CN107550489A - 无侵扰式心电信号采集系统 - Google Patents

Abstract

一种无侵扰式心电信号采集系统，其包括：心电信号采集装置；所述心电信号采集装置包括外壳、集成控制电路、左电极以及右电极；所述外壳用于粘贴固定于便携式终端；所述左电极和右电极暴露地设置在所述外壳的背部；当用户左手接触所述左电极，且同时右手接触所述右电极时，用户、左电极、右电极以及集成控制电路形成弱电回路，以进行心电信号采集。

Description

无侵扰式心电信号采集系统

技术领域

本发明涉及一种心电信号采集系统，特别是一种无侵扰式心电信号采集系统。

背景技术

心电信号反应的是个人的心脏波动状态，常用于心内科临床诊断。现有的心电信号采集装置普遍需要受测者处于特定状态，并由另一对象操作设备对其进行设备的操作才能完成。技术发展催生了可穿戴的心电信号采集设备，然而当前的心电信号采集设备依然需要在每次测量前进行指定操作、完成开始、结束等步骤，无法做到在日常生活中对个人的心电信号进行无侵扰式采集。

专利CN206424070U公开的一种心电及运动监测智能衣，能实现用户在受测过程的低干扰。但是，基于织物类心电采集装置不便于维护与清洁，长期使用对使用者造成的困扰较大，并受限于当前织物电极的制造难度高，该设备造价成本高。

专利CN204995465U公开一种胸贴式心电监测传感器，该设备每次使用前需要使用者在胸前粘贴电极片，以保证设备的正常安装与信号采集。在胸前粘贴心电片不仅令操作麻烦，更易使得部分对胶类敏感的敏感肌肤人群产生皮肤过敏的问题。

专利CN102048533A公开一种手机式心电图远程监护电极组件，该组件外形需要根据所匹配的手机进行设计加工，以保证组件的合理安装固定。市面上的手机或其他便携式移动终端型号众多，该组件使用时需要为每款不同型号设备制作与之匹配的外形，技术推广难度大，成本高。

发明内容

本发明目的是提供一种无侵扰式心电信号采集系统，能够与便携式终端进行结合使用，避免用户为采集心电信号而需要每天随时随刻携带专门的心电信号采集装置；既便于携带，又不需要耗费电极贴等材料，使用户能够随时随地的进行心电信号采集及记录，能够在日常生活中无侵扰的采集用户的心电信号，并较好的建立对用户心电信号的采集与记录习惯。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的无侵扰式心电信号采集系统，其包括：心电信号采集装置；

所述心电信号采集装置包括外壳、集成控制电路、左电极以及右电极；

所述外壳用于粘贴固定于便携式终端；所述左电极和右电极暴露地设置在所述外壳的背部；当用户左手接触所述左电极，且同时右手接触所述右电极时，用户、左电极、右电极以及集成控制电路形成弱电回路，以进行心电信号采集。

优选地，所述外壳在其背部形成有窗口部，所述左、右电极位于所述窗口部内，且所述左电极位于窗口部的左侧，所述右电极位于窗口部的右侧；所述左、右电极自从所述窗口暴露出。

优选地，所述便携式终端包括终端应用软件；所述集成控制电路采集预设时间长度之后，将所采集到的心电信号发送给所述便携式终端；所述应用软件接收心电信号之后将其进行处理和存储；当操作者启用终端应用软件时，其能展示采集结果。

优选地，所述外壳为硅胶外壳，整体厚度小于5.5mm；左、右电极采用导电橡胶材料，且所述左、右电极外表面低于所述外壳的后侧面或者与所述外壳的后侧面齐平。为了实现系统的充电与通讯，从集成电路上焊接的四个小铜柱，最高点高于外壳0.5mm，避免硅胶外壳受热膨胀后高于小铜柱而造成接触不良；小铜柱四周嵌套环形磁铁，用于与外部接线的磁吸附固定；系统整体除部分小铜柱表面与左、右电极表面外，皆包裹与硅胶外壳下，使系统整体具有防水防尘功能。

优选地，所述外壳长度小于80mm，宽度小于45mm，该长度使采集装置

不影响手机、平板等便携式终端背面的指纹采集、摄像头等传感器使用；左、右电极中心距离为60mm，使用户横向使用便携终端时能恰到好处的接触到电极表面；采集装置通过防水胶与便携式终端进行贴合固定，使系统能适配于多种不同类型不同型号的便携式终端。

