质量。救治过程中可实时的与其它监测和显示设备互联，共享按压的信息，甚至可远程共享此类信息，方便及时的分析和调整按压，以此为基础可提供更多的救治指导意见。
附图说明
图1为本发明所述的心肺复苏按压指导反馈记录系统的结构示意图；
图2为本发明所述的充电管理电路的电路图；
图3为本发明所述的电源管理电路和按键检测电路的电路图；
图4为本发明所述的电池电量检测电路的电路图；
图5为本发明所述的3.3V电源的电路图；
图6为本发明所述的1.8V电源的电路图；
图7a为本发明所述的LED驱动电路的电路图；
图7b为本发明所述的LED驱动电路的电路图；
图8为本发明所述的按键检测电路的电路图；
图9为本发明所述的音频处理电路和录音电路的电路图；
图10为本发明所述的放音电路的电路图；
图11为本发明所述的压力传感器采集电路的电路图；
图12为本发明所述的加速度传感器采集电路的电路图；
图13为本发明所述的USB通讯电路的电路图；
图14为本发明所述的WI-FI通讯电路的电路图；
图15为本发明所述的BlueTooth通讯电路的电路图；
图16为本发明所述的系统数据存储电路的电路图；
图17为本发明所述的用户数据存储电路的电路图；
图18为本发明所述的中央处理器的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图18所示，为符合本发明的一种心肺复苏按压指导反馈记录系统，包括：中央处理器和与之连接的LED驱动电路、按键检测电路、音频处理电路、传感器采集电路、通讯电路、数据存储电路，其中所述传感器采集电路包括但不限于压力传感器采集电路和加速度传感器采集电路。
优选地，还包括电源系统电路，所述电源系统电路包括但不限于充电管理电路、充电电池、电源管理电路、电池电量检测电路、电源转换电路，所述电源转换电路包括但不限于3.3V电源电路和1.8V电源电路。
优选地，还包括RTC电路，所述RTC电路包括但不限于RTC时钟源电路和RTC工作电源电路。
优选地，所述音频处理电路包括但不限于音频处理电路、放音电路和录音电路。
优选地，所述数据存储电路包括但不限于系统数据存储电路和用户数据存储电路。
优选地，所述通讯电路包括但不限于USB通讯电路、WIFI通讯电路和蓝牙通讯电路。
优选地，压力传感器采集电路包括信号放大器U11、压力传感器R67、电阻R63、电阻R64、电阻R65、电阻R66、电容C49、电容C50，其中所述信号放大器U11的第一脚分别与电阻R63、电阻R65、电容C50连接，其第三脚与压力传感器R67连接后接地；电阻R66和电容C49并联设置在信号放大器U11的第三脚和第四脚之间；电阻R64一端与信号放大器U11的第四脚连接，另一端与中央处理器连接；所述信号放大器U11为LMV321IDBVT放大器。
优选地，所述加速度传感器采集电路包括加速度传感器芯片U1、电阻R1、电容C1、电容C2，其中所述电阻R1的一端分别与加速度传感器芯片U1的第六引脚和电容C2连接，另一端与电容C1连接，加速度传感器芯片U1为ADXL345数字加速度传感器芯片。
优选地，所述充电电池为503450锂聚合物锂离子电池。
优选地，所述中央处理器为STM32F103RCT6处理器。
本发明电路，实现了综合方案。采用超薄可充电电池，并结合超薄的加速度传感器板以及压力传感器等，实现按压深度与频率的反馈提示，此外，施救过程还会自动记录存储按压参数，以及自动录制现场抢救环境的音频信息。同时可与其它设备无线同步共享数据，实现实时共享信息。其具体功能参见表1。
表1
下面结合附图具体说明本实施例。
1.电源系统电路
1.1充电管理电路，用于实现对锂电池的充电管理。
锂聚合物电池充电管理芯片选用BQ24093DGQT，BQ24093DGQT为TI公司专门为锂电池充电管理设计的芯片。1％充电电压精度，10％充电电流精度。
C10，C11：输入与输出电源滤波电容。
R21:充电电流调节。大充电流充电时间短，但充电芯片会发热。经过试验电池充电电流在800mA时充电时间小于2.5小时，芯片发热不严重。ISET电阻计算公式为RISET＝[K(ISET)/I(OUT)]，K(ISET)为常量540，输出电流I(OUT)]＝540/680＝794.0mA≈800mA。系统电源与电池并联会消耗充电电流，电池实际的充电电流约为700mA。故R21＝680R。
