CN110384496A - 一种可穿戴多参测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴多参测量仪，包括处理器，还包括输入端与人体相接的一阶高频低通滤波器，其输出端与阻抗变换器的输入端电连接；阻抗变换器的输出端依次通过一阶抗混叠低通滤波器、模数变换器与处理器的输入端电连接；处理器内设有过采样单元和数字滤波单元；采样单元用于对模数变换器的输出信号进行过采样，并将采样数据传送至数字滤波单元；数字滤波单元用于对采样数据进行数字滤波处理并得到心电信号；还包括第一复合电极和/或第二复合电极；第一复合电极测量心电和体温；第二复合电极测量心电和心音。本发明获得的信号精密、体积小、功耗低；能够同时监测心电和体温数据、同时监测心电和心音数据，用户操作步骤少，使用成本低。

Description

一种可穿戴多参测量仪

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种可穿戴多参测量仪。

背景技术

多参数监护仪是一种在医院广泛使用的仪器，在手术、术后、ICU、救护车等多个场合，它都实时采集患者的生理参数，显示并报警指标超标，可以说监护仪是监护生命的仪器。一般情况下，常用的监护仪对心电、血压、血氧、呼吸、体温和脉搏等六个参数进行监护。

随着时代的发展，可穿戴多参测量仪为未来发展的方向。

心电信号具有信号微弱、高阻、易受干扰等特点，干扰信号的强度一般为心电信号强度的几十倍以上，因此在强背景噪声干扰下精密获取心电信号是一个有很大挑战性的课题。

传统的心电信号获取系统结构如图1所示，其采用一阶高频低通滤波器1、阻抗变换器2、隔直高通滤波器3、多级放大器4(200～1200倍)、多级滤波和对消进行信号调理，滤除噪声干扰，通过高阶抗混叠滤波器5进行带宽限制，最后将信号送到模数变换器6，得到心电信号的数据并送至处理器7。其中处理器7通过基线回零电路8与隔直高通滤波器3电连接。

现有心电信号获取方法具有以下缺点：

1、由于心电图信号需要低至0.05Hz的低频成分，同时需要去除极化电压，必须采用隔直高通滤波器3，针对0.05Hz的频率，造成RC都必须很大，电容C的微小漏电特别容易造成后端几百倍放大器饱和，这时心电图机将不可使用。

2、由于电子零件存在误差，使得模拟滤波器的效果会大打折扣，特别是针对工频干扰的带阻滤波器，RC的精度直接影响凹口位置和宽度，最终导致数据获取精度下降。

3、为了更好滤除干扰，常常要求高阶滤波器，而高阶滤波器除了带来硬件规模和成本增加外，要达到理想设计的性能，对RC的精度要求进一步提高。

4、精密的模拟电路使得产品对使用环境的要求很高，例如：在温度、湿度变化，空气质量不好的情况下，将降低电路板的绝缘程度，同样带来滤波器效果的降低，所以传统心电图机电路板常常采取喷涂绝缘漆的方法来抵御环境的影响，造成生产工艺的复杂和产品质量的稳定性下降。

5、一般情况下，数字器件对干扰的适应远远高于模拟器件，过多的模拟器件增加了产品性能劣化的概率。

心电图机、监护仪等电生理设备使用的电极一般有两种：一种是一次性心电电极片，另外一种是重复使用的肢体夹、吸球电极。在监护仪、动态心电图等使用中，由于佩戴传感器需要较长时间，出于佩戴相对舒适和可靠连接，会选择一次性心电电极片，而后者主要用于心电图机，佩戴传感器时间较短，容易控制连接效果，重复使用可以降低成本。

现有的一次性心电电极片具有以下缺点：

第一，仅仅能监测心电数据，不能监测体温数据。若需要同时监测心电数据和体温数据，则需要放置心电电极片和体温传感器，操作费时费力，且容易出现放置位置错误。

第二，仅仅能监测心电数据，不能监测心音数据。若需要同时监测心电数据和心音数据，则需要放置心电电极片和心音传感器，操作费时费力。

第三，一体式设计，使用一次后需要整体丢弃，使用成本高。

第四，导电部分与皮肤接触面积小，采集到的心电数据质量低。

现有的血压计采用主机加袖带的结构形式，气泵和气阀均设于主机内，通过袖带上的胶管连通气阀及气泵。由于胶管直径较大，因而整个血压计的体积较大。此外，主机和袖带连为一体、不可更换，重复使用容易交叉感染。

对于呼吸信号的提取，常规的做法是采用运放和两只二极管搭成检波电路。由于二极管的正向压降(Vf)，必须先将信号放大到能容忍Vf的程度，即便如此，二极管的Vf也将大大降低检波效率。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种可穿戴多参测量仪。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种可穿戴多参测量仪，其特点是包括处理器，还包括输入端与人体相接的一阶高频低通滤波器，一阶高频低通滤波器的输出端与阻抗变换器的输入端电连接；还包括一阶抗混叠低通滤波器和差分输入的模数变换器，阻抗变换器的输出端依次通过一阶抗混叠低通滤波器、模数变换器与处理器的输入端电连接；

