CN110638442A - 心电监测系统及心电监测方法 - Google Patents

心电监测系统及心电监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种心电监测系统及心电监测方法,心电监测系统包括测量单元、预处理单元、温度采集模块和终处理单元,所述测量单元适于利用若干导联电极贴片对体表进行测量获取用户的心电模拟信号;所述预处理单元与所述测量单元相连,所述预处理单元包括A/D信号转换模块,所述A/D信号转换模块适于将接收到的所述心电模拟信号A/D转换成心电数字信号;所述温度采集模块与所述预处理单元相连,所述温度采集模块适于测量所述测量单元的温度数据并传输给所述预处理单元;所述终处理单元与所述预处理单元相连。本发明提高了心电检测精度以及心电信号稳定性,并且大小便携。

Description

心电监测系统及心电监测方法
技术领域
本发明涉及一种心电监测系统及心电监测方法。
背景技术
目前,心脏是人体血液循环的动力装置。心脏在搏动前后,心肌发生激动,在激动过程中,会产生微弱的生物电流。这样,心脏的每一个心动周期均伴随着生物电变化。这种生物电变化可传达到身体表面的各个部位。由于身体各部分组织不同,距心脏的距离不同,心电信号在身体不同的部位所表现出的电位也不同。对正常心脏来说,这种生物电变化的方向、频率、强度是有规律的。若通过电极将体表不同部位的电信号检测出来,再用放大器加以放大,并用记录器描记下来,就可得到心电图形。医生根据所记录的心电图波形的形态、波幅大小以及各波之间的相对时间关系,再与正常心电图相比较,便能诊断出心脏疾病。诸如心电节律不齐、心肌梗塞、期前收缩、高血压、心脏异位搏动等。心电图的采集和分析通常在医院进行,当心脏病或疑似心脏病患者在医院做心电图检查时,医院通常使用心电图机进行短时心电图采集或使用24小时动态心电监护仪进行长时间心电图采集和分析,该心电图机包括同身体接触的3-12个电极以及与电极连接的心电图主机。
当有人突然感觉心脏不适,赶到医院去做心电图检查时,此时往往心脏的不适感已消失,对应地从心电图上,医生也无法发现造成心脏不适的原因。即使使用24小时动态心电监护仪(俗称HOLTER)进行长时间心电图采集也未必能找到原因。这是因为心脏的不适感往往只存在很短时间,这种不适感的心电信息数据捉捕时机很容易错过。及早发现心脏不适的原因并及时对症治疗,患者就不会延误病情,而这也可以在一定程度上挽救一个人的生命。因此,当有人感觉心脏不适时,使用便携、方便的心电检测仪器对使用者的心电信息数据及时进行测量和记录是解决上述问题的方案。而这对于病情的诊断将具有很大帮助。
目前现有的相对较新的产品有家链医疗两电极导联-只是单扣的方式,无法全面监测心脏各面变化;心韵恒安束带式12导心电仪-是一个条带式主机,无法很便携的融入日常生活实用,且通过蓝牙方式连接会有较强的信号干扰;五维康第二代心电仪(“心飞碟”家用智能12导电极一体化心电仪是个巨大的支架状设备,作为便携无从谈起;好朋友心电图机使用8导联,还是需要专业的人士按照传统的方式去安置贴片,无法实现单人家用,而且检测的维度也不够全面;综上所述,没有一款产品真正的做到医用标准、信号稳定、全面导联、大小便携、用户自检式的心电图仪。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种心电监测系统,它提高了心电检测精度以及心电信号稳定性,并且大小便携。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种心电监测系统,它包括:
测量单元,所述测量单元适于利用若干导联电极贴片对体表进行测量获取用户的心电模拟信号;
预处理单元,所述预处理单元与所述测量单元相连,所述预处理单元包括A/D信号转换模块,所述A/D信号转换模块适于将接收到的所述心电模拟信号A/D转换成心电数字信号;
温度采集模块,所述温度采集模块与所述预处理单元相连,所述温度采集模块适于测量所述测量单元的温度数据并传输给所述预处理单元;
终处理单元,所述终处理单元与所述预处理单元相连,所述终处理单元适于接收所述温度数据和所述心电数字信号,并根据温度数据利用二阶曲线拟合方法对所述心电数字信号进行补偿得到补偿心电信号,对所述补偿心电信号进行滤波处理后得到最终心电信号。
进一步,所述终处理单元通过通讯模块与所述预处理单元相连,所述通讯模块适于通过有线或无线方式将所述温度数据和心电数字信号传输至所述终处理单元。
进一步,心电监测系统还包括与所述预处理单元相连的存储模块,所述存储模块适于存储所述温度数据和所述心电数字信号以及将存储的所述温度数据和所述心电数字信号回传至所述预处理单元。
进一步,所述预处理单元为带有通讯模块的ESP32芯片。
