CN106669038A - 穿戴式除颤仪及其除颤方法、穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种穿戴式除颤仪及其除颤方法、穿戴设备，其中该穿戴式除颤仪包括心电监护模块、除颤模块以及控制模块；所述心电监护模块包括采集心电信号的第一电极；所述除颤模块包括第二电极以及与第二电极相连的高压产生部；所述控制模块接收第一电极采集的心电信号，并判断心电信号是否为异常信号，若是，则检测心电信号是否存在R波；若检测到R波，则产生选择性除颤消息；若未检测到R波，则控制高压产生部输出能量至第二电极。本申请可不分场合和时间，有效对突发的严重心律失常用户进行早期除颤救护，提高用户的生存率，且穿戴式携带方便。

Description

穿戴式除颤仪及其除颤方法、穿戴设备

技术领域

本申请涉及医护设备领域，具体而言，涉及一种穿戴式除颤仪及其除颤方法、穿戴设备。

背景技术

随着穿戴式的心电监护类产品的普及，心脏病用户在非医疗环境下，如果通过穿戴式的心电监护类产品监测到比较严重的心律失常的状态(例如室颤、室速等)，则会发送求助信号以获得救护。但是，在等待救护人员到达的期间如果不进行相应的急救措施，往往会耽误及时的抢救时间。

目前，通过可穿戴除颤仪可实现对用户进行早期的除颤抢救。早期电除颤成功与否与发病最数分钟的时间密切相关，用户的生存率随着发病的时间延迟而被降低，如何及时早期除颤以提高用户的生存率已成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种穿戴式除颤仪及其除颤方法、穿戴设备，以解决现有技术中存在的早期除颤不及时而导致的降低用户生存率的问题。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

根据本申请的第一方面，提供一种穿戴式除颤仪，设置于穿戴设备上，该穿戴式除颤仪包括心电监护模块、除颤模块以及控制模块；

所述心电监护模块包括第一电极；

所述除颤模块包括第二电极以及与所述第二电极相连的高压产生部；

所述控制模块接收所述第一电极采集的心电信号，并判断所述心电信号是否为异常信号，若是，则检测所述心电信号是否存在R波；

若检测到R波，则产生选择性除颤消息；

若未检测到R波，则控制所述高压产生部输出能量至第二电极。

根据本申请的第二方面，提供一种适用于上述除颤仪的除颤方法，包括以下步骤：

通过第一电极采集心电信号；

通过所述控制模块判断所述心电信号是否为异常信号，若是，则检测所述心电信号是否存在R波；

若检测到R波，则产生选择性除颤消息；

若未检测到R波，则控制所述高压产生部输出能量至第二电极。

根据本申请的第三方面，提供一种穿戴设备，所述穿戴设备包括上述穿戴式除颤仪，并执行上述除颤方法。

本申请的有益效果：本申请通过穿戴式的心电监护模块及除颤模块的联动方式，并根据R波的检测结果匹配相应的除颤方式，可不分场合和时间，有效对突发的严重心律失常用户进行早期及时除颤救护，提高用户的生存率。且穿戴式的设计方便携带。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的穿戴式除颤仪的结构示意图；

图2是本申请一示例性实施例示出的穿戴式除颤仪的工作流程图；

图3是本申请一示例性实施例示出的心电监护模块的结构示意图；

图4是本申请一示例性实施例示出的穿戴式除颤模块的结构示意图；

图5是本申请一示例性实施例示出的能量释放控制部的结构示意图；

图6是本申请又一示例性实施例示出的穿戴式除颤仪的结构示意图；

图7是本申请又一示例性实施例示出的安全防护模块的结构示意图；

图8是本申请又一示例性实施例示出的除颤方法流程图；

图9是本申请又一示例性实施例示出的穿戴设备的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

参见图1和图2，本实施例的一种穿戴式除颤仪，该穿戴式除颤仪可设置于穿戴设备上，增加使用的便捷性。具体地，该穿戴式除颤仪包括心电监护模块1、除颤模块2以及控制模块3。

其中，心电监护模块1包括采集心电信号的第一电极11。除颤模块2包括第二电极21以及与该第二电极21相连的高压产生部22。控制模块3接收所述第一电极11采集的心电信号，并判断所述心电信号是否为异常信号，若是，则检测所述心电信号是否存在R波；

若检测到R波，则产生选择性除颤消息，例如弹出设有“请选择是否进行除颤”的对话框；

若未检测到R波，则控制所述高压产生部22输出能量至第二电极21。

其中，控制模块3可为处理器，例如计算机的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ARM(Advanced RISC Machine，微处理器)等器件。