处理器内设有过采样单元和数字滤波单元；采样单元用于对模数变换器的输出信号进行过采样，并将采样数据传送至数字滤波单元；数字滤波单元用于对采样数据进行数字滤波处理，采样数据进行数字滤波处理后得到心电信号；

还包括第一复合电极和/或第二复合电极；

所述第一复合电极包括第一无纺布、第一电路板、导电螺丝、导电螺母和第一连接线；所述第一无纺布的中心开设第一通孔，第一电路板中心开设与第一通孔相对的第二通孔；第一无纺布上还开设第三通孔，第一电路板上开设与第三通孔相对的第四通孔；第四通孔内固设有体温传感器，体温传感器的测量头伸入第三通孔内；第一电路板上设有位于第二通孔外圈的导电环，导电环与体温传感器均与第一连接线的一端电连接；导电螺丝的凸缘部与第一无纺布的底面抵接，导电螺丝的螺纹杆依次穿过第一通孔和第二通孔并与导电螺母相螺接；导电螺母与导电环相接触；

所述第二复合电极包括固定环、第二无纺布、支架、第二电路板和第二连接线；所述固定环中心区域开设第九通孔，第二无纺布中心区域开设与第九通孔相对的第十通孔，所述支架中心区域开设与第十通孔相对的第十一通孔，第二电路板置于支架上并盖住第十一通孔；第二电路板底部固设心音传感器，心音传感器的测量头伸入第十一通孔内；固定环上设有沿第九通孔外圈布置的至少两个固定栓，固定环及固定栓由导电材料制作而成；固定栓包括一端与固定环相连的竖直杆、与竖直杆另一端相连的圆头部；第二无纺布上设有沿第十通孔外圈布置的至少两个与固定栓一一对应的第十二通孔，支架上开设至少两个与第十二通孔一一相对的第十三通孔，第二电路板上开设至少两个与第十三通孔一一相对的第十四通孔，第二电路板上还开设至少两个与第十四通孔一一连通的腰型孔；第二电路板上设有位于腰型孔外圈的导电片；导电片与心音传感器均与第二连接线的一端电连接；

所述第一连接线的另一端和/或第二连接线的另一端与所述一阶高频低通滤波器的输入端电连接。

作为一种优选方式，所述数字滤波处理过程包括降频处理、抗工频干扰处理、抗基线漂移处理、抗肌电漂移处理。

进一步地，所述第一无纺布的底面设有第一导电胶粘层。

进一步地，第一连接线的一端、第一电路板与体温传感器注塑形成注塑体；注塑体上设有第五通孔和第六通孔，导电环通过第五通孔外露，体温传感器通过第六通孔外露。

进一步地，所述第一无纺布顶面对应注塑体的位置设有不干胶。

进一步地，所述第一导电胶粘层底面对应导电螺丝凸缘部的位置设有第一蜡纸，第一导电胶粘层底面设有位于第一蜡纸外圈的第二蜡纸。

进一步地，所述第二无纺布的底面设有第二导电胶粘层。

进一步地，所述第二电路板上引出第二连接线的引出处设有用于防止第二连接线折断的第二保护尾。

进一步地，还包括血压测量主机、血压测量盒、3芯护套线和袖带，袖带上设有容纳袋，血压测量盒可拆卸设于容纳袋内，袖带上设有与袖带气囊进入口相连通的连接接口，血压测量盒内设有气泵与气阀，气泵通过气阀与连接接口相连通；气泵与气阀均通过3芯护套线与血压测量主机电连接。

进一步地，还包括模拟多路转换器，处理器输出方波，方波经过信号调理后作为激励信号驱动人体；同时该激励信号还控制模拟多路转换器的开关切换，使得正半周让正向信号输出，负半周让反向信号输出，以实现检波；检波后的信号通过低通滤波器提取包络后得到呼吸信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，利用硬件软化技术，可以获取强噪声背景下的心电信号，对RC的精度要求低、对使用环境的适应能力强、获得的心电信号精密、体积小、功耗低。

