CN106821367A - 一种心电信号采集系统及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种心电信号采集系统及可穿戴设备，所述电信号采集系统包括采集模块及磁定位模块，通过采集模块采集心电信号，磁定位模块在磁场环境中获取与所述心电信号采集位置相对应的位置信息。所述可穿戴设备中整合了所述心电信号采集系统。本发明通过磁定位模块获取在磁场中获取与所述心电信号采集位置相对应的位置信息，简化了确定心电采集信号的位置的方法，结构简单，具有普适性。

Description

一种心电信号采集系统及可穿戴设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种心电信号采集系统及可穿戴设备。

背景技术

快速心律失常疾病的病因常常是由于窦房结激动异常，如激动经异常通道进行传导，或有除窦房结以外的激动点存在。对于该病因引起的快速心律失常的治疗通常采用导管消融治疗术，即通过消融能量来阻断异常通道或消除异常激动点来实现治疗的目的。在导管消融治疗手术中，标测导管从股静脉通路中进入心腔，对心腔内的电信号进行标测，获知异常的通路或激动点(即心内标测)。由于心内标测过程复杂繁琐，耗时耗力，对于心脏中的复杂环境，常常需要进行多次标测，进一步延长了手术的时间，增加了手术的风险。

针对心内标测获知异常的通路或激动点存在的不足，后续出现体表标测，即通过对体表的微小心电信号进行采集，继而通过特殊的算法投影成整个心脏，从而获知心脏中的异常通路或激动点的位置。为了得到较为精确的异常通路或激动点的位置，体表标测不仅需要对多个位置的体表心电信息进行采集，且同时需要获知采集点的位置信息。通常是把多个电极与马甲相结合(称为心电马甲)，患者穿上马甲后进行CT检查，即可以知道马甲上多个电极的位置信息。

但现有技术存在的不足是：成本高昂，往往需要针对患者进行个性化定制马甲，CT体检让被体检者受到较大剂量的X线辐射，对身体造成损害。因此，需要开发出一种普适化的方法，既能够快速地采集多路人体的体表心电信号，同时能获知这些采集点的位置信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种心电信号采集系统，以简化现有技术中确定采集电极的位置的方法，具有普适性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种心电信号采集系统，所述心电信号采集系统包括：

采集模块，用于采集心电信号；及

磁定位模块，用于在磁场环境中获取与所述采集模块采集的心电信号的位置相对应的位置信息。

在一实施例中，所述采集模块为电极贴片，所述电极贴片包括电极层和至少一个设置于所述电极层上的电极。

在一实施例中，所述磁定位模块为磁定位棒，所述磁定位棒包括磁定位传感器，在通过所述电极采集心电信号时，所述磁定位棒的位置对应于所述电极的位置，并通过所述磁定位传感器获取所述电极的位置信息。

在一实施例中，所述电极贴片还包括底层和第一连接层，所述第一连接层的一面与所述电极层的一面贴合并裸露所述电极层上的电极，所述电极层的另一面与所述底层贴合，所述第一连接层的另一面用于贴覆使用者体表，以使所述第一连接层上裸露出的电极与使用者体表接触。

在一实施例中，所述磁定位模块为传感器层，所述传感器层包括至少一个磁定位传感器，所述传感器层与所述电极层相叠置，并且所述磁定位传感器与所述电极一一对应，以获取所述电极的位置信息。

在一实施例中，所述传感器层还包括柔性电路板和信号连接器，所述磁定位传感器设置于所述柔性电路板上，所述信号连接器通过传感器导线与所述磁定位传感器电连接。

在一实施例中，所述电极贴片还包括底层、第一连接层和第二连接层，所述第一连接层的一面与所述电极层的一面贴合并裸露所述电极层上的电极，所述电极层的另一面与所述传感器层的一面贴合，所述第一连接层的另一面用于贴覆使用者体表，以使所述第一连接层上裸露出的电极与使用者体表接触，所述第二连接层的一面与所述传感器层的另一面贴合并裸露所述传感器层上的磁定位传感器，所述第二连接层的另一面与所述底层贴合。

在一实施例中，所述底层的材质为硅胶或无纺布。

在一实施例中，所述电极层包括柔性电路板、信号连接器，所述信号连接器通过导线与所述柔性电路板上的电极相连。

在一实施例中，还包括控制处理模块和磁场发生器，所述控制处理模块与所述采集模块和所述磁定位模块连接，所述控制处理模块用于向所述磁场发生器发送循环的控制激励信号，所述磁场发生器在所述控制激励信号作用下产生所述磁场环境；所述控制处理模块将所述控制激励信号和所述位置信息进行信号处理，从而得到所述磁定位模块的坐标，并根据采集的所述心电信号及所述坐标生成心脏传导时的时序图。