控制模块3可利用心电分析算法，例如基于小波变换的心电信号滤波算法、心电波形识别模块算法等现有的心电分析算法，来分析心电信号是否为异常信号。

异常信号为根据心电分析处理算法得到的心律失常类型，当心电信号跟设定的需要除颤的心律失常类型相匹配时，则表示该心电信号处于严重心律失常状态。严重心律失常状态包括选择性病变状态(例如房颤、房扑、室上性心动过速、室性心动过速等)和紧急性病变状态(例如室颤、室扑)。

若为选择性病变状态，心电信号能够检测出R波，则可根据R波的位置启动除颤仪进行除颤，即根据心电信号中的QRS波的位置，判断为心室绝对不应期还是相对不应期。若在控制模块3产生选择性除颤消息后，需要进行除颤，则在心室绝对不应期控制高压产生部22输出能量(例如高压产生部22首次输入至第二电极21的能量在150J左右)至第二电极21。

若为紧急性病变状态，心电信号无法检测出R波，启动除颤仪进行除颤，即控制高压产生部22输出能量至第二电极21。高压产生部22首次输入至第二电极21的能量建议在200J左右，若心电信号依旧为严重心律失常信号，可逐渐加大输入至第二电极21的能量，并且控制模块3可发送求救信号进行警示。

除颤启动后，预设时间段(例如5s)后，若控制模块3判断心电信号恢复成有效心律信号(即非异常信号)，则显示除颤成功(例如，通过控制模块3弹出对话框的方式)；否则，再次启动除颤。

本申请中，有效心律信号为非设定的需要除颤的心律失常状态。

控制模块3会保存除颤前后的ECG(electrocardiogram，心电图)信号，以供后续参考。

第一电极11可采用纺织电极或橡胶电极(即低阻值电极)。第一电极11的设置位置可根据实际情况选择，本实施例将第一电极11内置在穿戴设备上，以方便使用和携带，且不会影响穿戴设备的美观，并能够通过穿戴设备来对第一电极11进行固定。当然，第一电极11也可选择其它的设置方式，例如，通过粘贴件粘贴在穿戴设备上。

第一电极11和第二电极21可复用或单独分开。在第一电极11和第二电极21复用时，两者共用同一电极板。

具体地，当电极板作为采集心电信号的第一电极11使用时，断开电极板与高压产生部22的连接，将电极板连接至控制模块3；

当电极板作为释放能量的第二电极21使用时，连接电极板与高压产生部22。

本实施例的电极分为两组，分别是除颤电极(即第二电极)和监护电极(即第一电极)，即第一电极11和第二电极21是单独设置的。

除颤电极接触面积需要大一些，有利于减少接触阻抗(在除颤使用时，除颤电极上设有导电膏涂层)，有利于能量导入用户体内，贯穿心脏，防止除颤电极面积过小，其输出的能量停留在用户体表，对用户造成伤害。而一般非除颤状态时(也是经常性的状态)使用监护导联来观察心电信号，监护电极的接触面积不宜过大，否则容易引入干扰，得到的心电信号质量较差。即为了更好地进行除颤，第二电极21的面积大于第一电极11的面积大小。

为形成监护导联回路，本实施例的第一电极11为两个。而为进行双向波除颤，以提高除颤成功率，本实施例的第二电极21至少两个，且至少两个第二电极21之间是串联连接的。

参见图3，本实施例中，心电监控模块还包括前端ADC12(analog to digitalconverter，模数转换器)和信号处理单元13，第一电极11经前端ADC12连接至信号处理单元13，信号处理单元13电连接至控制模块3。其中，信号处理单元13可为处理器，例如计算机的CPU、ARM等。

第一电极11采集心电信号，并将该心电信号输入至前端ADC12，前端ADC12将第一电极11采集的模拟的心电信号转换为数字信号，再发送至信号处理单元13，由信号处理单元13对该心电信号进行处理后发送至控制模块3进行后续分析。

信号处理单元13可对心电信号进行放大、滤波等处理，实现对较小的心电信号的处理，以利于控制模块3进行后续的分析处理。其中，本申请的心电信号为ECG信号。

进一步地，心电监护模块1还包括与信号处理单元13电连接的本地存储模块14或无线通讯模块15。

当设置本地存储模块14时，信号处理单元13会将处理后的心电数据发送至本地存储模块14进行存储，以实现对心电数据的保存。

当设置无线通讯模块15时，信号处理单元13将处理后的心电数据通过无线通讯模块转发至其他处理器，由该其他处理器对心电数据进行分析。

参见图4，除颤模块2还包括在高压产生部22和第二电极21之间的能量释放控制部23，即该能量释放控制部23设置在高压产生部22和至少两个串联的第二电极21之间，所述高压产生部22、能量释放控制部23和至少两个串联的第二电极21串联成一回路。