第二，能够同时监测心电数据和体温数据，在放置心电电极的同时解决了体温传感器的放置问题，减少了用户操作步骤，避免可能出现的位置放置错误。

第三，能够同时监测心电数据和心音数据，在放置心电电极的同时解决了心音传感器的放置问题，减少了用户操作步骤。

第四，可拆卸式复合电极设计，除了无纺布及上面的涂胶外，其余部件均可重复利用，降低了使用成本；导电部分与皮肤接触面积大，采集到的心电数据质量高。

第五，血压测量盒可以重复使用，袖带可根据需要进行更换，避免交叉感染，降低使用成本。

第六，采用模拟多路转换器直接在小信号下完成检波，无Vf导致的损失硬件规模小，完成高效的全波检波。

附图说明

图1为现有心电信号获取系统结构图。

图2为本发明心电信号获取系统一实施例结构图。

图3为第一复合电极一实施例结构示意图。

图4为图3的爆炸图。

图5为注塑体的俯视图。

图6为注塑体的仰视图。

图7为第一无纺布结构示意图。

图8为第一无纺布仰视图。

图9为利用现有一次性心电电极片测量得到的心电图。

图10为利用第一复合电极测量得到的心电图。

图11为第二复合电极一实施例结构示意图。

图12为图11的爆炸图。

图13为第二电路板的俯视图。

图14为第二电路板的仰视图。

图15为支架的结构示意图。

图16是图15的A-A剖视图。

图17为第二无纺布仰视图。

图18为血压测量主机与袖带连接关系图。

图19为袖带结构示意图。

图20为呼吸信号监测原理图。

其中，1为一阶高频低通滤波器，2为阻抗变换器，3为隔直高通滤波器，4为多级放大器，5为高阶抗混叠滤波器，6为模数变换器，7为处理器，8为基线回零电路，9为一阶抗混叠低通滤波器，10为第一复合电极，11为第二复合电极，101为第一无纺布，10101为第一通孔，10102为第三通孔，102为第一电路板，10201为第二通孔，10202为第四通孔，103为导电螺丝，10301为凸缘部，10302为螺纹杆，104为导电螺母，105为第一连接线，106为体温传感器，107为导电环，8为第一导电胶粘层，10801为第七通孔，109为注塑体，10901为第五通孔，10902为第六通孔，1010为不干胶，1011为第一蜡纸，101101为第八通孔，1012为第二蜡纸，1013为第一保护尾，111为固定环，11101为第九通孔，112为第二无纺布，11201为第十通孔，11202为第十二通孔，113为支架，11301为第十一通孔，11302为第十三通孔，114为第二电路板，11401为第十四通孔，11402为腰型孔，115为第二连接线，116为心音传感器，117为固定栓，11701为竖直杆，11702为圆头部，118为第四蜡纸，119为第二导电胶粘层，1110为第二保护尾，1111为环氧树脂层，1112为第三蜡纸，111201为第十五通孔，111202为第十六通孔，12为血压测量主机，13为血压测量盒，14为3芯护套线，15为袖带，1501为容纳袋，1502为连接接口，16为模拟多路转换器，18为拉链。

具体实施方式

如图2所示，可穿戴多参测量仪包括处理器7，还包括输入端与人体相接的一阶高频低通滤波器1，一阶高频低通滤波器1的输出端与阻抗变换器2的输入端电连接；还包括一阶抗混叠低通滤波器9和差分输入的模数变换器6，阻抗变换器2的输出端依次通过一阶抗混叠低通滤波器9、模数变换器6与处理器7的输入端电连接；处理器7内设有过采样单元和数字滤波单元；采样单元用于对模数变换器6的输出信号进行过采样，并将采样数据传送至数字滤波单元；数字滤波单元用于对采样数据进行数字滤波处理，采样数据进行数字滤波处理后得到心电信号。

所述数字滤波处理过程包括降频处理、抗工频干扰处理、抗基线漂移处理、抗肌电漂移处理。

使用RC一阶高频低通滤波器1去除高频干扰，所述一阶高频低通滤波器1的截止频率为15～50KHz，其截止频率应远高于心电信号带宽，低于后端阻抗变换器2和模数变换器6的带宽范围。一阶高频低通滤波器1的目的是滤除人体带来的高频信号，例如：无线电信号、手机信号等，对于一阶高频低通滤波器1，滤除高频干扰信号的同时，不能让心电信号有明显的损失，所以截止频率应该大大高于心电信号，以保证了后面对消的效果，但是截止频率受到后端运放和模数转换器带宽的限制，不应该让超过器件带宽的信号成分进入后端通道，所以选择截止频率为15～50KHz，由于该截止频率距离心电信号的带宽较远，选择简单的RC一阶低通滤波器。

阻抗变换器2使用精密运放构成的跟随器完成阻抗变换。对运放的主要要求是：高CMMR使得通过的信号得到最大程度保留以保证共模对消效果，低输入电流保证心电图产品具有高的输入阻抗，高PMMR可以降低产品对电源的要求。

跟随器的输出直接驱动一阶抗混叠低通滤波器9，电阻R采用1％的精度，电容C采用10％的精度。心电图机截止频率设定为150Hz时，考虑到RC器件的最大误差为10％，为了留有余量，将一阶抗混叠低通滤波器9的截止频率设定在170Hz左右。

一阶抗混叠低通滤波器9的输出直接送到21～24bit、差分输入的模数变换器6，以留出足够的动态范围和分辨精度，选择差分输入的目的是采样前先完成信号中共模干扰的对消。

