CN104757961A - 心电图量测方法与装置 - Google Patents

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Abstract

一种心电图量测方法与装置。该心电图量测方法，应用于一心电图量测装置，该心电图量测装置具有两个分别用以接触人体左、右手以取得一心脏电气讯号的电极、一与该两个电极电耦接，以适当放大该两个电极取得的该心脏电气讯号并据以产生一心电图讯号的讯号放大器，以及一与该讯号放大器电耦接，以接收该心电图讯号的讯号处理器，该方法令该讯号处理器根据该心电图讯号，求得该心电图讯号的一基准线值、一极大值及一极小值，并判断该极大值减去该基准线值大于该基准线值减去该极小值时，取得该心电图讯号，否则执行一相对应措施，以获取正确的心电图讯号。

Description

心电图量测方法与装置
技术领域
本发明涉及一种生理讯号量测方法，特别是涉及一种心电图量测方法与装置。
背景技术
参见图1所示，图1是现有的一种简易型手持(携带)卡片式心电图量测装置1，且为了使用上的便利性，这类产品大都以第一导程(Lead1)方式来量测使用者心脏的电气讯号，亦即以使用者的左、右手分别接触(按压)心电图量测装置1上的两个电极11、12的方式来量测使用者的心电图。而且在使用上必须明确规定使用者的左、右手手指需对应接触那一个电极，以避免因左、右手接触电极相反(习称电极倒置)量测出反向的心电图，而影响后续对心电图的判读。但并非每个使用者在进行心电图量测时都能注意到上述规定事项。
所以，若心电图量测装置能藉由自动检测，发现电极倒置并自动执行相对应措施，以获取正确的心电图讯号，将可让使用者量测心电图时更为安全便利。
发明内容
因此，本发明的目的即在于提供一种可自动判别所测得的心电图正确与否，以执行相对应措施取得正确的心电图讯号的心电图量测方法与装置。
于是，本发明提供一种心电图量测方法，应用于一心电图量测装置，该心电图量测装置具有两个分别用以接触人体左、右手以取得一心脏电气讯号的电极、一与该两个电极电耦接，以适当放大该两个电极取得的该心脏电气讯号并据以产生一心电图讯号的讯号放大器，以及一与该讯号放大器电耦接，以接收该心电图讯号的讯号处理器，该方法包括：(A)该讯号处理器根据该心电图讯号，求得该心电图讯号的一基准线值、一极大值及一极小值；(B)该讯号处理器判断该极大值减去该基准线值大于该基准线值减去该极小值时，取得该心电图讯号；及(C)该讯号处理器判断该极大值减去该基准线值小于该基准线值减去该极小值时，执行一相对应措施，以取得正确的心电图讯号并记录。
较佳地，在步骤(A)中，该讯号处理器是使用经验模态分析法求得该心电图讯号的该基准线值、该极大值及该极小值。
较佳地，该心电图量测装置还包括一个设在该两个电极与该讯号放大器之间的切换电路，且在步骤(C)中，该相对应措施为：该讯号处理器控制该切换电路将该两个电极与该讯号放大器的两个输入端交换连接后，再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号并记录。
较佳地，该心电图量测装置还包括设在该讯号放大器与该讯号处理器之间的一非反向放大器及一反向放大器，且在执行步骤(A)之前，该讯号放大器是经由该非反向放大器与该讯号处理器电耦接，以经由该非反向放大器输出该心电图讯号至该讯号处理器，而且在步骤(C)中，该相对应措施为：该讯号处理器令该讯号放大器经由该反向放大器与该讯号处理器电耦接后，经由该反向放大器再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号并记录。
较佳地，在步骤(C)中，该相对应措施为：该讯号处理器对该心电图讯号进行反转处理，并记录经过反转处理的该心电图讯号。
较佳地，该心电图量测装置还包括一警示单元，且在步骤(C)中，该相对应措施为：该讯号处理器令该警示单元发出一警示讯息。
