CN105997027A - 一种可穿戴远程心电监护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴远程心电监护系统，所述一种可穿戴远程心电监护系统，包括设备主体，设备主体上设有显示屏幕、微处理器、采集传感器、实时监测模块、数据交互模块、异常报警模块、应急求助模块、4G无线通讯模块、卫星定位模块，本发明的设备主体为智能手环，便于携带，可实时获取看护人员的心电数据、血氧数据、血压数据和定位数据，并基于传感器技术获取和4G技术传输心电数据，效率高和精度高，节省设备，实时监测技术和定位模块可对异常数据数据进行即时提醒或报警定位；本发明将快速心电图检测技术应用到远程医疗领域中来，使得医院为患者的远程保健服务成为可能。工业化的整体装置轻小灵巧、佩戴方便，可长期使用，并且成本较低。

Description

一种可穿戴远程心电监护系统

技术领域

本发明涉及一种心电监护领域，具体是一种可穿戴远程心电监护系统。

背景技术

随着生活水平的逐步提高，人们对健康状况的逐步重视，各种健康监测产品应运而生。不规则的生活方式和日渐加大的竞争压力让很多人一直生存在亚健康状态，各种疾病的慢性潜伏导致生活质量的下降。我国是具有传统医学的国家，中医在健康方面一直提倡的是三分治七分养，中医认为血为人之本，心主血脉，心脏搏动把血液排入血管而形成脉搏。心脏的搏动和血液在血管中的运行均由宗气所推动。血液循行于脉管之中，除了心脏的主导作用外，还必须有各脏器的协调配合。肺朝百脉，即是循行于全身的血脉均汇于肺，且肺主气，通过肺气的敷布，血液才能布散全身；脾胃为气血生化之源，脾主统血，血液的循行有赖于脾气的统摄；肝藏血，肝主疏泄，有调节血量的作用；肾藏精，精化气，是人体阳气的根本，各脏腑功能活动的动力；而且精可化生血，是生成血液的物质基础之一。故脉象的形成与五脏功能活动有关，而且五脏与六腑相表里，脉象的变化也可反映六腑的变化。

目前，心血管已经成为危害人类健康的最主要疾病之一，据统计世界上每年有几百万人死于心血管疾病，因此研究这种疾病的预防、诊断和治疗成为了医学界的重要课题。可穿戴心电技术是指在人们日常穿戴的衣物中以不影响穿着舒适性的方式嵌入心电采集系统，使其在自然状态下能够随时随地地获取心电数据，是对人体心电进行实时监护的有效方法。但是人体经常处于运动状态，运动心电信号受到的干扰较大，难以正确处理和评估。虽然目前已经出现了一些心电监护产品，但这些产品不能实现长时间的实时监控，并且都不适合用于运动心电监护。此外，大多数现有的远程心电监护系统还有一个共同的不足，就是没有独立的自动判病和报警功能，需要患者在感觉不适时手动记录或者发送心电数据，再由医生诊断后做出处置。但是，有些心律失常并不伴随明显的身体不适，患者可能因疏忽而耽误救治的时机。患者最需要的就是在发生心律失常时能立刻得到提醒，根据病情采取相应的措施，及时控制病情的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可穿戴远程心电监护系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可穿戴远程心电监护系统，包括设备主体，设备主体上设有显示屏幕、微处理器、采集传感器、实时监测模块、数据交互模块、异常报警模块、应急求助模块、无线通讯模块、卫星定位模块、电源管理模块。

作为本发明进一步的方案：所述设备主体外型是智能手环。

作为本发明进一步的方案：所述采集传感器是滤波型脉冲超声传感器。

作为本发明进一步的方案：所述实时监测模块包括血氧检测装置、柔性皮肤电极、手指压取仿真装置和动态脉搏波速装置。

作为本发明进一步的方案：所述数据交换模块是基于CPCI总线的高速大容量数据交换模块。

作为本发明进一步的方案：所述无线通讯模块可通过4G、WIFI和蓝牙方式将采集监测的数据无线传输至智能移动设备中。

作为本发明进一步的方案：所述异常报警模块包括延时电路、信号累积电路、比较电路、报警延时电路、蜂鸣器报警控制电路、蜂鸣器作用切换电路、放大电路和报警输出电路。

作为本发明进一步的方案：所述应急求助模块包括微型电机、弱电板接口、触发按键、灯带和外部数据接口。

作为本发明进一步的方案：所述卫星定位模块为GSM+GPS+BD型定位模块，并与GPS卫星保持连线并实时将当前位置的经纬度数据传输给所述微处理器并与预设好的经纬度数据进行配对。