该能量释放控制部23用于控制高压产生部22与第二电极21的连接与断开，从而控制高压产生部22是否输入能量至第二电极21并控制高压产生部22输入至第二电极21电流的方向。

具体地，参见图5，能量释放控制部23与高压产生部22之间还连接有安全控制开关231，该安全控制开关231电连接至控制模块3，根据R波的检测结果，控制所述安全控制开关231的导通与关闭，以使得高压产生部22将能量输入第二电极21。又参见图5，能量释放控制部23进一步包括第一切换开关232以及串联的第二切换开关233和反向器234，该第一切换开关232一端连接高压产生部22，另一端连接串联后的第二电极21的一端。第一切换开关232的两端并联连接有所述串联的第二切换开关233和反向器234。

其中，反向器234用于对加载在两个串联的第二电极21上的电压进行反向。该反向器234可选择常规的电压反向电路。

可选地，第一切换开关232和第二切换开关233为通过电信号控制的电开关，例如继电器，以实现对第二电极21的自动控制。

本实施例中，安全切换开关231、第一切换开关232、第二切换开关233均与控制模块3电连接，以通过控制模块3发出控制信号自动控制安全控制开关231、第一切换开关232与第二切换开关233的开启/关闭状态。以设置两个第二电极21为例进行说明，本实施例通过控制模块3对第一切换开关232和第二切换开关233的控制，实现双向波除颤，即输入至两个第二电极21的电流为双向的，以实现更好地除颤，提高首次除颤的成功率，且能量小，符合可穿戴物方便携带的要求。

控制安全控制开关231导通后，控制模块3发送控制信号至第一切换开关232和第二切换开关233，控制第一切换开关232和第二切换开关233按照预设时间间隔(例如5s)轮流导通，例如，控制模块3首先发送控制第一切换开关232导通、第二切换开关233截止的信号；5s后，控制模块3发送控制第一切换开关232截止、第二切换开关233导通的信号；再过5s，控制模块3发送控制第一切换开关232导通、第二切换开关233截止的信号；如此轮流。

假设第一切换开关232导通、第二切换开关233截止时，加载在两个串联的第二电极21上的电压称作第一电压，在第一切换开关232截止、第二切换开关233导通时，加载在两个串联的第二电极21上的电压称作第二电压。由于在第一切换开关232截止、第二切换开关233导通时，反向器234会将加载到两个串联的第二电极21上的电压进行反向，故第一电压和第二电压的方向是相反的，从而在两个第二电极21之间形成双向的除颤电流。

又参见图4，高压产生部22包括移动电源221、以及连接该移动电源221的变压器222。变压器222对移动电源221的电压进行抬升，达到KV级别的电压大小，再通过第二电极21板释放能量，利用足够大的电流进行除颤。

参见图6和图7，本实施例的除颤仪进一步包括与控制模块3和安全控制开关231均相连的安全防护模块4，以防止由于设备故障或者接触阻抗过大，无法进行除颤。

在一些例子中，安全防护模块4包括用以检测所述高压产生部22输出电压的电压检测单元41和用以检测所述高压产生部22输出电流的电流检测单元42中的一个。在另一些例子中，安全防护模块4同时包括电压检测单元41和电流检测单元42，以实现双重检测保护的目的。

控制模块3接收自电压检测单元41的电压信号或电流检测单元42的电流信号并进行判断，当电压信号小于预设的电压阈值或电流信号小于预设的电流阈值时，控制模块3输出截止信号至安全控制开关231。

电压阈值和电流阈值可根据实际情况进行设定。可选地，电压阈值为1KV，电流阈值为10mA。

本实施例的除颤仪还包括与所述控制模块3相连接的报警模块5，当控制模块3判断电压信号小于预设的电压阈值或者电流信号的峰值电流小于预设的电流阈值时，或者在进行除颤后，控制模块判断第一电极11实时采集的心电数据为有效心律信号时，控制模块3输出报警信号至报警模块5。

