CN106974638A

CN106974638A - 便携贴式无线心电图（ecg）采集监测装置

Info

Publication number: CN106974638A
Application number: CN201611198838.1A
Authority: CN
Inventors: 王艳景; 张雷; 秦勇; 吴明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2017-07-25

Abstract

本发明提供一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，包括贴式无线心电图采集器、无线数传充电底座、专用心电电极贴。所述贴式无线心电图采集器包括上壳、下壳、第一供电电池、第二供电电池、采集器电源管理模块、AD采样模块、采集器控制模块、大容量采集器存储模块、蓝牙模块；所述无线数传充电底座包括大容量锂充电电池、充电底座电源管理模块、充电底座控制模块、充电底座存储模块、无线数传模块；所述专用心电电极贴由上层吸塑保护层、下层吸塑保护层、上层双面胶无纺布、下层双面胶无纺布、导电丝网，导电凝胶构成。本发明克服了心电监测装置体积大、易受干扰、不适合动态数据采集等缺点，从而实现高分辨率、高动态范围、多通道、同步采样获取动态心电数据。

Description

便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置

技术领域

本发明涉及可穿戴智能健康领域，尤其是一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置。为科研级的生理信号监测、医疗级的临床病例分析、心脑血管疾病预测、运动训练评测、认知提升、心理评估体系等提供可靠有效的监测分析评估平台。

背景技术

随着社会生活水平的提高和工作节奏的加快，心血管疾病已成为威胁中老年人健康和长寿的第一号杀手，心血管疾病患者越来越多，越来越趋于年轻化，可以说，心血管疾病的危害仅次于于癌症。动态心电信号反映了心脏兴奋的电活动过程，反映了兴奋在心脏内传播的过程及心脏的机能状态。因此，采集动态心电信号对心脏基本功能及其病理研究方面，具有非常重要的参考价值，是目前诊断心血管疾病的重要方法之一。

目前临床运用广泛的采集心电信号的装置有心电图仪和Holter监测仪，传统心电图仪广泛用在医院以及医疗机构中，需要被检查者平躺不动，将多个电极贴往身体的不同部位，连接许多导联线，给被检查者带来诸多不便，且仪器价格昂贵、笨重，只能监测短时间之内的心电信号。Holter监测仪于1957年由美国医生Holter首先应用于监测心脏电活动的研究而因此得名，与原传统心电图比较，该设备的优势是可记录受检者24小时（或更长时间）静息、活动以及立、卧、坐位等不同时间不同状态的心电波形，连续不断地记录于记录仪中，再将记录仪储存的资料输入电脑，经过综合分析得出结论。不过尽管可以持续佩戴Holter监测仪，在使用中同样需要在病人前胸粘贴11个电极，且有许多很长的导联线接触人体皮肤，这难免给被测者的日常活动带来诸多不便。且在佩戴过程中如人体在做剧烈运动时，将不能获取完整的R波，将不利于强运动干扰下心率监测及心电信号的分析。

心电信号作为心脏电活动在人体体表的表现，信号比较微弱，其频谱范围是0.05～ 200Hz，电压幅值为0～5mV，信号源的阻抗为数千欧到数百千欧，并且存在着大量的噪声，所以心电采集系统的合理设计是能否得到正确的心电信号的关键部件。心电信号的测量条件, 是相当复杂的，除了受包括肌电信号、呼吸波信号、脑电信号等体内干扰信号的干扰以外,还受到50HZ 市电、基线漂移、电极接触和其他电磁设备的体外干扰。目前市场上的心电监测装置很难做到输入动态范围超大的情况下，分辨率依然很高；剧烈运动的情况下，无法控制位移引起的极化电动势引起的干扰。因此，在强噪声下如何有效地抑制各种干扰将成为设计心电监测装置的关键。

发明内容

为了克服心电监测装置体积大、易受干扰、不适合动态数据采集等缺点，本发明公开了一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，以实现高分辨率、高动态范围、多通道、同步采样获取动态心电数据。