再者，本发明实现上述方法的一种心电图量测装置，与人体的左、右手接触以量测人体的一心电图，并包括两个电极、一讯号放大器及一讯号处理器。其中该两个电极分别用以接触人体的左、右手以取得一心脏电气讯号；该讯号放大器与该两个电极电耦接，以适当放大该两个电极取得的该心脏电气讯号并据以产生一心电图讯号；该讯号处理器与该讯号放大器电耦接，以接收该心电图讯号，且根据该心电图讯号，求得该心电图讯号的一基准线值、一极大值及一极小值，并判断该极大值减去该基准线值大于该基准线值减去该极小值时，取得该心电图讯号，且于判断该极大值减去该基准线值小于该基准线值减去该极小值时，执行一相对应措施。
较佳地，该讯号处理器是使用经验模态分析法求得该心电图讯号的该基准线值、该极大值及该极小值。
较佳地，该心电图量测装置还包括一个设在该两个电极与该讯号放大器之间的切换电路，且该相对应措施为：该讯号处理器控制该切换电路将该两个电极与该讯号放大器的两个输入端交换连接后，再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号并记录。
较佳地，该切换电路包括一第一切换开关及一第二切换开关，该第一切换开关具有一第一输入接点、一第二输入接点及一与该讯号放大器的一输入端电连接的输出接点，该第二切换开关具有一第一输入接点、一第二输入接点及一与该讯号放大器的另一输入端电连接的输出接点，且该两个电极其中之一与该第一切换开关的第一输入接点及该第二切换开关的第二输入接点电连接，该两个电极其中另一与该第二切换开关的第一输入接点及该第一切换开关的第二输入接点电连接，该第一及第二切换开关的该输出接点恒与该第一输入接点导接，直到该切换电路收到该讯号处理器的一控制讯号，该第一及第二切换开关的该输出接点改为与该第二输入接点导接，以将该两个电极与该讯号放大器的两个输入端交换连接。
较佳地，该心电图量测装置还包括设在该讯号放大器与该讯号处理器之间的一非反向放大器及一反向放大器，且该讯号放大器恒经由该非反向放大器与该讯号处理器电耦接，以经由该非反向放大器输出该心电图讯号至该讯号处理器，而该相对应措施为该讯号处理器令该讯号放大器改为经由该反向放大器与该讯号处理器电耦接，并经由该反向放大器再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号并记录。
较佳地，该相对应措施为该讯号处理器对该心电图讯号进行反转处理，并记录经过反转处理的该心电图讯号。
较佳地，该心电图量测装置还包括一警示单元，且该相对应措施为该讯号处理器令该警示单元发出一警示讯息。
较佳地，该心电图量测装置还包括一储存单元，且该讯号处理器将该心电图讯号记录于该储存单元。
本发明藉由心电图量测装置的讯号处理器自动根据心电图讯号的一基准线值、一极大值及一极小值，判断心电图讯号是否被反向，并自动执行相对应措施，将反向的心电图讯号调整回正向的讯号或发出警示讯息，使心电图量测装置能记录正确的心电图讯号，让使用者量测心电图时更为安全便利。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是现有的一种卡片式心电图量测装置的外观示意图；
图2是本发明心电图量测装置的第一较佳实施例的电路方块图；
图3是一心电图讯号的波形示意图；
图4是图3的心电图讯号的一局部放大图；
图5是本发明心电图量测方法的一较佳实施例的流程图；
图6是由图3的心电图讯号求得的一基准线值波形图；
图7是本发明心电图量测装置的第二较佳实施例的电路方块图；
图8是本发明心电图量测装置的第三较佳实施例的电路方块图；及
图9是本发明心电图量测装置的第四较佳实施例的电路方块图。
附图符号说明
具体实施方式
参见图2所示，本发明心电图量测装置用以与人体(使用者)的左、右手接触以量测人体的一心电图，其第一较佳实施例主要包括两个电极21、22，一与该两个电极21、22电耦接的讯号放大器23，一与讯号放大器23电耦接的讯号处理器24，及一与讯号处理器24电耦接的储存单元25。
且本实施例心电图量测装置是以第一导程(Lead1)方式来量测心脏的电气讯号，亦即两个电极21、22其中之一(电极21)做为正极且供人体的右手手指接触，其中另一(电极22)做为负极且供人体的左手手指接触，以通过手指感应心脏的电位变化，而取得一心脏电气讯号。