在一实施例中，还包括显示模块，与所述控制处理模块连接，用于输出并显示心脏传导时的时序图。

在一实施例中，还包括信号放大模块，与所述采集模块和所述控制处理模块连接，用于放大所述采集模块采集的心电信号。

本发明提供一种可穿戴设备，包括如上所述的心电信号采集系统。

在本发明所提供的心电信号采集系统及可穿戴设备，所述电信号采集系统包括采集模块及磁定位模块，通过采集模块采集心电信号，磁定位模块在磁场环境中获取与所述心电信号采集位置相对应的位置信息。所述可穿戴设备中整合了所述心电信号采集系统。本发明通过磁定位模块获取在磁场中获取与所述心电信号采集位置相对应的位置信息，简化了确定心电采集信号的位置的方法，结构简单，具有普适性。

附图说明

图1是本发明的心电信号采集系统的结构框图；

图2是本发明实施例一中心电信号采集系统的结构示意图；

图3是本发明实施例一中电极贴片的爆炸结构示意图；

图4是本发明实施例一中电极层的结构示意图；

图5是本发明实施例一中磁定位棒的剖面示意图；

图6是本发明实施例二中电极贴片的爆炸结构示意图；

图7是本发明实施例二中传感器层的局部剖面示意图。

图中：

电极贴片1；电极层10；柔性电路板100、20’；信号连接器101；导线102；电极103；底层11；第一连接层12；第二连接层13；磁定位棒2；壳体22；按钮23；传感器层2’；磁定位传感器21、21’；传感器导线210’；体表3。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的心电信号采集系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，其为本发明实施例的心电信号采集系统的结构框图，如图1所示，所述心电信号采集系统包括：采集模块、磁定位模块和控制处理模块，采集模块用于采集心电信号；磁定位模块用于在磁场环境中获取与所述采集模块采集的心电信号的采集位置相对应的位置信息；控制处理模块与所述采集模块和所述磁定位模块连接，用于根据采集的心电信号及其位置信息生成心脏传导时的时序图。

较佳的，为了便于心电信号的处理，在采集模块的输出端设置了信号放大模块，放大所述采集模块采集的心电信号，并将放大后的心电信号传输给所述控制处理模块；为了便于使用者实时观测心脏传导时的时序图，控制处理模块的输出端连接有显示模块，用于输出并显示所述控制处理模块生成的心脏传导时的时序图。

为了较好的理解本发明实施的心电信号采集系统具体是如何确定采集心电信号的电极的位置的，下面结合两个具体实施例进行理解。

实施例一

请参考图2，其为本发明实施例一心电信号采集系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的心电信号采集系统中的采集模块为电极贴片1，磁定位模块为磁定位棒2；在采集心电信号时，所述磁定位棒2指向所述电极层上电极，使得所述磁定位棒2的位置与所述电极的位置相对应，进而通过所述磁定位传感器获取所述电极的位置信息，为了更为准确地获取电极的位置信息，磁定位棒2可与电极贴片1相接触。

请参考图3，其是本发明实施例一中电极贴片的爆炸结构示意图。如图3所示，所示电极贴片1为3层结构，具体包括：电极层10、底层11及第一连接层12，所述第一连接层12的一面与所述电极层10的一面贴合并裸露所述电极层10上的电极103，所述第一连接层12的另一面用于贴覆于使用者体表3，以使所述第一连接层12上裸露出的电极103与使用者体表3接触，所述底层11与所述电极层10背离所述第一连接层12的一面贴合；其中，所述底层11的材质为硅胶或无纺布，所述底层11的厚度范围为0.5～5mm，优选的，所述底层11的厚度为1mm。所述电极层10厚度范围为0.05～0.5mm，优选为0.5mm。

具体的，所述第一连接层12为双面胶，为了使电极层10上的电极103裸露并与使用者体表3接触，第一连接层12上设置有若干用于容纳电极的通孔，以使第一连接层12与电极层10贴合时，每个电极103对应第一连接层12上的一个通孔位置，电极103贯穿通孔并裸露于第一连接层12表面。较佳的，第一连接层12的类型可以选用环氧类，也可以选用聚氨酯类。此外，为了扩大电极层10上电极103与体表3的接触面积，在每个电极的表面涂覆有金属涂层或导电胶，所述导电胶的材料选用抗过敏材质，如橡胶、PVA和氯化钾溶液的混合物，所述金属涂层厚度范围为20μm～2000μm；所述金属涂层优选为金涂层或者银涂层。