采样单元采用信号带宽为一阶抗混叠低通滤波器9抗混叠带宽8～20倍的采样频率进行过采样，例如采用2400Hz的频率采样信号，形成过采样，避免由于一阶抗混叠低通滤波器9截止频率以上的成分形成混叠噪声，即：一阶抗混叠低通滤波器9的频率成分会被带进模数变换器6进行采样，过采样技术的采用避免了混叠失真。

处理器7内的数字滤波单元完成下列数字滤波，进一步除去噪声干扰：

降频：根据需要的数据输出频率，选择数据平均窗口的宽度，多点数据的平均将实现低通数字滤波器，以去掉带在心电信号中的高频信号。

抗工频干扰：去掉心电信号中残留的工频信号，该算法实现数字陷波器，50Hz或60Hz程控可选。

抗基线漂移：实现较为复杂的高通滤波器，首先识别心电信号中的心搏时段，去掉心搏部分的波动成分；然后进行数字低通滤波，得到基线数据；最后用原始数据减去该基线漂移信号，达到去掉基线漂移的目的，同时保留心电图中的低频有效成分。

抗肌电漂移：是一个可变截止频率的低通滤波器算法，目的是去掉高频肌电信号。

本发明中，仅仅需要RC一阶高频低通滤波器1、阻抗变换器2、RC一阶抗混叠低通滤波器9、21～24bit模数变换器6、处理器7及其内部数字滤波算法即可获取心电信号。本实施例中，前端的一阶高频低通滤波器1采用一阶RC低通滤波器，器件选22K和220P电容，此时截止频率约为30KHz；阻抗变换器2采用OPA4170精密运放，满足高CMMR、低输入电流、高PMMR的要求；一阶抗混叠低通滤波器9采用一阶RC低通滤波器，器件选9.1K和0.1uF电容，此时截止频率约为170Hz；模数变换器6选择ADS1258，它是差分输入、24bit、8个差分通道、采样率高达125K的精密模数转换器，满足本发明要求；处理器7选择STM32F205RCT6，它是32位ARM构架的处理器，工作频率为60MHz，它完成ADS1258初始化、控制、实时数字滤波算法等功能。

利用本发明获取心电信号的方法包括以下步骤：

步骤A，一阶高频低通滤波器1的输入端采集人体心电信号；

步骤B，一阶高频低通滤波器1采集的信号经过一阶高频低通滤波器1后，去除高频干扰；

步骤C，经过一阶高频低通滤波器1处理后的信号送至阻抗变换器2完成阻抗变换；

步骤D，阻抗变换器2的输出驱动一阶抗混叠低通滤波器9；

步骤E，一阶抗混叠低通滤波器9的输出送至差分输入的模数变换器6；

步骤F，采样单元对模数变换器6的输出信号进行过采样，并将采样数据传送至数字滤波单元；

步骤G，数字滤波单元对采样数据进行数字滤波处理，采样数据进行数字滤波处理后得到心电信号。

所述步骤G中，数字滤波处理包括降频处理、抗工频干扰处理、抗基线漂移处理、抗肌电漂移处理。

所述降频处理包括：根据需要的数据输出频率，选择数据平均窗口的宽度，求多点数据平均。

所述抗工频干扰处理包括：利用数字陷波器去掉采样信号中残留的工频信号。

所述抗基线漂移处理包括：首先识别采样信号中的心搏时段，去掉心搏部分的波动成分；然后进行数字低通滤波，得到基线数据；最后用原始数据减去基线数据。

所述抗肌电漂移处理包括：利用可变截止频率低通滤波算法取出高频肌电信号。

与传统方法相比，采用本发明获取心电信号后，电路板面积缩减到1/4，功耗减小到1/2，数据精度、性能指标大幅度提高，对恶劣环境的抵御能力得到很大的增强。本发明已经通过心电图机型式检验，性能均满足或超过了YY1139-2013和YY0782-2010心电图机行业标准的要求。

可穿戴多参测量仪还包括第一复合电极10和第二复合电极11。

第一复合电极10是用于测量心电与体温的复合电极。如图3至图8所示，第一复合电极10的一实施例包括第一无纺布101、第一电路板102、导电螺丝103、导电螺母104和第一连接线105；所述第一无纺布101的中心开设第一通孔10101，第一电路板102中心开设与第一通孔10101相对的第二通孔10201；第一无纺布101上还开设第三通孔10102，第一电路板102上开设与第三通孔10102相对的第四通孔10202；第四通孔10202内固设有体温传感器106，体温传感器106的测量头伸入第三通孔10102内，用于在测量时与被测者皮肤接触；第一电路板102上设有位于第二通孔10201外圈的导电环107，导电环107与体温传感器106均与第一连接线105的一端电连接；导电螺丝103的凸缘部10301与第一无纺布101的底面抵接，导电螺丝103的螺纹杆10302依次穿过第一通孔10101和第二通孔10201并与导电螺母104相螺接；导电螺母104与导电环107相接触。