讯号放大器23与该两个电极21、22电耦接，以适当放大两个电极21、22取得的该心脏电气讯号，因此，当电极21、22被正确按压时，即使用者的右手指接触电极21(正极)，左手指接触电极22(负极)，讯号放大器23即会根据两个电极21、22分别输出的正、负心脏电气讯号，产生如图3所示的一具有正、负波形变化的心电图讯号。且如图4所示，将心电图讯号放大来看，可以观察到其中包含的所谓的PQRST波的振幅存在极大值(R波)远大于极小值(S波)的特性。
讯号处理器24接收讯号放大器23输出的心电图讯号，且为了确认心电图讯号是否为使用者遵照正确的量测方式，即使用者的右手指接触电极21(正极)，左手指接触电极22(负极)所测得，讯号处理器24会自动执行如图5所示的心电图量测流程。
首先，如图5的步骤S1，讯号处理器24根据收到的如图3所示的心电图讯号的片段，求得心电图讯号的一基准线值，如图6所示，以及一极大值和一极小值。且在本实施例中，讯号处理器24是使用以经验模态分析法(Empirical Mode Decomposition,EMD)为基础的希尔伯特─黄转换(Hilbert-Huang Transform,HHT)求得心电图讯号的基准线值、极大值及极小值，但并不以此为例，凡是能求得心电图讯号的基准线值、极大值及极小值的其它习知方法亦可应用于本实施例中。
接着，讯号处理器24执行图5的步骤S2，判断该极大值(正值)减去该基准线值是否大于该基准线值减去该极小值(绝对值)，若是，表示心电图讯号为正向，且是在电极21、22被正确按压的情况下产生的，因为如图3所示，在正确按压电极21、22的情况下所产生的心电图讯号中的极大值通常会远大于极小值。因此讯号处理器24取得该心电图讯号并将其记录于储存单元25中，即完成心电图量测流程。若否，则讯号处理器24执行图5的步骤S4，判断该极大值减去该基准线值是否小于该基准线值减去该极小值，若是，表示电极21、22被倒置，即使用者误将其右手指接触电极22(负极)，左手指接触电极21(正极)，导致讯号放大器输出的心电图讯号为反向(即反相180度)，以致其极大值小于极小值，则讯号处理器24会进行步骤S5，执行一相对应措施，以取得正确的心电图讯号。
而在本实施例中，讯号处理器24执行的相对应措施为以软件进行讯号处理方式，对该心电图讯号进行反转处理，使原本被反相180度的心电图讯号再反相180度，成为正确的心电图讯号并将其记录于储存单元25中，即完成心电图量测流程。
另外，为了执行该相对应措施以取得正确的心电图讯号，如图7所示，本发明心电图量测装置的第二较佳实施例与第一实施例不同处在于：心电图量测装置2还包括一个设在该两个电极21、22与讯号放大器23之间且受讯号处理器24控制的切换电路26，其在讯号处理器24执行该相对应措施之前，是恒令该两个电极21、22与讯号放大器23的两个输入端231、232对应电连接。
而当讯号处理器24需要执行步骤S5中的相对应措施时，讯号处理器24则控制切换电路26将该两个电极21、22与讯号放大器23的两个输入端231、232交换连接后，再次接收讯号放大器23根据该两个电极21、22取得的心脏电气讯号所产生的心电图讯号并记录。藉此，让电极21、22因倒置(使用者误将其右手指接触电极22(负极)，左手指接触电极21(正极))而测得的心脏电气讯号在输入讯号放大器23之前可以被接到讯号放大器23正确的输入端，使讯号放大器23输出正确的心电图讯号。
更确切地说，本实施例的切换电路26包括一第一切换开关261及一第二切换开关262。其中第一切换开关261具有一第一输入接点P1、一第二输入接点P2及一与讯号放大器23的一输入端231电连接的输出接点P3，第二切换开关262具有一第一输入接点P1、一第二输入接点P2及一与讯号放大器23的另一输入端232电连接的输出接点P3。且电极21与第一切换开关261的第一输入接点P1及第二切换开关262的第二输入接点P2电连接，电极22与第二切换开关262的第一输入接点P1及第一切换开关261的第二输入接点P2电连接。