优选地，所述集成控制电路包括心电信号采集电路与信号控制部分，所述心电信号采集电路包括采集电路、滤波电路、放大电路、模数转换电路、核心控制单元以及蓝牙通讯模块；所述信号控制电路包括两端电压比较电路与核心控制单元；所述心电信号采集部分与信号控制部分通过核心控制单元进行通讯。

所述心电信号采集电路与所述左、右电极相连接，用于采集心电信号；所述滤波电路用于滤除所采集的心电信号内的干扰信号；所述放大电路用于放大经滤波后的心电信号；所述模数转换电路用于将经滤波的心电信号由模拟电信号转换为数字电信号；所述核心控制单元用于集成电路的起停控制以及数字电信号的打包处理；所述蓝牙通讯模块用于与所述便携式终端进行通信。

优选地，所述信号控制电路与左、右电极相连接，用于唤醒心电信号采集电路；在非工作状态下，心电信号采集电路处于休眠状态；在用户双手触碰到裸露的所述左、右电极时，人体本身自带生物电信号通过所述电极施加到信号控制电路，其电压值将超过信号控制电路内电压比较器的阈值，此时比较器向核心控制单元发送电信号，核心控制单元接收到该信号后发出指令，唤醒心电信号采集电路进行心电信号采集，同时使信号控制电路进入休眠，避免信号控制电路的持续通讯电流干扰心电信号采集电路工作。

优选地，所述预设时间长度为38秒。所述预设时间中，前3秒用于信号控制电路的判断与指令控制，较长的控制时间能保证判断的准确性，减少误操作使系统频繁的进行启停控制，同时能为心电信号采集滤除刚接触时的不稳定心电信号；所述预设时间中，后35秒用于心电信号采集，该时长使心电信号采集电路能够采集到足够的心脏放电信号用于临床诊断，又不至于长时间的工作影响系统整体的能耗。

优选地，所述终端应用软件能够实现心电信号的传输与记录、电池电量的展示、以及心电信号采集结果的展示。

本发明通过将心电信号采集装置的电极设置在便携式终端的背后，携带非常方便，使用者在操作便携式终端过程中就能触碰到心电电极而随时随地的进行心电信号采集及记录。其次，在不使用时，本发明的无侵扰式心电信号采集系统处于超低功耗待机状态，非常节能；再次，本发明的无侵扰式心电信号采集系统仅在左右手分别与左右电极接触时才能形成回路，避免了误触而启动电路的可能。

附图说明

下面通过具体实施方式并参照附图介绍本发明的其它细节和优点，附图如下：

图1为本发明的系统的工作原理图；

图2为本发明的在便携式终端后背贴上心电采集装置示意图；

图3为本发明中受测者娱乐时使用便携式终端的正面图；

图4为本发明中受测者娱乐时使用便携式终端的背面图；

图5为本发明中受测者娱乐放松时所获取的心电波形图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明，但不以该形式限制本发明。

如图1所示，本发明的无侵扰式心电信号采集系统包含心电信号采集装置，其与安装于便携式终端(也可以称之为智能终端或移动终端，可以是手机、平板电脑、游戏机、影音播放器等)内的应用软件配合使用。由心电信号采集装置完成人体生物电信号的采集与处理，并通过蓝牙通讯模块发送至便携式终端内的应用软件。

其中，外壳后背处设置有左、右电极；左、右电极可以是直接设置在外壳后背上，也可以是在外壳后背上开设窗口，然后将左右电极分别设置在窗口的左右两侧。左右电极的外表面可以是与外壳的后侧面齐平，也可以是略低于外壳的后侧面，这种情况下，更容易降低误触的可能。比如，外壳在口袋里时，即使有导体贴合在后壳背面，由于左右电极略低于外壳的后侧面，导体也不能与左右电极接触。

如图2所示，所述的心电信号采集装置外壳使用硅胶材料，厚度为5mm，粘贴在终端后背。心电信号采集装置上有3所标识的右电极与4所标识的左电极，两电极都是使用导电橡胶材料制作而成的；两电极与心电采集电路连接，用于心电信号采集。

当受测者使用便携式终端进行打游戏、看电影时，其正面姿势如图3所示，此活动将有较长时间是双手持智能设备并保持稳定状态。此时双手持便携式终端的背面姿势如图4所示，手指触碰于心电信号采集装置的两侧电极处。此时通过采集电路后核心控制单元获得电信号后唤醒整个集成电路，开始一次心电信号的采集、处理及转发。