所述第一连接线105的另一端与所述一阶高频低通滤波器1的输入端电连接。

所述第一无纺布101的底面设有第一导电胶粘层108。

第一连接线105的一端、第一电路板102与体温传感器106注塑形成注塑体109；注塑体109直径为10～35mm。注塑体109上留有圆孔，以便导电螺丝103穿过。注塑体109上设有第五通孔10901和第六通孔10902，导电环107通过第五通孔10901外露，以便导电螺丝103和导电螺母104拧紧后，导电螺母104充分接触到铜皮导电环107。体温传感器106通过第六通孔10902外露0.5～2mm，以便接触皮肤。

所述第一无纺布101顶面对应注塑体109的位置设有不干胶1010。

所述第一导电胶粘层108底面对应导电螺丝103凸缘部10301的位置设有第一蜡纸1011，第一蜡纸1011上对应第一通孔10101的位置开设第八通孔101101。第一导电胶粘层108底面设有位于第一蜡纸1011外圈的第二蜡纸1012。

所述导电环107由第一电路板102上的铜箔层形成。

所述注塑体109上引出第一连接线105的引出处设有用于防止第一连接线105折断的第一保护尾1013。

图4中未示出注塑体109的结构，但并不影响本领域的技术人员对本发明的理解和实现。

导电螺母104内径为3～5mm，导电螺丝103螺纹杆10302直径与其一致，也为3～5mm，导电螺丝103凸缘部10301的直径为10～15mm，以保证其与第一无纺布101底面的第一导电胶粘层108充分接触。

第一复合电极10中，各个部件用导电螺丝103连接，从而实现更换第一无纺布101，同时导电螺丝103可以将导联线中的心电信号连接到第一无纺布101的第一导电胶粘层108上，并最终与人体相接。

第一电路板102用于固定体温传感器106和第一连接线105。

第一无纺布101和第一导电胶粘层108均采用满足生物兼容性的材料。第一无纺布101顶面的不干胶1010直径与注塑体109直径一致或比注塑体109直径小1～3mm，保证注塑体109与第一无纺布101之间不易轻易转动，从而保证体温传感器106不会偏离开孔位置。第一无纺布101的底面全部设有第一导电胶粘层108，从而保证与皮肤有良好的接触。第一导电胶粘层108上对应体温传感器106的位置开第七通孔10801，以使得体温传感器106可以接触皮肤。第一无纺布101的直径为30～60mm。

第一复合电极10的安装使用步骤如下：

1、撕开第一导电胶粘层108底面的小圆环第一蜡纸1011。

2、将导电螺丝103从第一通孔10101底端穿过去，穿到底后压紧，此时第一无纺布101上的第一导电胶粘层108与导电螺丝103的凸缘部10301已经粘在一起。

3、将注塑件从导电螺丝103顶部放下，将体温传感器106对准第一无纺布101上相应的第三通孔10102，压紧，此时注塑件与第一无纺布101上的不干胶1010已经粘在一起。

4、将导电螺母104拧紧在导电螺丝103上，此时第一复合电极10准备完毕。

5、撕开第一导电胶粘层108底面的大圆环第二蜡纸1012，粘贴在人体相应位置的皮肤上即可使用。

本发明中的第一复合电极10对应心电图测量时的LA，放置位置位于被测者的左腋下。

在传统医院监护过程中，左臂LA电极放置于左肩偏下位置，RA电极放置于右肩偏下位置，而肩膀处位置范围较宽，因而容易出现放置位置错误的情况，导致心电数据测量不准。本发明依据电生理理论，调整了第一复合电极10的放置位置，将LA电极放置在左腋下最高位置，RA电极位置不变，不仅可以测心电数据，同时还可以测量体温数据。因腋下位置范围较小，还避免了可能出现的放置位置错误。

图9和图10是医用心电图机在真人情况下测量的结果。图9是按照现有监护仪标准位置放置电极做出的心电图，图10是按照本发明描述的位置(LA电极在左肩偏下位置)放置本发明所述第一复合电极10做出的心电图。如果放置位置差异导致心电数据有差别，将体现在Ⅰ导联上。而从图9和图10的结果可知，经过幅值、周期、形状等特征比较，图9和图10中两份心电图的Ⅰ导联无导致错误诊断的差别。

利用本发明，用户在按要求粘贴心电电极的同时，可同时完成对体温传感器106的放置，方便快捷。与人体直接接触的第一导电胶粘层108及第一无纺布101可拆卸更换，可以避免交叉感染，其它部件可以重复使用，降低了使用成本；由于导电部分采用整块第一导电胶粘层108与皮肤接触，因而导电部分与皮肤接触面积大，使得其采集到的心电数据质量优于一次性心电电极片和肢体夹、吸球电极。