而且在讯号处理器24执行该相对应措施之前，即该两个电极21、22没有被倒置时，第一及第二切换开关261、262的输出接点P3恒与第一输入接点P1导接，使该两个电极21、22分别与讯号放大器23的两个输入端231、232对应电连接，而当讯号处理器24需要执行该相对应措施时，即该两个电极21、22被倒置时，讯号处理器24会发出一控制讯号给切换电路26，使根据该控制讯号，控制第一及第二切换开关261、262的输出接点P3改为与第二输入接点P2导接，使电极21改为与讯号放大器23的输入端232电连接，而电极22改为与讯号放大器23的输入端231电连接，让电极21、22输出的心脏电气讯号可以被接到讯号放大器23正确的输入端。
此外，为了执行该相对应措施以取得正确的心电图讯号，如图8所示，本发明心电图量测装置的第三较佳实施例与第一实施例不同处在于：心电图量测装置2还包括设在讯号放大器23与讯号处理器24之间的一非反向放大器27、一反向放大器28，以及一设在讯号放大器23与非反向放大器27及反向放大器28之间，并受讯号处理器24控制的开关29，且非反向放大器27及反向放大器28的输出端与讯号处理器24电连接。
在讯号处理器24执行该相对应措施之前，即该两个电极21、22没有被倒置时，讯号处理器24令开关29恒导接讯号放大器23与非反向放大器27，使经由非反向放大器27输出心电图讯号至讯号处理器24；而当讯号处理器24需要执行该相对应措施时，即该两个电极21、22被倒置时，讯号处理器24令开关29改为导接讯号放大器23与反向放大器28，使讯号放大器23输出的心电图讯号经由反向放大器28反相后再输出至讯号处理器24，则可将原先因为电极21、22倒置所产生的反相的心电图讯号，经由反相放大器28反相后成为正确的心电图讯号，再将其记录于储存单元25中，即完成心电图量测流程。
当然，开关29亦可被内建或整合在讯号放大器23中，并由讯号处理器24控制讯号放大器27与非反向放大器或反向放大器28电连接。
又或者，如图9所示，为了执行该相对应措施以取得正确的心电图讯号，本发明心电图量测装置的第四较佳实施例与第一实施例不同处在于：心电图量测装置2还包括一与讯号处理器24电耦接的警示单元30，例如一警示灯或一蜂鸣器。则当讯号处理器24需要执行该相对应措施时，即该两个电极21、22被倒置时，讯号处理器24即令警示单元30发出一警示讯息，例如令警示灯闪烁或令蜂鸣器发出声响等，以提醒使用者该两个电极21、22是处于被倒置的情况。
而在步骤S4中，若判断结果为否，表示心电图讯号无法被判别为正向或反向，则讯号处理器24会记录该心电图讯号，并且例如通过警示单元30指示使用者将电极21、22倒置后，再次测量电极21、22倒置后使用者的心电图讯号并记录，以供后续由人工对所记录的两个心电图讯号进行判读。
综上所述，上述实施例中的讯号处理器24自动根据心电图讯号的一基准线值、一极大值及一极小值，判断心电图讯号是否被反向，并自动执行相对应措施，将反向的心电图讯号调整回正向的讯号或发出警示讯息，使心电图量测装置能记录正确的心电图讯号，让使用者量测心电图时更为安全便利，确实达到本发明的功效与目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明的权利要求及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (14)

1.一种心电图量测方法，应用于一心电图量测装置，该心电图量测装置具有两个分别用以接触人体左、右手以取得一心脏电气讯号的电极、一与该两个电极电耦接，以适当放大该两个电极取得的该心脏电气讯号并据以产生一心电图讯号的讯号放大器，以及一与该讯号放大器电耦接，以接收该心电图讯号的讯号处理器，该方法包括：
(A)该讯号处理器根据该心电图讯号，求得该心电图讯号的一基准线值、一极大值及一极小值；
(B)该讯号处理器判断该极大值减去该基准线值大于该基准线值减去该极小值时，取得该心电图讯号；及
(C)该讯号处理器判断该极大值减去该基准线值小于该基准线值减去该极小值时，执行一相对应措施，以取得正确的心电图讯号。
2.如权利要求1所述的心电图量测方法，在步骤(A)中，该讯号处理器是使用经验模态分析法求得该心电图讯号的该基准线值、该极大值及该极小值。
