CN110101382A - 一种基于ecg信号分析的风险监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种基于ECG信号分析的风险监测装置，包括数据采集器和数据处理器；所述的数据采集器包括用于采集心电信号的心电电极、用于对心电信号放大的放大电路、用于对心电信号滤波的滤波电路，A/D转换电路、蓝牙传输模块和第一锂电池模块，心电电极、放大电路、滤波电路，A/D转换电路、蓝牙传输模块依次连接；所述的数据处理器包括蓝牙接收模块、用于对收电数据处理的数据处理模块、数据存储模块、风险评估模块、LCD屏、蜂鸣器和第二锂电池模块。本发明使用较少且可靠的心电电极布局，并可使用传统心电电极耗材，制作成本低；实时采集心电数据，及时反馈指数更全面，并提供运动风险指数评估；本发明采用了LCD屏，人机交互的方式更方便、直接。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴智能运动健康领域，尤其是一种便携式基于ECG信号分析的风险监测装置。
背景技术
所谓ECG(心电图)就是指心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着心电图生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形(简称ECG)。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。ECG的检查意义在于：用于对各种心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心率异常、心肌缺血、电解质紊乱(对血钾不正常变化有快速直视的临床参考意义)、心衰等病症检查，可用于床边24小时监视病人心脏功能。其中心率异常信息对于运动风险监测具有重要价值。由于人体最基本的调节是神经-体液调节，其中自主神经占据主导地位，它直接调节绝大多数生命活动，因此通过自主神经功能对体重减控风险进行识别、评价可有效指导体重减控。目前国际上普遍使用心率变异性(Heart Rate Variaty，HRV)来度量自主神经功能，其实质是分析心率的快慢、快慢差异性的大小及其规律，从而量化交感神经与迷走神经的活性和张力及其平衡性。医学临床领域HRV主要用于疾病预后和死亡风险几率的评价，是公认为极具价值的风险指标。运动训练领域主要用于观察运动员的适应能力，也是运动员的机能评价的重要指标。
现有技术中也存在借助无线ECG信号获取装置获取数据，进行分析后获取 HRV信息，以进行运动风险评价。但是现有技术中ECG信号获取装置采用的心电电极较多，或是只有采集，对风险评价工作做的不够，不能快速直接的反馈或提示风险。
发明内容
本发明选择了较为可靠、便捷的心电电极布局进行无线ECG信号采集，且增加了风险评估与提醒功能。
本发明的一种基于ECG信号分析的风险监测装置，包括数据采集器和数据处理器；所述的数据采集器包括用于采集心电信号的心电电极、用于对心电信号放大的放大电路、用于对心电信号滤波的滤波电路，A/D转换电路、蓝牙传输模块和第一锂电池模块，心电电极、放大电路、滤波电路，A/D转换电路、蓝牙传输模块依次连接，第一锂电池模块给心电电极、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和蓝牙传输模块供电；所述的数据处理器包括蓝牙接收模块、用于对收电数据处理的数据处理模块、数据存储模块、风险评估模块、LCD屏、蜂鸣器和第二锂电池模块。
进一步的，所述的心电电极包括第一电极、第二电极和第三电极。采用较少的电极使用本发明装置使用时更便捷。
进一步的，所述的数据处理模块用于计算如下四个心电风险指标：
SDNN表示正常窦性R-R间期的标准差
其中，RRi表示心跳间隔，表示测算时长内多个心跳间隔的平均数，N为测算时长内获得的所述心跳间隔数量的数量；
rMSSD表示相邻N-N间期差值均方根值
HF表示高频率范围内的功率，频段0.15-0.4Hz，LF表示低频率范围内的功率，频段0.04-0.15Hz，LF/HF表示低频高频比；
对上述3个指标进行标准化处理后，计算风险指数
RI＝0.6×[SDNN]+0.3×[rMSSD]+0.1×[LF/HF]
计算的多个风险指标，使反馈的指数更全面。
有益效果：
本发明使用较少且可靠的心电电极布局，并可使用传统心电电极耗材，制作成本低；实时采集心电数据，及时反馈指数更全面，并提供运动风险指数评估；本发明采用了LCD屏，人机交互的方式更方便、直接。
附图说明
图1是本发明采集心电数据时电极面局示意图
图2是本发明工作原理框图
具体实施方式