请参考图4，其为本发明实施例一中电极层10的结构示意图。如图4所示，所述电极层10包括柔性电路板100、信号连接器101，所述信号连接器101通过导线102与所述柔性电路板100上的电极103相连，所述柔性电路板100优选为聚醚酰亚胺柔性电路板或者聚酰亚胺柔性电路板。所述电极层10上设置的电极的数量为40～300个，电极的位置可以覆盖使用者前胸和/或后背。电极的数量可以根据实际采集心电信号的需求进行设定，这里就不做过多的限定。

为了较好的了解本实施例中磁定位棒的结构，请参考图5，其为本发明实施例一中磁定位棒的剖面示意图。如图5所示，所示磁定位棒2主要包括设置于壳体22中的磁定位传感器21，当所述磁定位棒2指向所述电极层上的电极103时，通过壳体22中的磁定位传感器21获取该电极103的位置信息。其中，磁传感器一般为两根并排的金属线围绕磁铁进行缠绕，当磁场环境变化时，绕线圈上的电流即发生变化。为了屏蔽其它磁场的干扰，磁定位棒2的壳体22优先采用金属材料，当然也可以是塑料材料。磁定位棒2的后端手把上设置有按钮23，所述按钮23分别连接内部控制电路和所述磁定位传感器21，当磁定位棒2到达指定电极103位置后，按下按钮23，触发内部控制电路，即可记录下该电极103的位置信息，内部控制电路与手把尾部的插座相连接，插座与外部的控制处理模块相连，用于将所述位置信息传送至所述控制处理模块。

在应用中，患者首先背靠磁场发生器静坐，然后在患者的前部贴上电极贴片，控制处理模块向磁场发生器发送循环的控制激励信号，使所述磁场发生器在所述控制激励信号作用下向周围空间发送磁场，在磁场环境中，采用磁定位棒逐一指向电极贴片上的电极位置，磁定位棒中的磁定位传感器21和所述磁场产生电磁感应，从而产生电压信号及电流信号，操作者按下按钮23，将所述电压信号及电流信号传递给控制处理模块，控制处理模块可以将前述的控制激励信号和电压信号及电流信号进行同步相关处理，从而运算出磁定位棒2中的磁定位传感器21所在之处的坐标。所述磁场可以是AC交流磁场或直流脉冲磁场。该电极贴片可以是一次性使用的贴片，而磁定位棒2可重复使用。因此，一方面，可以降低系统的成本，另一方面，也较为适合数量较少的特定位置的信号采集。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于磁定位模块的具体结构，实施例一中磁定位模块为磁定位棒2，利用所述磁定位棒2指向所述电极层上电极来获取所述电极层10上电极的位置信息，每次仅能获得当前对应电极的位置信息，对于获取较多电极位置时，较为耗时耗力。请参考图6，其为本发明实施例二中电极贴片的爆炸结构示意图。针对实施例一的不足，发明人经过不断的实验研究获得实施例二中的方案，实施例二中将磁定位模块设计为传感器层2’，其整合在电极贴片1中，所述传感器层2’包括至少一个磁定位传感器21'，所述传感器层2’与所述电极层10叠置，并且所述电极与所述磁定位传感器一一对应，以获取所述电极的位置信息。

如图6所示，此时电极贴片1为5层结构，相比实施例一中电极贴片1的3层结构多了第二连接层13和传感器层2’。所述第二连接层13与第一连接层12的材质及作用相似，可以是双面胶。所述第二连接层13的一面与所述传感器层2’贴合并裸露所述传感器层2’上的磁定位传感器21'，所述第二连接层13的另一面与底层11贴合。所述传感器层2’与电极层10相贴合，所述传感器层2’的磁定位传感器21'与所述电极层10的电极背对设置且一一对应，从而获知每个电极的位置信息。

第二连接层13上设置有若干容置磁定位传感器21'的通孔，所述第二连接层13的厚度大于传感器层2’的厚度，从而使得磁定位传感器21'较为安全稳固的至于通孔中。所述传感器层2’厚度范围为0.05～1mm，所述传感器层2’厚度优选为1mm。与实施例一类似的，第一连接层12上设置有若干用于容纳电极的通孔，以使第一连接层12与电极层10贴合时，每个电极103对应第一连接层12上的一个通孔位置，电极103贯穿通孔并裸露于第一连接层12表面。