本发明特别适合于动态多参数测量、医用多参数监护、家庭健康等场合。

第二复合电极11是用于测量心电与心音的复合电极。如图11至图17所示，第二复合电极11一实施例包括固定环111、第二无纺布112、支架113、第二电路板114和第二连接线115；所述固定环111中心区域开设第九通孔11101，第二无纺布112中心区域开设与第九通孔11101相对的第十通孔11201，所述支架113中心区域开设与第十通孔11201相对的第十一通孔11301，第二电路板114置于支架113上并盖住第十一通孔11301；第二电路板114底部固设心音传感器116，心音传感器116的测量头伸入第十一通孔11301内；固定环111上设有沿第九通孔11101外圈布置的四个固定栓117(固定栓117一般设置2～4个，本实施例中设置4个固定栓117)，固定环111及固定栓117由导电材料(如金属)制作而成；固定栓117包括一端与固定环111相连的竖直杆11701、与竖直杆11701另一端相连的圆头部11702；第二无纺布112上设有沿第十通孔11201外圈布置的四个与固定栓117一一对应的第十二通孔11202，支架113上开设四个与第十二通孔11202一一相对的第十三通孔11302，第二电路板114上开设四个与第十三通孔11302一一相对的第十四通孔11401，第二电路板114上还开设四个与第十四通孔11401一一连通的腰型孔11402；第二电路板114上设有位于腰型孔11402外圈的导电片(导电片在附图中未示出，但并不影响本领域的技术人员对本发明的理解和实现)；导电片与心音传感器116均与第二连接线115的一端电连接。人体心电信号依次通过固定环111、固定栓117、导电片传输到第二连接线115，再通过第二连接线115传输到心电设备中。

所述第二连接线115的另一端与所述一阶高频低通滤波器1的输入端电连接。

所述第二无纺布112的底面全覆盖有第二导电胶粘层119，保证与固定环111有良好的电接触，同时第二无纺布112在与皮肤的粘贴过程中，保证与皮肤的良好电接触。第二无纺布112的直径为30～60mm。

所述第二电路板114上引出第二连接线115的引出处设有用于防止第二连接线115折断的第二保护尾1110。

所述第二电路板114上设有用于固定第二保护尾1110及第二连接线115的环氧树脂层1111。环氧树脂层1111同时还可以将心音传感器116的焊点封闭。

所述第二导电胶粘层119底面对应固定环111的位置设有第三蜡纸1112，第二导电胶粘层119底面设有位于第三蜡纸1112外圈的第四蜡纸118。

所述导电片由第二电路板114上的铜箔层形成。

所述第三蜡纸1112上开设与第九通孔11101相对的第十五通孔111201。

所述第三蜡纸1112上开设四个与固定栓117一一对应的第十六通孔111202。

第二复合电极11中，第二无纺布112及第二导电胶粘层119可以更换，同时，固定栓117将导联线中的心电信号连接到导电的固定环111，并通过固定环111传递到第二无纺布112背面的第二导电胶粘层119上。

第二无纺布112和第二导电胶粘层119采用满足生物兼容性的材料。第二无纺布112中间的第十通孔11201与固定环111上的第十一通孔11301内径一致。

第二无纺布112上位于圆心的第十通孔11201与固定环111上的第九通孔11101内径相同。在使用时，将第二导电胶粘层119粘贴在人体皮肤上，从而人体皮肤与固定环111、支架113、第二电路板114一起围成用于心音拾取得的封闭共鸣腔。

第二无纺布112上的四个第十二通孔11202与四个固定栓117一一对应，固定栓117穿过第十二通孔11202，以加固第二无纺布112和其它部件的连接。

支架113外径为20～30mm，内径为15～25mm，高度5～10mm，厚度2～6mm。支架113是一个截面积为长方形的圆环，其壁内开设四个垂直的第十三通孔11302，以便固定栓117穿过。四个固定栓117被垂直焊接在固定环111顶面上，圆头部11702在上。固定栓117的竖直杆11701直径为1～2.5mm，竖直杆11701高度为第二电路板114厚度、支架113高度、第二无纺布112厚度之和。固定栓117的圆头部11702直径为2.5～5mm。

第二电路板114的形状为圆形，直径为20～30mm。

固定栓117依次穿过第二无纺布112、支架113和第二电路板114上的通孔后，相对转动第二电路板114及固定环111，则竖直杆11701进入腰型孔11402内，将第二复合电极11的所有部件连成一体。