一种基于ECG信号分析的风险监测装置，包括数据采集器和数据处理器，所述的数据采集器包括心电电极、放大电路、滤波电路，A/D转换电路、蓝牙传输模块和第一锂电池模块，心电电极采集到的心电数据经过放大电路、滤波电路和A/D转换电路后，通过蓝牙传输模块传输到数据处理器，第一锂电池模块给心电电极、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和蓝牙传输模块供电。本发明所述的心电电极包括第一电极、第二电极和第三电极，心电电极在人体上的固定位置如图1所示，心电电极采集心电信号，放大电路对心电信号放大，由于心电信号受到肌电噪声、基线飘移和50Hz工频信号等的干扰，需要滤波电路消除干扰信号，才能消除噪声，得到有效的心电信号，心电信号经过A/D转换后，数字心电信号经过与蓝牙传输模块，传输到数据处理器。蓝牙传输模块的最大有效传输距离10m，放大电路的共态抑制大于105dB，滤波电路使用0.01-1048Hz的三阶低通滤波，阻抗使用0.05-1000Hz一阶带通滤波。
所述的数据处理器包括蓝牙接收模块、数据存储模块、数据处理模块、风险评估模块、LCD屏、蜂鸣器和第二锂电池模块。第二锂电池模块给蓝牙接收模块、数据存储模块、数据处理模块、风险评估模块、用于显示评估风险的LCD 屏和蜂鸣器供电，蓝牙接收模块接收数据采集器发送来的心电信号数据，心电信号数据存储在数据存储模块中、数据处理模块对心电信号数据进行处理，风险评估模块将处理后的数据与设定置进行比较，比较得到的结果超出正常范围时，则蜂鸣器蜂鸣报警，并且在LCD屏上显示报警的心电风险指标。心电信号数据、数据处理模块处理后的结果数据、风险评估模块评估后的结果数据均存储在数据存储模块中。
数据处理模块以5分钟为一个采样周期，对收到的的心电信号数据进行处理，且进行结果反馈。其中心电风险指标包括：
SDNN表示正常窦性R-R间期的标准差
其中，RRi表示心跳间隔，表示测算时长内多个心跳间隔的平均数，N为测算时长内获得的所述心跳间隔数量的数量。
rMSSD表示相邻N-N间期差值均方根值
数据处理模块对采样周期内数据进行FFT傅里叶变换后频谱分析提取HF和 HL指标。HF表示高频率范围内的心电功率，频段0.15-0.4Hz，LF表示低频率范围内的心电功率，频段0.04-0.15Hz，LF/HF表示低频高频比。
对上述3个指标进行标准化处理后，计算风险指数：
RI＝0.6×[SDNN]+0.3×[rMSSD]+0.1×[LF/HF]
当RI的值位于0～0.5之间时，为正常值，当RI的值位于0.5～0.8之间时，表示中等风险，当RI的值位于0.8～1之间时，表示高风险，
风险评估模块依下表对数据处理模块计算出的上述指标进行阈值判断。
表：心电风险指标正常值范围
当四个指标中有指标的值不在正常值范围时，蜂鸣器蜂鸣，在LCD屏上显示处于非正常范围内的指标，如指标SDNN的值超出的正常范围，则蜂鸣器蜂鸣，在LCD屏上显示“SDNN”。
Claims (3)
1.一种基于ECG信号分析的风险监测装置，其特征在于，包括数据采集器和数据处理器；
所述的数据采集器包括用于采集心电信号的心电电极、用于对心电信号放大的放大电路、用于对心电信号滤波的滤波电路，A/D转换电路、蓝牙传输模块和第一锂电池模块，心电电极、放大电路、滤波电路，A/D转换电路、蓝牙传输模块依次连接，第一锂电池模块向心电电极、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和蓝牙传输模块供电；
所述的数据处理器包括蓝牙接收模块、用于对心电信号数据处理的数据处理模块、数据存储模块、风险评估模块、LCD屏、蜂鸣器和第二锂电池模块，第二锂电池模块向数据处理模块、数据存储模块、风险评估模块、LCD屏和蜂鸣器供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于ECG信号分析的风险监测装置，其特征在于，所述的心电电极包括第一电极、第二电极和第三电极。
3.根据权利要求1所述的一种基于ECG信号分析的风险监测装置，其特征在于，所述的数据处理模块用于计算如下四个心电风险指标：
SDNN表示正常窦性R-R间期的标准差
其中，RRi表示心跳间隔，表示测算时长内多个心跳间隔的平均数，N为测算时长内获得的所述心跳间隔数量的数量；
rMSSD表示相邻N-N间期差值均方根值
HF表示高频率范围内的功率，频段0.15-0.4Hz，LF表示低频率范围内的功率，频段0.04-0.15Hz，LF/HF表示低频高频比；
对上述3个指标进行标准化处理后，计算风险指数RI＝0.6×[SDNN]+0.3×[rMSSD]+0.1×[LF/HF]。
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