本发明中的血氧检测装置是一种基于nRF9E5的无线环形血氧检测装置，从人体采集的血氧模拟信号经nRF9E5内置的A/D转换为数字信号，A/D模拟转换器有四个模拟输入和一个基准电压输入端，模拟输入端的选择是由ADC_CONFIG寄存器的CHSEL来选择的，而控制A/D采样和无线通讯的程序代码是从偏外存储器装载，当程序装载完后共8051调用，8051微控制器以25Hz的频率控制两束光的转换，并以相同的频率进行A/D采样，通过SPI配置片内nRF905的频率、功率、地址码等，将采集数据打包经SPI口送往nRF905。

本发明中的柔性皮肤电极具有镂空的蛇形连接的金属网格形状，其下方具有与金属网格相同大小的柔性基底层；所述的柔性皮肤电极材料可以选自金、铂、镍、银、铜、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种的组合。所述的金属网格周期长度为10-150um，蛇形连接线的宽度为10-50um。所述的柔性基底层可以选自聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯,聚乙烯醇、氯乙烯、聚乙烯中的一种或多种的组合。所述的信号采集电路，对来自皮肤电极的信号进行滤波、放大、数模转换，获得有效的心电信号；无线信号发射电路，对有效的心电信号进行压缩、编码，采用某种通信方式对外发射；心电信号接收器，接收心电信号并进行显示。

本发明中滤波型脉冲超声传感器具体是脉冲超声激发/接收电路,由激发电路和接收电路两大部分组成。激发电路包括多谐振荡电路、场效应管驱动电路、充放电电路及电源电路；接收电路包括输入保护电路、放大电路、滤波电路及电源电路等。激发电路的功能是在外接的磁致伸缩式超声传感器上施加高压脉冲,产生脉冲磁场,进而在磁致伸缩丝中激发出脉冲超声波；接收电路的功能是对磁致伸缩式传感器输出的微弱感应电动势进行调理输出,并抑制激发时施加于传感器的高压激发脉冲,保护放大电路。

本发明中的交换数据模块为基于CPCI总线的高速大容量通用信号处理机，提供了14个DMA传输通道,内核运算与数据传输可以并行运行,互不干扰。内部平衡的运算/存储结构使其持续的1024点复数FFT能力超过60000次/s,远大于PowerPC系列MPC7410的26053次/s，更适合高数据流动的连续实时信号处理；系统主要由4个DSP节点和2个FPGA节点组成。其中4个DSP节点用于信号处理运算,2个FP2GA节点主要完成处理板的数据输入输出和信号协处理。DSP节点之间利用TS201提供的全双工Link口两两互连。每个DSP节点还提供一个Link口与FPGA1相连,增强了数据流动的灵活性。Link口的最高工作时钟可达500MHz,采用DDR(Dou2bledatarate)技术,使DSP节点间的双向数据传输速率高达1GB/s；DSP1与FPGA1,DSP4与FPGA2均利用64bit数据总线相接,配合少量的地址线和控制线,实现了FPGA在DSP外部存储器寻址空间的映射。

本发明的无线通讯模块是低功耗150MbpsUSB无线射频传输装置，兼容BluetoothV2.1+EDR/Bluetooth3.0/3.0+HS/4.0，支持IEEE802.11B/G/N标准，可以与其它符合该标准的无线设备互相联通，支持最新的64/128位WEP数据加密，支持WPA-PSK/WPA2-PSK，WPA/WPA2安全机制，以适应不同的工作环境，可实现无线联网和蓝牙接入，方便、安全地接入无线网络进行手表监测数据的实时传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的设备主体为智能手环，便于携带，可实时获取看护人员的心电数据和定位数据，并基于传感器技术获取和4G技术传输心电数据，效率高和精度高，节省设备，实时监测技术和定位模块可对异常数据数据进行即时提醒或报警定位。也可实时监测反应周边的环境数据。

附图说明

图1为本发明的工作原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实例，而不是全部的实例。

如图1所示，一种可穿戴远程心电监护系统，包括设备主体，设备主体上设有显示屏幕、微处理器、采集传感器、实时监测模块、数据交互模块、异常报警模块、应急求助模块、无线通讯模块、卫星定位模块、电源管理模块；所述设备主体外型是智能手环；所述采集传感器是滤波型脉冲超声传感器；所述实时监测模块包括血氧检测装置、柔性皮肤电极、手指压取仿真装置和动态脉搏波速装置；所述数据交换模块是基于CPCI总线的高速大容量数据交换模块；所述无线通讯模块可通过4G、WIFI和蓝牙方式将采集监测的数据无线传输至智能移动设备中；所述异常报警模块包括延时电路、信号累积电路、比较电路、报警延时电路、蜂鸣器报警控制电路、蜂鸣器作用切换电路、放大电路和报警输出电路；所述应急求助模块包括微型电机、弱电板接口、触发按键、灯带和外部数据接口；所述卫星定位模块为GSM+GPS+BD型定位模块，并与GPS卫星保持连线并实时将当前位置的经纬度数据传输给所述微处理器并与预设好的经纬度数据进行配对，在无遮挡的开阔地区，其定位精度能达到10m左右，即使在建筑秘籍的诚实中心，其定位精度可保持子啊50m以内。