在完成一次38秒的心电采集周期后，心电信号采集装置由核心控制单元通过蓝牙通讯模块自动将所采集数据发送至便携式终端，并由终端应用软件接收数据，如图1所示完成蓝牙通讯后进行数据处理。若此时处于娱乐状态，则终端应用软件将在后台自动存储本次数据；若打开终端应用软件则展示本次心电信号所采集到的数据，如图5所示。

终端应用软件能够实现心电信号的传输与记录、电池电量的展示、以及心电信号采集结果的展示。

本发明中，便携式终端为智能手机或平板电脑。

本发明的无侵扰式心电信号采集系统在心电信号的采集过程中无需使用者专门执行任何操作，在其进行其他操作，如打游戏、看电影时就可以完成信号的采集。该种方式对于需要长期心电监护而依从性又比较差的心血管疾病患者，提供了一种不影响其日常生活的心电数据采集方案，进而有助于改善预后。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域普通技术人员能够显而易见想到一些雷同替代方案，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无侵扰式心电信号采集系统，其包括：心电信号采集装置；

所述心电信号采集装置包括外壳、集成控制电路、左电极以及右电极；

所述外壳用于粘贴固定于便携式终端；所述左电极和右电极暴露地设置在所述外壳的背部；当用户左手接触所述左电极，且同时右手接触所述右电极时，用户、左电极、右电极以及集成控制电路形成弱电回路，以进行心电信号采集。

2.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述外壳在其背部形成有窗口部，所述左、右电极位于所述窗口部内，且所述左电极位于窗口部的左侧，所述右电极位于窗口部的右侧；所述左、右电极自从所述窗口暴露出。

3.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述便携式终端包括终端应用软件；所述集成控制电路采集预设时间长度之后，将所采集到的心电信号发送给所述便携式终端；所述应用软件接收心电信号之后将其进行处理和存储；当操作者启用终端应用软件时，其能展示采集结果。

4.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述外壳为硅胶外壳，厚度小于5.5mm；左、右电极采用导电橡胶制成，且所述左、右电极外表面低于所述外壳的后侧面或者与所述外壳的后侧面齐平。

5.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述集成控制电路上焊接有四个小铜柱，其最高点高于外壳0.5mm；小铜柱四周嵌套环形磁铁，用于与外部接线的磁吸附固定。

6.如权利要求5所述的心电信号采集系统，其特征在于：

除所述小铜柱表面和左、右电极表面外，整个心电信号采集系统皆包裹于硅胶外壳内。

7.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述外壳长度小于80mm，宽度小于45mm；所述左、右电极中心距离为60mm。

8.如权利要求1所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述集成控制电路包括心电信号采集电路与信号控制电路；

所述心电信号采集电路包括采集电路、滤波电路、放大电路、模数转换电路、核心控制单元以及蓝牙通讯模块；所述信号控制电路包括两端电压比较电路与核心控制单元；所述心电信号采集部分与信号控制部分通过核心控制单元进行通讯；

所述心电信号采集电路与所述左、右电极相连接，用于采集心电信号；所述滤波电路用于滤除所采集的心电信号内的干扰信号；所述放大电路用于放大经滤波后的心电信号；所述模数转换电路用于将经滤波的心电信号由模拟电信号转换为数字电信号；所述核心控制单元用于集成电路的起停控制以及数字电信号的打包处理；所述蓝牙通讯模块用于与所述便携式终端进行通信。

9.如权利要求8所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述信号控制电路与左、右电极相连接，用于唤醒心电信号采集电路；

在非工作状态下，心电信号采集装置处于待机状态；在用户双手触碰到裸露的所述左、右电极时，产生的瞬时电压值将超过信号控制电路内电压比较器的阈值，此时比较器向核心控制单元发送电信号，核心控制单元接收到该信号后发出指令，唤醒心电信号采集电路进行心电信号采集，同时使信号控制电路进入休眠，避免信号控制电路的持续通讯电流干扰心电信号采集电路工作。

10.如权利要求3所述的心电信号采集系统，其特征在于：

所述预设时间长度为38秒；所述预设时间中，前3秒用于信号控制电路的判断与指令控制，后35秒用于心电信号采集。