R24:充电截至电流调节。当电池电压充至4.0V左右时芯片启动恒压充电模式，充电电流随着电池电压提高而减小。进入恒压充电模式后充电芯片判断充电电流是否小于设定电流阀值来判断是否充满并输出状态。R24电阻计算公式为RPRE-TERM＝K(TERM)×％IOUT-FC，K(TERM)为常数20000。5600/20000＝28％，截至电流＝800mA＊28％＝224mA。当电池充满电时系统依然会消耗充电芯片输出的电流，本电路设计为当充电电流小于224mA时芯片判断为电量充满。故R24为5.6K。
R22:TS引脚，此引脚通过外接PTC来实现测温，本功能不使用时外接100K电阻接地。
ISET2引脚:用于设置充电电流，当接地时充电电流则由第二脚ISET控制。
PG引脚：用于判断是否有5V充电电压输入，当插入5V电源时输出低电平。当输入电压高于电池电压时PG引脚输出0V，5V>4.2V；芯片内部为开漏输出模式，R52为上拉电阻。
CHG引脚：用于判断电池充电状态；当电池充电时输出低电平，当未充电或充电完成时输出高电平。芯片内部为开漏输出模式，R23为上拉电阻
F2:0805L100在20℃维持电流为1A，动作电流为1.95A。在40℃时维持电流为800mA，而充电电流为800mA。器件选型可以满足需求。
1.2充电电池，实现电能的存储，为系统提供电源。
503450锂聚合物锂离子电池记忆效应小，重量轻，是手持设备电池的首选。容量为1000mAH，可以满足产品新电池连续工作4H需求。最大充电电流为1A/S。
1.3电源管理电路，控制系统电源的开关机。
考虑到使用电池供电，关机电路为硬件关机，并非CPU在低功耗模式下的软关机。关机时消耗的电流为半导体器件的漏电流。
PMPB15XP在℃时最大电流为5.2A，完全大于DC-DC芯片电流。导通后的阻抗为19mΩ.
通过控制Q1是否导通来控制电流。电池电压为3.5～4.2V，Q1的Vg电压为电池电压/2＝1.75～2.1V,满足Q1导通时Vgs的电压值
使Q1导通的条件：①按下按键②插入USB充电③CPU引脚进行电源使能。
初试开机条件：①按下按键；②插入USB；
关机条件：CPU取消对电源引脚的使能；
1.31电池电量检测电路，实现对电池电压的读取。
电池电压检测电路为电阻串联分压方式，输出电压＝电池电压/2。电池电压检测电路在PMOS的输出，系统关机。
1.4系统电源转换电路
1.4.1 3.3V电源，为CPU系统提供工作电源。
TPS62046DGQ芯片是TI公司设计的DC－DC芯片，转换效率95％，静态电流18uA，最高提供1.2A电流可以满足需求。适合电池供电的手持设备使用。系统理论平均电流约为200mA，此芯片可以满足实用需求。
1.4.2 1.8V电源，为音频处理芯片提供工作电源。
1.8V电源为音频解码芯片VS1063工作的电源，选用EXAR公司的SPX5205M5－L-1-8/TR LDO芯片。静态电流70uA，最高提供150mA电流。VS1063的CVDD电源最大所需电流为15mA，可以满足需求。C15与C13均为多次实际调试后测试最佳值。
2.LED驱动电路，负责驱动并控制LED发光。
LED负责显示运行状态，采用可以独立控制发光颜色的高亮三色LED，驱动芯片采用NXP的74HC595-Q100，单个引脚提供25mA的电流，足够驱动LED。采用三片级连的方式来进行数据传输，节省CPU的IO口线。
Q2为用于控制LED电源的三极管，防止开机上电瞬间74HC595其中随机数据点亮LED。当将正确的数据发送给74HC595以后再通过Q2给LED供电进行显示。
R15与R16为限流电阻与上拉电阻，选择1K为通用料，减少整机器件种类。3.3V/(1K/1K+1K)＝1.65V满足三极管导通状态Vbe的压降。
三种颜色的LED限流限流电阻不同，通过改变限流电阻试验观察原理图中的阻值LED效果最佳。
3.按键检测电路，用于读取按键状态
R29：用于加强按键未按下时Key Scan引脚悬空抗干扰能力，属于下拉电阻。
C17:滤波电容。
4.音频处理电路
4.1音频处理电路，用于音频编码与解码。
VS1063S为VISI公司设计的音频处理芯片，内部集成音频解码与编码DSP，可减少CPU的负担。芯片通讯采用SPI总线，可录音与放音可同时工作。
4.2放音电路，用于播放声音。
将音频芯片输出的音频模拟信号放大，通过功放芯片放大信号后输出到扬声器。
功放的VO1和VO2为差分信号输出，播放音频时幅值相同，相位相反。
SPK_CTRL作用为控制功放是否有信号输出，防止开机瞬间或没有音频输出时遭成杂音输出。
4.3录音电路，用于录音。
咪头电路原理类似一个电位器，外部声音变化时自身电阻也随之变化。通过串接电阻将咪头2端产生电压差。
C23与C26为滤出直流分量；C24为滤波电容；C20与C28为电源滤波电容；R68作用为降低咪头灵敏度。