为了实现上述目的，本发明提供一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，包括贴式无线心电图采集器、无线数传充电底座、专用心电电极贴。

进一步，贴式无线心电图采集器包括上壳、下壳、第一供电电池、第二供电电池、采集器电源管理模块、硬件24位高分辨率AD采样模块、采集器控制模块、大容量采集器存储模块和蓝牙模块。其中采集器电源管理模块为采集器控制模块供电，硬件24位高分辨率AD采样模块用于心电信号采集、放大、信号模数转换。采集器控制模块用于系统电源和功耗控制。大容量采集器存储模块与采集器控制模块通信，用于数据存储和存储管理。蓝牙模块用于蓝牙无线通信。

进一步，无线数传充电底座包括大容量锂充电电池、充电底座电源管理模块、充电底座控制模块、充电底座存储模块、无线数传模块。充电底座电源管理模块负责电量存储，为贴式无线心电图采集器充电，同时为充电底座控制模块供电。充电底座控制模块与贴式无线心电图采集器、无线数传模块通信，用于系统电源和功耗控制以及充电状态检测。无线数传模块用于给无线数传充电底座提供无线数传接口并连接服务器。

进一步，专用心电电极贴由吸塑保护层（上下两层）、双面胶无纺布、导电丝网、导电凝胶构成。专用心电电极贴用于将贴式无线心电图采集器固定在被测对象的规定测试部位皮肤表面，供贴式无线心电图采集器的电极与被测对象之间的信号连接。信号采集时，揭起专用心电电极贴上层吸塑保护层后贴于无线心电图采集器的下壳，揭起专用心电电极贴下层吸塑保护层贴于被测对象的规定测量部位的皮肤表面，打开开关开始采集数据，数据传输或充电时，无线心电图采集器平放至无线数传充电底座上。

进一步，便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，运用硬件24位高分辨率AD采样模块结合高速过采样算法完成等效于28位超高AD采样分辨率、1K采样频率的AD采样技术，支持在较高参考电压情况下的高精度、高速获取心电图信号信息。

本发明提供的上述技术方案的有益效果在于：采用高分辨率、高动态范围、多通道、同步采样分析技术设计而成。便携、小巧和无线的特点可以对人体在静止、走路、跑步、跳跃、咳嗽等剧烈运动干扰情况下准确、完整、精细的获得心电信号的全部信息，支持人体心电生理数据24小时超高分辨率与高采样率下的连续采集存储。为科研级的生理信号监测、医疗级的临床病例分析、心脑血管疾病预测、运动训练评测、认知提升、心理评估体系等提供可靠有效的监测分析评估平台。

附图说明

图1是便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置整体示意图。

图2是贴式无线心电图采集器示意图。

图3是无线数传充电底座示意图。

图4是专用心电电极贴示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明做进一步地详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所做的功能、方法或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

如图1所示，本实施例提供一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，包括贴式无线心电图采集器1，无线数传充电底座2、专用心电电极贴3。

如图2所示，所述贴式无线心电图采集器1包括上壳8、下壳9、第一供电电池11、第二供电电池12、采集器电源管理模块37、硬件24位高分辨率AD采样模块32、采集器控制模块38、大容量采集器存储模块33和蓝牙模块36。所述上壳8上还有开关7，所述采集器电源管理模块37为采集器控制模块38供电，所述硬件24位高分辨率AD采样模块32用于心电信号采集、放大、信号模数转换。所述采集器控制模块38用于系统电源和功耗控制。所述大容量采集器存储模块33与采集器控制模块38通信，用于数据存储和存储管理。所述蓝牙模块36用于蓝牙无线通信。