在使用时，本发明中的微处理器通过电路与显示屏幕、采集传感器、实时监测模块、数据交互模块、异常报警模块、应急求助模块、无线通讯模块、卫星定位模块、电源管理模块连接并进行控制，采集传感器和实时监测模块承担着人体血氧状态、血压状态及心电数据采集和实时监测，其中柔性皮肤电极的工作原理，心脏本身的生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液，反映到身体表面上来，使身体各部位在每一心动周期中也都发生有规律的电变化活动。当把上述无线可穿戴心电检测装置的柔性皮肤电极贴在人体表面的一定部位时，两个或多个柔性皮肤电极能够输出因心脏活动产生的完整性好、失真小、基线稳定、振幅适中的电势差，在信号采集电路中，柔性皮肤电极输出的心电信号经滤波电路将背景噪声信号滤掉，然后经放大电路将信号放大送到模数转换电路和无线信号发射电路。无线信号发射电路进行压缩、编码，与心电信号接收器以无线蓝牙发射技术进行无线通信，将心电图在接收器上显示出来。两者之间的通信还可以采用GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)、GSM(Global Systemof Mobile communication，全球移动通讯系统)、WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网络)、电视通信网络或其他远程通讯网络；显示屏幕可以随时查看自己的血氧状态、血压状态及脉搏状态，屏幕包括液晶显示和小键盘两部分，液晶选用了i²c总线的串行接口液晶模块，利用MSP430的通用I/O口模拟i²c总线时序进行控制，显示各种统计信息(心率、各种异常心电信号数量等)、分级报警信息以及相应的处置方法代号，键盘则利用MSP430通用I/O口的中断功能实现，供还患者就在必要时控制手动报警或发送心电数据，MSP430集成两个UART/SPI可选串行接口，常规监护时，使用其中一个SPI接口控制无线通讯模块模块，当需要测量患者位置时，将SPI接口切换为UART接口，对卫星定位模块进行控制，测量完毕后再切回SPI接口，当需要向医院监护中心报警或发送存储心电时，先利用AT指令控制无线通讯模块与CMCC的GPRS服务器建立点对点协议PPP的连接，再经过链路控制协议LCP、密码认证协议PAP和网际控制协议IPCP三个层面上的协商后，获取一个动态IP地址，即完成网际协议IP的连接建立，然后就可以在用用层使用TCP向预先设置的监护中心IP地址发送心电或位置数据；电池管理模块收到微处理器传递来的指令，实时监测的锂电池组的：运行状态，总电压、总电流、环境温度、单体电压、单体内阻、单体电池负极温度、软连接条压降、电压均衡度、电池组容量、放电可持续时间，自动维护功能：在锂电池处于浮充状态时自动巡检各单体电池电压，并针对低于设定浮充电压的电池(长期欠充)进行阶段性补充充电，并对过充电池进行单体放电以解除过充状态；对已经硫化的电池进行小电流脉冲除硫活化；当数据异常时，异常报警模块被激活，相应的应急求助模块、无线通讯模块和卫星定位模块也被相互启动，在无遮挡的开阔地区，其定位精度能达到10m左右，即使在建筑秘籍的诚实中心，其定位精度可保持在50m以内。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，包括设备主体，设备主体上设有显示屏幕、微处理器、采集传感器、实时监测模块、数据交互模块、异常报警模块、应急求助模块、无线通讯模块、卫星定位模块、电源管理模块。

2.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述设备主体外型是智能手环。

3.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述采集传感器是滤波型脉冲超声传感器。

4.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述实时监测模块包括血氧检测装置、柔性皮肤电极、手指压取仿真装置和动态脉搏波速装置。

5.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述数据交换模块是基于CPCI总线的高速大容量数据交换模块。

6.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述无线通讯模块可通过4G、WIFI和蓝牙方式将采集监测的数据无线传输至智能移动设备中。

7.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述异常报警模块包括延时电路、信号累积电路、比较电路、报警延时电路、蜂鸣器报警控制电路、蜂鸣器作用切换电路、放大电路和报警输出电路。

8.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述应急求助模块包括微型电机、弱电板接口、触发按键、灯带和外部数据接口。

9.根据权利要求1所述的可穿戴远程心电监护系统，其特征在于，所述卫星定位模块为GSM+GPS+BD型定位模块，并与GPS卫星保持连线并实时将当前位置的经纬度数据传输给所述微处理器并与预设好的经纬度数据进行配对。