5.传感器采集电路
5.1压力传感器采集电路，将压力传感器信号放大并输出。
考虑到手持式设备为了省电，系统电源电压不会太高。选用轨至轨信号放大器，使输出信号尽量达到系统电源电压。
其中R67为压力传感器，当受到不同的压力时自身阻值也会不同。
运放电路公式为Vout＝((VCC3.3/(R63+R65))*R65)*((R66/R67)+1)，R67为可变量。
5.2加速度传感器采集电路，用于实时采集并输出加速度数值。
ADXL345为ADI公司研发的数字加速度传感器芯片，可测量加速度范围为±16g,分辨率为16bit。
R1为100R电阻或磁珠用于电源滤波。C1与C2均为退耦电容。
6.通讯电路
6.1 USB通讯电路，用于USB2.0通讯；对锂电池进行充电。
D12，D13：静电保护管，当电压超过10V时会进行保护，维持电压为5V。
F1:防止长期过流，当充电电流过于1.95A时电路会过流保护。电池充电电流最大均为800mA。考虑到电池充电时机体内部温度会升高，所以选用0805L100；
R49，R50:信号缓冲，减弱过冲效应；
R48:使用1.5K上拉电阻使PC(Host)识别从设备为高速设备；
C52:对输入电源滤波。
6.2WI-FI通讯电路，用于WLAN、WI－FI数据通讯。
WI-FI通讯选用第三方的模块，HF－LPT200为单流Wi-FI，工作频段2.4GHz，支持WEP、WPA/WP2模式。
产品的工作通过UART通讯接口进行数据传输。
6.3 BlueTooth通讯电路，用于WLAN、Blue Toothe数据通讯、
Blue Tooth通讯选用第三方的模块，ZLG9021P0-1支持主从模式，主机最多连接8个从机。高达50kbps数据传输速率，支持AES加密通讯协议。内置32位ARMCortexM0微控制器，低功耗，整体体积较小。
7.数据存储电路
7.1系统数据存储电路，用于存储系统数据。
存储芯片为Winbond公司推出的Flash存储器W25Q128FVSIG，存储容量为128M-BIT，100,000擦除/编程周期，数据存储时间为25年。整机采用四线SPI通讯接口进行通讯。
7.2用户数据存储电路，用于存储用户数据。
器件选用消费类产品用的Micro SD卡，体积小、重量轻和容量大。电路接口使用CPU硬件支持的SDIO四线通讯接口。RN1，R38，R53为上拉电阻，R54，R55，RN2为信号缓冲作用，减弱过冲效应。
8.RTC电路
8.1RTC时钟源电路设计，为RTC提供工作电源。
电路为RTC提供电源，当电池电压在3.4V～4.2V始终为CPU系统的RTC部分提供电源，它的供电不受系统电源控制，保证了供电的持续性；即使在系统硬件关机状态下RTC也在运行。
电路利用齐纳二极管的反向电流特性来衰减电压，R51用来限流。
8.2 RTC工作电源电路设计，用于为RTC提供时钟源。
通过起振电容触发晶振工作，时钟信号输入到CPU的RTC部分。时钟精度取决于晶振与电容精度与温飘。
9.中央处理器电路
CPU主要功能为对采集的数据进行分析处理。STM32F103RCT6为意法半导体推出的32位ARM构架处理器。
具有丰富的外设接口；如：内置RTC模块，内置12bit ADC，内置定时器，内置ROM，RAM，内置SDIO。
CPU外围电容为旁路电容，滤除数字芯片IO切换状态带来的干扰分量。
本实施例可以实现同时存储使用的编号日期信息、监测的按压参数信息以及录制的音频信息，并同步视觉和声觉提示反馈按压参数的心肺复苏胸外按压指导反馈记录的装置。不仅实时记录监测的按压参数，还通过拾音器记录现场的环境音频信息。通过存储卡的方式，每次开机使用的编号日期信息、监测的按压参数信息以及录制的音频信息，并将这些信息的时间线对应以及编号对应，并存储起来。通过无线传输模块，实现与其它设备的数据共享。
即本发明优化了视觉提示和听觉提示共同反馈，适应更多的使用场景，当只有视觉反馈受阻(环境或客观条件，例如环境炫目，或者施救者无法观察)或听觉反馈受阻(环境或客观条件，如环境嘈杂或施救者无法听清)时，本装置仍可有效提示和反馈，大大降低了反馈受阻产生使用影响的概率(只有当二者均受阻，本装置的反馈才完全受阻)。整个救治过程完整的存储和记录，关键的音频记录信息，增加了救治后存储资料的分析和研究的详细程度，有利于不断的改进按压质量。救治过程中可实时的与其它监测和显示设备互联，共享按压的信息，甚至可远程共享此类信息，方便及时的分析和调整按压，以此为基础可提供更多的救治指导意见。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。