请参考图7，其为本发明实施例二中传感器层的局部剖面示意图。如图7所示，所述传感器层2’还包括柔性电路板20’和信号连接器(图中未显示)，所述磁定位传感器21'设置于所述柔性电路板上，所述信号连接器通过传感器导线210’与所述磁定位传感器21'电连接，最终磁定位传感器21'的信号通过柔性电路上的传感器导线210’引出至信号连接器，由于在每一个电极的对应位置放置有磁定位传感器21'，可以省去使用磁定位棒2进行逐一的位置确认，并且，可以快速地感知电极位置的变动，提供更为准确的数据。

在应用中，患者首先背靠磁场发生器静坐，然后在患者的前部贴上电极贴片，控制处理模块向磁场发生器发送循环的控制激励信号，使所述磁场发生器在所述控制激励信号作用下向周围空间发送磁场，在磁场环境中，电极贴片中的多个磁定位传感器21'和所述磁场产生电磁感应，从而产生电压及电流信号，将所述电压及电流信号传递给控制处理模块，控制处理模块可以将前述的控制激励信号和电压及电流信号进行同步相关处理，从而运算出电极贴片中的多个磁定位传感器21'所在之处的坐标。该电极贴片可以是一次性使用的贴片。本实施例中的方案也适用于心电采集马甲的形式，例如，将电极贴片整合在一可穿戴设备中，例如心电马甲中，其较适合多个位置的心电采集。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

综上，在本发明所提供的心电信号采集系统及可穿戴设备，所述电信号采集系统包括采集模块及磁定位模块，通过采集模块采集心电信号，磁定位模块在磁场环境中获取与所述心电信号采集位置相对应的位置信息。所述可穿戴设备中整合了所述心电信号采集系统。本发明通过磁定位模块获取在磁场中获取与所述心电信号采集位置相对应的位置信息，简化了确定心电采集信号的位置的方法，结构简单，具有普适性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种心电信号采集系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集心电信号；及

磁定位模块，用于在磁场环境中获取与所述采集模块采集的心电信号的位置相对应的位置信息。

2.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述采集模块为电极贴片，所述电极贴片包括电极层和至少一个设置于所述电极层上的电极。

3.如权利要求2所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述磁定位模块为磁定位棒，所述磁定位棒包括磁定位传感器，在通过所述电极采集心电信号时，所述磁定位棒的位置对应于所述电极的位置，并通过所述磁定位传感器获取所述电极的位置信息。

4.如权利要求3所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述电极贴片还包括底层和第一连接层，所述第一连接层的一面与所述电极层的一面贴合并裸露所述电极层上的电极，所述电极层的另一面与所述底层贴合，所述第一连接层的另一面用于贴覆使用者体表，以使所述第一连接层上裸露出的电极与使用者体表接触。

5.如权利要求2所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述磁定位模块为传感器层，所述传感器层包括至少一个磁定位传感器，所述传感器层与所述电极层相叠置，并且所述磁定位传感器与所述电极一一对应，以获取所述电极的位置信息。

6.如权利要求5所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述传感器层还包括柔性电路板和信号连接器，所述磁定位传感器设置于所述柔性电路板上，所述信号连接器通过传感器导线与所述磁定位传感器电连接。

7.如权利要求5所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述电极贴片还包括底层、第一连接层和第二连接层，所述第一连接层的一面与所述电极层的一面贴合并裸露所述电极层上的电极，所述电极层的另一面与所述传感器层的一面贴合，所述第一连接层的另一面用于贴覆使用者体表，以使所述第一连接层上裸露出的电极与使用者体表接触，所述第二连接层的一面与所述传感器层的另一面贴合并裸露所述传感器层上的磁定位传感器，所述第二连接层的另一面与所述底层贴合。

8.如权利要求7所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述底层的材质为硅胶或无纺布。

9.如权利要求2所述的心电信号采集系统，其特征在于，所述电极层包括柔性电路板、信号连接器，所述信号连接器通过导线与所述柔性电路板上的电极相连。

10.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于，还包括控制处理模块和磁场发生器，所述控制处理模块与所述采集模块和所述磁定位模块连接，所述控制处理模块用于向所述磁场发生器发送循环的控制激励信号，所述磁场发生器在所述控制激励信号作用下产生所述磁场环境；所述控制处理模块将所述控制激励信号和所述位置信息进行信号处理，从而得到所述磁定位模块的坐标，并根据采集的所述心电信号及所述坐标生成心脏传导时的时序图。

11.如权利要求10所述的心电信号采集系统，其特征在于，还包括显示模块，与所述控制处理模块连接，用于输出并显示心脏传导时的时序图。

12.如权利要求10所述的心电信号采集系统，其特征在于，还包括信号放大模块，与所述采集模块和所述控制处理模块连接，用于放大所述采集模块采集的心电信号。

13.一种可穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求5～9中的任一项所述的心电信号采集系统。