报警模块5可选择声音提示或声光提示，以更加明显地进行警示。

参见图8，本申请提供一种适用于上述除颤仪的除颤方法，包括以下步骤：

S101、通过第一电极11采集心电信号。其中，第一电极11可为纺织电极或橡胶电极，其内置于穿戴设备。

S102、通过所述控制模块3判断所述心电信号是否为异常信号，若是，则检测所述心电信号是否存在R波，若检测到R波，则进入步骤S103；若未检测到R波，则进入步骤S104。

其中，控制模块3是通过心电分析算法对心电信号进行分析，进而判断出心电信号是否为异常信号。该心电分析算法可选择相关技术中常规的心电分析算法，例如基于小波变换的心电信号滤波算法、心电波形识别模块算法等。

S103、所述控制模块产生选择性除颤消息。

S104、控制所述高压产生部22输出能量至第二电极21。

步骤S103和步骤S104中，高压产生部22输入至第二电极21的电流为双向波，以实现更好地除颤，提高首次除颤的成功率，且能量小，符合可穿戴设备方便携带的要求。

步骤S103和步骤S104中，控制高压产生部22输出能量至第二电极21具体包括：控制连接在高压产生部22和第二电极21之间的能量释放控制部23导通，以接通高压产生部22和第二电极21之间的通电线路，可方便、灵活地控制是否进行除颤。

本申请中，在高压产生部22和第二电极21之间设安全控制开关231，当需要通过第二电极21释放能量进行除颤时，开启该安全控制开关231，以接通高压产生部22和第二电极21之间的通电线路。在不需要除颤时，关闭该安全控制开关231即可。

可选地，当需要通过第二电极21释放能量进行除颤时，控制模块3输出控制安全控制开关231开启的信号，来控制接通高压产生部22和第二电极21之间的通电线路。此时，安全控制开关231选择为可由信号控制其开启/关闭的电子开关，例如，继电器。在不需要除颤时，控制模块3输出控制安全控制开关231关闭的信号即可。

本申请的除颤方法还包括：在高压产生部22输出能量至第二电极21预设时间后，控制模块3判断心电信号是否恢复至有效心律信号，若是，则显示除颤成功(例如，通过控制模块3弹出对话框的方式显示除颤成功信息)；否则，再次进行除颤。

进一步地，控制模块3连接有安全防护模块4，以以防止所述穿戴式除颤仪故障或者第二电极的接触阻抗过大无法除颤。

在本申请中，通过安全防护模块4的电压检测单元41检测高压产生部22输出电压；和/或通过安全防护模块4的电流检测单元42检测高压产生部22输出电流；

控制模块3接收自所述电压检测单元41的电压信号和/或电流检测单元42的电流信号并进行判断；

当电压信号小于预设的电压阈值，或者电流信号小于预设的电流阈值时，控制模块3输出截止信号至能量释放控制部23。

另外，为更进一步进行防护，控制模块3还连接有报警模块5。具体地，当控制模块3判断电压信号小于预设的电压阈值时，或者当控制模块3判断电流信号的峰值电流小于预设的电流阈值时，或者在进行除颤后，控制模块3判断第一电极11实时采集的心电数据为有效心律信号时，控制模块3输出报警信号至报警模块5。

参见图9，本申请还提供一种穿戴设备，所述穿戴设备包括上述穿戴式除颤仪，并执行上述除颤方法。

其中，第一电极11和第二电极21成对设置，本实施例包括两组成对设置的第一电极11和第二电极21，分别放置在用户的左右胸腔上。

第二电极21直接贴合在用户皮肤上。在使用该穿戴式设备进行除颤前，对第二电极21接触的皮肤处进行预处理，例如，清理毛发，在第二电极21接触皮肤的表面设有导电膏涂层以减少第二电极21的接触阻抗，使得第二电极21更好地释放能量。

本申请中，第二电极21的面积大于第一电极11，以便于将用于除颤的能量传递到用户的体内，防止因第二电极21的面积过小，第二电极21输出的除颤能量停留在用户体表而导致的伤害。

综上所述，本申请通过穿戴式的心电监护模块及除颤模块的联动方式，并根据R波的检测结果匹配相应的除颤方式，可不分场合和时间，有效对突发的严重心律失常用户进行早期及时除颤救护，提高用户的生存率。且穿戴式的设计方便携带。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种穿戴式除颤仪，设置于穿戴设备上，其特征在于，该穿戴式除颤仪包括心电监护模块、除颤模块以及控制模块；