如图3所示，所述无线数传充电底座2包括大容量锂充电电池41、充电底座电源管理模块45、充电底座控制模块47、充电底座存储模块48、无线数传模块46。所述充电底座电源管理模块45负责电量存储，为贴式无线心电图采集器1充电，同时为充电底座控制模块47供电。所述充电底座控制模块47与贴式无线心电图采集器1、无线数传模块46通信，用于系统电源和功耗控制以及充电状态检测。所述无线数传模块46用于给无线数传充电底座2提供无线数传接口并连接服务器。

如图4所示，所述专用心电电极贴3由上层吸塑保护层81、下层吸塑保护层88、上层双面胶无纺布82、下层双面胶无纺布87、导电丝网83，导电凝胶85构成。所述专用心电电极贴3用于将贴式无线心电图采集器1固定在被测对象的规定测试部位皮肤表面，提供贴式无线心电图采集器1的电极与被测对象之间的信号连接。

进一步地，信号采集时，揭起专用心电电极贴3上层吸塑保护层81后贴于无线心电图采集器1的下壳9，揭起下层吸塑保护层88贴于被测对象的规定测试部位皮肤表面，打开上壳8上的开关7开始采集数据，数据传输或充电时，所述无线心电图采集器1平放至无线数传充电底座2上。

如图2所示，本发明的优选实施方式是：运用硬件24位高分辨率AD采样模块32，结合高速过采样算法完成等效于28位超高AD采样分辨率、1K采样频率的AD采样技术，支持在较高参考电压情况下的高精度、高速获取心电图信号信息。具体地，28位超高AD采样分辨率采样技术由硬件24位高分辨率AD采样模块32、大容量采集器存储模块33，采集器控制模块38三部分实现。由硬件24位高分辨率AD采样模块32以64KHz的采样率采集数据，数据暂存于大容量采集器存储模块33，以兵乓储存的数据回读方式存储处理数据，采集器控制模块38读取暂存数据，每读取64组数据求和取平均值，得到一组采样数值，按照累加采样定理，信噪比提高倍数为，信噪比提高8倍，正好为，相当于28位超高AD采样分辨率、1K采样频率的AD采样。支持大动态范围，高分辨率的心电图信号采集。

如图2所示，本发明的优选实施方式是：设计活动电极21与静止电极29通过柔性连接结合的双重超强抗干扰心电信号采集电极。活动电极21与静止电极29通过柔性导线25进行电气连接，活动电极21与无线心电图采集器1 的下壳9之间通过医用硅胶弹性层13进行物理连接，静止电极29直接固定于电路板上。便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置工作时，活动电极21通过专用心电电极贴3与人体规定测量部位皮肤紧密接触，这样当人体剧烈运动时医用硅胶弹性层13起到缓冲作用，活动电极21可随人体活动，与皮肤之间不会产生相对位移，同时活动电极21与静止电极29之间的柔性导线25可以减少人体剧烈运动时对心电信号传输的干扰，心电信号通过医用硅胶弹性层13和柔性导线25的双重减震接入到硬件24位高分辨率AD采样模块32中，这样极大的避免了由于位移产生的极化电势对心电信号的干扰。

如图4所示，本发明的优选实施方式是：设计支持扩展的专用心电电极贴3，可以直接粘附在被测对象的规定测试部位皮肤表面，实现无线心电图采集器1与被测对象的规定测试部位皮肤的紧密接触。专用心电电极贴3由吸塑保护层81、吸塑保护层88、双面胶无纺布82、双面胶无纺布87、导电丝网83、导电凝胶85构成。如图2所示，常规状态下，活动电极21、活动电极23、活动电极24三个电极支持在被测对象的规定测试部位皮肤进行等效于肢体II导联的心电信号测量存储。本发明测量电极采用独特的四电极设计，其中电极22可扩展为延长线电极，与其他三导联一起支持标准肢体三导联心电信号测量存储，通过设置该延长线电极，可以很好地适应人体测量部位的变化，始终保持与被测对象的规定测试部位皮肤紧密接触，且延长线电极位置方便调整，调整后其位置不易发生偏离。