3.如权利要求1或2所述的心电图量测方法，其中该心电图量测装置还包括一个设在该两个电极与该讯号放大器之间的切换电路，且在步骤(C)中，该相对应措施为该讯号处理器控制该切换电路将该两个电极与该讯号放大器的两个输入端交换连接后，再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号。
4.如权利要求1或2所述的心电图量测方法，其中该心电图量测装置还包括设在该讯号放大器与该讯号处理器之间的一非反向放大器及一反向放大器，且在执行步骤(A)之前，该讯号放大器是经由该非反向放大器与该讯号处理器电耦接，以经由该非反向放大器输出该心电图讯号至该讯号处理器，而且在步骤(C)中，该相对应措施为该讯号处理器令该讯号放大器经由该反向放大器与该讯号处理器电耦接后，经由该反向放大器再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号。
5.如权利要求1或2所述的心电图量测方法，在步骤(C)中，该相对应措施为该讯号处理器对该心电图讯号进行反转处理，并记录经过反转处理的该心电图讯号。
6.如权利要求1或2所述的心电图量测方法，其中该心电图量测装置还包括一警示单元，且在步骤(C)中，该相对应措施为该讯号处理器令该警示单元发出一警示讯息。
7.一种心电图量测装置，与人体的左、右手接触以量测人体的一心电图，并包括：
两个电极，其分别用以接触人体的左、右手以取得一心脏电气讯号；
一讯号放大器，与该两个电极电耦接，以适当放大该两个电极取得的该心脏电气讯号并据以产生一心电图讯号；及
一讯号处理器，与该讯号放大器电耦接，以接收该心电图讯号，且根据该心电图讯号，求得该心电图讯号的一基准线值、一极大值及一极小值，并判断该极大值减去该基准线值大于该基准线值减去该极小值时，取得该心电图讯号，且于判断该极大值减去该基准线值小于该基准线值减去该极小值时，执行一相对应措施，以取得正确的心电图讯号并记录。
8.如权利要求7所述的心电图量测装置，其中该讯号处理器是使用经验模态分析法求得该心电图讯号的该基准线值、该极大值及该极小值。
9.如权利要求7所述的心电图量测装置，还包括一个设在该两个电极与该讯号放大器之间的切换电路，且该相对应措施为该讯号处理器控制该切换电路将该两个电极与该讯号放大器的两个输入端交换连接后，再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号并记录。
10.如权利要求9所述的心电图量测装置，其中该切换电路包括一第一切换开关及一第二切换开关，该第一切换开关具有一第一输入接点、一第二输入接点及一与该讯号放大器的一输入端电连接的输出接点，该第二切换开关具有一第一输入接点、一第二输入接点及一与该讯号放大器的另一输入端电连接的输出接点，且该两个电极其中之一与该第一切换开关的第一输入接点及该第二切换开关的第二输入接点电连接，该两个电极其中另一与该第二切换开关的第一输入接点及该第一切换开关的第二输入接点电连接，该第一及第二切换开关的该输出接点恒与该第一输入接点导接，直到该切换电路收到该讯号处理器的一控制讯号，该第一及第二切换开关的该输出接点改为与该第二输入接点导接，以将该两个电极与该讯号放大器的两个输入端交换连接。
11.如权利要求7所述的心电图量测装置，还包括设在该讯号放大器与该讯号处理器之间的一非反向放大器及一反向放大器，且该讯号放大器恒经由该非反向放大器与该讯号处理器电耦接，以经由该非反向放大器输出该心电图讯号至该讯号处理器；而该相对应措施为该讯号处理器令该讯号放大器改为经由该反向放大器与该讯号处理器电耦接，并经由该反向放大器再次接收该讯号放大器根据该两个电极取得的该心脏电气讯号所产生的该心电图讯号并记录。
12.如权利要求7所述的心电图量测装置，其中该相对应措施为该讯号处理器对该心电图讯号进行反转处理，并记录经过反转处理的该心电图讯号。
13.如权利要求7所述的心电图量测装置，还包括一警示单元，且该相对应措施为该讯号处理器令该警示单元发出一警示讯息。
14.如权利要求7至13其中任一所述的心电图量测装置，还包括一储存单元，且该讯号处理器将该心电图讯号记录于该储存单元。
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