第二复合电极11的安装使用步骤如下：

1、撕开第二导电胶粘层119底面的小圆环第三蜡纸1112。

2、将固定环111的四个固定栓117从底端对准第二无纺布112的四个第十二通孔11202穿过去，到底后压紧，此时第二无纺布112与固定环111已经粘在一起。

3、将支架113从顶端放下，四个固定栓117穿过支架113壁上的第十三通孔11302。

4、将第二电路板114从顶端放下，从支架113上方露出的固定栓117穿过第二电路板114边缘的第十四通孔11401。

5、旋转第二电路板114，让固定栓117进入腰型孔11402，此时第二复合电极11准备完毕。

6、撕开导电粘胶层底面的大圆环第四蜡纸118，粘贴在人体相应位置的皮肤上即可使用。

本发明涉及的第二复合电极11可对应心电图测量时的V1和V4，正确放置到相应胸部的位置后，分别对应三尖瓣听诊区和二尖瓣听诊区。

利用本发明，用户在粘贴心电电极的同时，完成对心音传感器116的放置，方便快捷。与人体直接接触的第二导电胶粘层119及第二无纺布112可拆卸更换，可以避免交叉感染，其它部件可以重复使用，降低了使用成本。由于导电部分采用整块第二导电胶粘层119与皮肤接触，因而导电部分与皮肤接触面积大，使得其采集到的心电数据质量优于一次性心电电极片和肢体夹、吸球电极。

本发明特别适合于需要检测二尖瓣和三尖瓣心音的动态多参数记录、多参数监护、家庭健康等场合。由于心电和心音都是人体重要的生理参数，心电图和心音图各有作用机理，且双方互有关联，因此在做诊断时，心电图和心音图可以配合使用，提高诊断的准确度。

本发明还包括血压测量主机、血压测量盒13、3芯护套线14和袖带15，袖带15上设有容纳袋1501，血压测量盒13可拆卸设于容纳袋1501内，袖带15上设有与袖带15气囊进入口相连通的连接接口1502，血压测量盒13内设有气泵与气阀，气泵通过气阀与连接接口1502相连通；气泵与气阀均通过3芯护套线14与血压测量主机12电连接。

容纳袋1501开口处设有拉链18。

气泵及胶管等部件与血压测量主机12相分离并集成在袖带15端的血压测量盒13，袖带15端的血压测量盒13与血压测量主机12之间仅采用3芯护套线14连接，完成电源供给及双向通信等功能，从而能够实现血压计接入检测、测量模式设定(可设定为成人、儿童或新生儿模式)及测量数据上传功能。

使用时，打开拉链18，将血压测量盒13装入容纳袋1501中并用胶管连接气阀出口与连接接口1502，从而气路导通。再拉上拉链18即可使用。

本发明中，血压测量盒13可以重复使用，袖带15可根据需要更换，避免可能的交叉感染。

血压测量过程如下：

1、从连接接口1502拔出气囊连接胶管。

2、拉开拉链18，将血压测量盒13装入容纳袋1501中，拉上拉链18。

3、将气囊连接胶管连接到血压测量盒13。

4、将血压测量盒13连接到血压测量主机12。

5、开机工作。

本发明还包括模拟多路转换器16，处理器7输出方波，方波经过信号调理后作为激励信号驱动人体；同时该激励信号还控制模拟多路转换器16的开关切换，使得正半周让正向信号输出，负半周让反向信号输出，以实现检波；检波后的信号通过低通滤波器提取包络后得到呼吸信号。

利用心电LA和RA电极，释放激励信号(来自于控制器7发出的62.5K方波，经过调理后作为激励信号驱动人体)，随着呼吸、胸腔的等效电阻变化，LA和RA电极上的电压也有变化，这两个信号经过阻抗变换后，送到模拟多路转换器16，模拟多路转换器16的控制端由上述激励信号控制，完成同步检波，检波的结果经过低通滤波器后取出包络，经过AD后转换为数字信号。

采用模拟多路转换器16，可以直接在小信号下就完成检波，无Vf导致的损失，取出的包络信号直接送到24bit模数转换器进行转化，便得到呼吸信号，硬件规模小，效果良好。

本发明所述的可穿戴多参测量仪中，还可以加入电子听诊器等功能。

本发明采用新技术和新结构，具有以下特点：

1、小型化，主机体积约为烟盒体积的一半，让多参数监测仪器进入可穿戴领域。

2、满足医疗器械安全性和有效性要求。

3、数据质量高。

4、采用复合电极结构，简化用户佩戴过程，降低难度。

5、能联网并上传数据，以便在互联网平台上形成个性化大数据。

6、简化操作，类似家用电子血压计，能够做到一键完成数据测量、数据有效性分析和数据上传，平台有发回的健康诊断建议时，以声光形式提示用户观察。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可穿戴多参测量仪，其特征在于，包括处理器(7)，还包括输入端与人体相接的一阶高频低通滤波器(1)，一阶高频低通滤波器(1)的输出端与阻抗变换器(2)的输入端电连接；还包括一阶抗混叠低通滤波器(9)和差分输入的模数变换器(6)，阻抗变换器(2)的输出端依次通过一阶抗混叠低通滤波器(9)、模数变换器(6)与处理器(7)的输入端电连接；

处理器(7)内设有过采样单元和数字滤波单元；采样单元用于对模数变换器(6)的输出信号进行过采样，并将采样数据传送至数字滤波单元；数字滤波单元用于对采样数据进行数字滤波处理，采样数据进行数字滤波处理后得到心电信号；