本发明的技术效果包括：

1）本发明提供的一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，运用高参考电压的超高采样分辨率AD转化技术，具有轨到轨的大动态信号采样范围，可以对人体在静止、走路、跑步、跳跃、咳嗽等剧烈运动干扰情况下准确、完整、精细的获得心电信号的全部信息。

2）本发明提供的一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，运用并联供电技术与平铺结构设计实现超薄结构下的大容量电能存储，支持人体心电生理数据24小时超高分辨率与高采样率下的连续采集存储。

3）本发明提供的一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，设计活动电极与静止电极通过柔性连接结合的双层超强抗干扰心电信号采集电极，极大的避免了由于位移产生的极化电势干扰。

4）本发明提供的一种便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置，设计独特的支持扩展模式下的专用心电电极贴3，在完成便携贴式无线心电图（ECG）采集监测装置与被测对象的规定测试部位皮肤紧密接触的同时，支持常规状态下等效于肢体II导联的心电信号测量存储与扩展四电极标准肢体三导联心电信号测量存储。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种便携贴式无线心电图(ECG)采集监测装置，其特征在于：包括贴式无线心电图采集器（1）、无线数传充电底座（2）和专用心电电极贴（3）；

所述贴式无线心电图采集器（1）包括上壳（8）、下壳（9）、第一供电电池（11）、第二供电电池（12）、采集器电源管理模块（37）、AD采样模块（32）、采集器控制模块（38）、大容量采集器存储模块（33）和蓝牙模块（36）；

所述采集器电源管理模块（37）为采集器控制模块（38）供电；

所述AD采样模块（32）用于心电信号采集、放大、信号模数转换；

所述采集器控制模块（38）用于电源和功耗控制；所述大容量采集器存储模块（33）与采集器控制模块（38）通信，用于数据存储和存储管理；所述蓝牙模块（36）用于蓝牙无线通信；

所述无线数传充电底座（2）包括大容量锂充电电池（41）、充电底座电源管理模块（45）、充电底座控制模块（47）、充电底座存储模块（48）、无线数传模块（46）；

所述充电底座电源管理模块（45）负责电量存储，为贴式无线心电图采集器（1）充电，同时为充电底座控制模块（47）供电；

所述充电底座控制模块（47）与贴式无线心电图采集器（1）、无线数传模块（46）通信，用于电源和功耗控制以及充电状态检测；所述无线数传模块（46）用于给无线数传充电底座（2）提供无线数传接口并连接服务器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述AD采样模块（32）是硬件24位高分辨率AD采样模块。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

数据传输或充电时，所述无线心电图采集器（1）平放至无线数传充电底座（2）上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述专用心电电极贴（3）由上层吸塑保护层（81）、下层吸塑保护层（88）、上层双面胶无纺布（82）、下层双面胶无纺布（87）、导电丝网（83），导电凝胶（85）构成。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述专用心电电极贴（3）用于将贴式无线心电图采集器（1）固定在测试部位皮肤表面，提供贴式无线心电图采集器（1）的电极与被测对象之间的信号连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

信号采集时，揭起专用心电电极贴（3）上层吸塑保护层（81）后贴于无线心电图采集器（1）的下壳（9），揭起下层吸塑保护层（88）贴于被测对象的规定测试部位皮肤表面。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述贴式无线心电图采集器（1）的上壳（8）上设置有开关（7）。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

心电信号采集电极包括活动电极（21）和静止电极（29）；

活动电极（21）与静止电极（29）通过柔性导线（25）进行电气连接，活动电极21与无线心电图采集器（1）的下壳（9）之间通过医用硅胶弹性层（13）进行物理连接；静止电极（29）直接固定于电路板上。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

信号采集时，活动电极（21）通过专用心电电极贴（3）与测量部位皮肤紧密接触。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

心电信号采集电极包括多个活动电极，其中一个活动电极是延长线电极。