所述心电监护模块包括第一电极；

所述除颤模块包括第二电极以及与所述第二电极相连的高压产生部；

所述控制模块接收所述第一电极采集的心电信号，并判断所述心电信号是否为异常信号，若是，则检测所述心电信号是否存在R波；

若检测到R波，则产生选择性除颤消息；

若未检测到R波，则控制所述高压产生部输出能量至第二电极。

2.如权利要求1所述的除颤仪，其特征在于，所述除颤模块还包括能量释放控制部，所述高压产生部、能量释放控制部和至少两个串联的第二电极串联成一回路，且该能量释放控制部连接在所述高压产生部和至少两个串联的第二电极之间；

所述能量释放控制部包括安全控制开关，所述安全控制开关一端连接高压产生部，另一端连接第二电极。

3.如权利要求2所述的除颤仪，其特征在于，所述能量释放控制部进一步包括第一切换开关以及串联的第二切换开关、反向器，所述第一切换开关连接在高压产生部和第二电极之间，所述串联的第二切换开关、反向器并联连接在所述第一切换开关上。

4.如权利要求3所述的除颤仪，其特征在于，还包括安全防护模块；

所述安全防护模块包括用以检测所述高压产生部输出电压的电压检测单元，和/或用以检测所述高压产生部输出电流的电流检测单元；

所述控制模块接收自所述电压检测单元的电压信号和/或电流检测单元的电流信号并进行判断，当所述电压信号小于预设的电压阈值或所述电流信号小于预设的电流阈值时，所述控制模块输出截止信号至所述安全控制开关。

5.如权利要求4所述的除颤仪，其特征在于，还包括与所述控制模块相连接的报警模块，

当所述控制模块判断所述电压信号小于预设的电压阈值，或者所述电流信号的峰值电流小于预设的电流阈值时，或者

在进行除颤后，所述控制模块判断所述第一电极实时检测的心电数据为有效心律信号时，

所述控制模块输出报警信号至报警模块。

6.如权利要求1所述的除颤仪，其特征在于，所述高压产生部包括移动电源、以及连接所述移动电源的变压器。

7.如权利要求1所述的除颤仪，其特征在于，所述第一电极是纺织电极或橡胶电极。

8.如权利要求7所述的除颤仪，其特征在于，所述心电监控模块还包括前端ADC和信号处理单元，所述第一电极经前端ADC电连接至信号处理单元，所述信号处理单元电连接至所述控制模块。

9.如权利要求8所述的除颤仪，其特征在于，所述心电监控模块还包括与所述信号处理单元电连接的本地存储模块或无线通讯模块。

10.一种适用于权利要求1至9任一项所述除颤仪的除颤方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过第一电极采集心电信号；

通过所述控制模块判断所述心电信号是否为异常信号，若是，则检测所述心电信号是否存在R波；

若检测到R波，则产生选择性除颤消息；

若未检测到R波，则控制所述高压产生部输出能量至第二电极。

11.如权利要求10所述的除颤方法，其特征在于，还包括：

在所述高压产生部输出能量至第二电极预设时间段后，所述控制模块判断所述心电信号是否恢复至有效心律信号，若是，则显示除颤成功；否则，再次进行除颤。

12.如权利要求10所述的除颤方法，其特征在于，所述高压产生部输入至所述第二电极的电流为双向波。

13.如权利要求10所述的除颤方法，其特征在于，控制所述高压产生部输出能量至第二电极具体包括：

控制连接在所述高压产生部和第二电极之间的能量释放控制部导通，以接通所述高压产生部和第二电极之间的通电线路。

14.如权利要求13所述的除颤方法，其特征在于，所述控制模块连接有安全防护模块；

通过所述安全防护模块的电压检测单元检测所述高压产生部输出电压；和/或通过所述安全防护模块的电流检测单元检测所述高压产生部输出电流；

所述控制模块接收自所述电压检测单元的电压信号和/或电流检测单元的电流信号并进行判断；

当所述电压信号小于预设的电压阈值，或者所述电流信号小于预设的电流阈值时，所述控制模块输出截止信号至所述能量释放控制部。

15.如权利要求14所述的除颤方法，其特征在于，所述控制模块进一步连接有报警模块，

当所述控制模块判断所述电压信号小于预设的电压阈值，或者所述电流信号的峰值电流小于预设的电流阈值时，或者

在进行除颤后，所述控制模块判断所述第一电极实时检测的心电数据为有效心律信号时，

所述控制模块输出报警信号至报警模块。

16.一种穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备包括上述权利要求1-9任一项权利要求所述的穿戴式除颤仪，并执行上述权要求10-15任一项权利要求所述的除颤方法。