还包括第一复合电极(10)和/或第二复合电极(11)；

所述第一复合电极(10)包括第一无纺布(101)、第一电路板(102)、导电螺丝(103)、导电螺母(104)和第一连接线(105)；所述第一无纺布(101)的中心开设第一通孔(10101)，第一电路板(102)中心开设与第一通孔(10101)相对的第二通孔(10201)；第一无纺布(101)上还开设第三通孔(10102)，第一电路板(102)上开设与第三通孔(10102)相对的第四通孔(10202)；第四通孔(10202)内固设有体温传感器(106)，体温传感器(106)的测量头伸入第三通孔(10102)内；第一电路板(102)上设有位于第二通孔(10201)外圈的导电环(107)，导电环(107)与体温传感器(106)均与第一连接线(105)的一端电连接；导电螺丝(103)的凸缘部(10301)与第一无纺布(101)的底面抵接，导电螺丝(103)的螺纹杆(10302)依次穿过第一通孔(10101)和第二通孔(10201)并与导电螺母(104)相螺接；导电螺母(104)与导电环(107)相接触；

所述第二复合电极(11)包括固定环(111)、第二无纺布(112)、支架(113)、第二电路板(114)和第二连接线(115)；所述固定环(111)中心区域开设第九通孔(11101)，第二无纺布(112)中心区域开设与第九通孔(11101)相对的第十通孔(11201)，所述支架(113)中心区域开设与第十通孔(11201)相对的第十一通孔(11301)，第二电路板(114)置于支架(113)上并盖住第十一通孔(11301)；第二电路板(114)底部固设心音传感器(116)，心音传感器(116)的测量头伸入第十一通孔(11301)内；固定环(111)上设有沿第九通孔(11101)外圈布置的至少两个固定栓(117)，固定环(111)及固定栓(117)由导电材料制作而成；固定栓(117)包括一端与固定环(111)相连的竖直杆(11701)、与竖直杆(11701)另一端相连的圆头部(11702)；第二无纺布(112)上设有沿第十通孔(11201)外圈布置的至少两个与固定栓(117)一一对应的第十二通孔(11202)，支架(113)上开设至少两个与第十二通孔(11202)一一相对的第十三通孔(11302)，第二电路板(114)上开设至少两个与第十三通孔(11302)一一相对的第十四通孔(11401)，第二电路板(114)上还开设至少两个与第十四通孔(11401)一一连通的腰型孔(11402)；第二电路板(114)上设有位于腰型孔(11402)外圈的导电片；导电片与心音传感器(116)均与第二连接线(115)的一端电连接；

所述第一连接线(105)的另一端和/或第二连接线(115)的另一端与所述一阶高频低通滤波器(1)的输入端电连接。

2.如权利要求1所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，所述数字滤波处理过程包括降频处理、抗工频干扰处理、抗基线漂移处理、抗肌电漂移处理。

3.如权利要求1所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，所述第一无纺布(101)的底面设有第一导电胶粘层(108)。

4.如权利要求1所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，第一连接线(105)的一端、第一电路板(102)与体温传感器(106)注塑形成注塑体(109)；注塑体(109)上设有第五通孔(10901)和第六通孔(10902)，导电环(107)通过第五通孔(10901)外露，体温传感器(106)通过第六通孔(10902)外露。

5.如权利要求4所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，所述第一无纺布(101)顶面对应注塑体(109)的位置设有不干胶(1010)。

6.如权利要求3所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，所述第一导电胶粘层(108)底面对应导电螺丝(103)凸缘部(10301)的位置设有第一蜡纸(1011)，第一导电胶粘层(108)底面设有位于第一蜡纸(1011)外圈的第二蜡纸(1012)。

7.如权利要求1所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，所述第二无纺布(112)的底面设有第二导电胶粘层(119)。

8.如权利要求1所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，所述第二电路板(114)上引出第二连接线(115)的引出处设有用于防止第二连接线(115)折断的第二保护尾(1110)。

9.如权利要求1所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，还包括血压测量主机(12)、血压测量盒(13)、3芯护套线(14)和袖带(15)，袖带(15)上设有容纳袋(1501)，血压测量盒(13)可拆卸设于容纳袋(1501)内，袖带(15)上设有与袖带(15)气囊进入口相连通的连接接口(1502)，血压测量盒(13)内设有气泵与气阀，气泵通过气阀与连接接口(1502)相连通；气泵与气阀均通过3芯护套线(14)与血压测量主机(12)电连接。

10.如权利要求1所述的可穿戴多参测量仪，其特征在于，还包括模拟多路转换器(16)，处理器(7)输出方波，方波经过信号调理后作为激励信号驱动人体；同时该激励信号还控制模拟多路转换器(16)的开关切换，使得正半周让正向信号输出，负半周让反向信号输出，以实现检波；检波后的信号通过低通滤波器提取包络后得到呼吸信号。