进一步,在所述终处理单元中,根据温度数据通过公式(1)和公式(2)对心电数字信号进行补偿;
Vref=-X×10-8t2+Y×10-5t+2.4 公式(1);
Vecg=Vref*D/224 公式(2);
其中,t为温度数据,Vref为所述测量单元的内部参考电压;D为心电数字信号,Vecg为进行补偿后的补偿心电信号;1≤X≤5;5≤Y≤9.999。
进一步,所述终处理单元生成一采集指令给所述预处理单元,所述预处理单元适于在接收到采集指令后控制所述测量单元工作。
进一步,所述测量单元为采样放大电路。
进一步,心电监测系统还包括供电模块,所述供电模块分别与所述预处理单元和测量单元相连,所述供电模块适于给所述预处理单元和所述测量单元供电。
进一步,所述供电模块包括:
与所述预处理单元相连的第一电压转换模块;
与所述测量单元相连的第二电压转换模块;
分别与所述第一电压转换模块和第二电压转换模块相连的电池模块;
与所述电池模块相连并带有充电接入端口的充电芯片。
进一步,所述测量单元、所述预处理单元和所述温度采集模块组成便携式心电监测仪,所述终处理单元为内置于一终端的APP。
本发明还提供了一种心电监测方法,它基于一带测量单元的心电监测系统实施,方法的步骤中含有:
通过所述测量单元利用若干导联电极贴片对体表进行测量获取用户的心电模拟信号;
将所述心电模拟信号A/D转换成心电数字信号;
根据所述测量单元测量时的温度数据利用二阶曲线拟合对所述心电数字信号进行补偿得到补偿心电信号,对所述补偿心电信号进行滤波处理后得到最终心电信号。
进一步,方法的步骤中还含有:
根据用户过往和/或当前的最终心电信号并结合车载环境特殊情况下诱发出的心血管疾病临界状态下的最终心电信号或突发心血管疾病危急状态下的最终心电信号进行心血管疾病超早期诊断或危急状态下报警作用。
采用了上述技术方案后,本发明为了提高心电图的测量精度,通过一温度采集模块去测量测量单元(采样放大电路)测量时的温度数据,采用二阶曲线拟合的方法得到该温度数据与测量单元的内部参考电压之间的函数关系,所以可利用该公式由温度数据计算出内部参考电压,再补偿得到最终心电信号,其精度达到μV级,可满足设计要求,且算法的时间复杂度不高,同时使用了曲线拟合做温度补偿,可以省去一块基准源芯片,便携式心电监测仪(包括采样放大电路、预处理单元和存储模块)只需要采集温度数据和A/D转换心电模拟信号并存储即可,其余补偿和计算交给终处理单元(其与便携式心电监测仪可分开设置),从而降低成本,减少主体硬件面积,使得其方便携带。
附图说明
图1为本发明的心电监测系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,一种心电监测系统,它包括:
测量单元,所述测量单元适于利用若干导联电极贴片对体表进行测量获取用户的心电模拟信号;
预处理单元1,所述预处理单元1与所述测量单元相连,所述预处理单元包括A/D信号转换模块11,所述A/D信号转换模块11适于将接收到的所述心电模拟信号A/D转换成心电数字信号;
温度采集模块2,所述温度采集模块2与所述预处理单元1相连,所述温度采集模块2适于测量所述测量单元测量时的温度数据并传输给所述预处理单元1;温度采集模块2可以采用温度传感器;
终处理单元3,所述终处理单元3与所述预处理单元1相连,所述终处理单元3适于接收所述温度数据和所述心电数字信号,并根据温度数据利用二阶曲线拟合方法对所述心电数字信号进行补偿处理得到补偿心电信号,对所述补偿心电信号进行滤波处理后得到最终心电信号。
具体地,如图1所示,所述终处理单元3通过通讯模块12与所述预处理单元1相连,所述通讯模块12适于通过有线或无线方式将所述温度数据和心电数字信号传输至所述终处理单元3;其中,通讯模块12可以为Wi-Fi或蓝牙。
具体地,如图1所示,心电监测系统还包括与所述预处理单元1相连的存储模块4,所述存储模块4适于存储所述温度数据和所述心电数字信号以及将存储的所述温度数据和所述心电数字信号回传至所述预处理单元1。存储模块4可以采用SD卡。
终处理单元3所需要的温度数据和心电数字信号可以来源于预处理单元1直接通过通讯模块12传输的,也可以来源于存储模块4存储的温度数据和心电数字信号回传至所述预处理单元1再通过通讯模块12传输的。
具体地,所述预处理单元1为带有通讯模块12的ESP32芯片。
具体地,在所述终处理单元3中,根据温度数据通过公式(1)和公式(2)对心电数字信号进行补偿;
Vref=-X×10-8t2+Y×10-5t+2.4 公式(1);
Vecg=Vref*D/224 公式(2);
其中,t为温度数据,Vref为所述测量单元的内部参考电压;D为心电数字信号,Vecg为进行补偿后的补偿心电信号;1≤X≤5;5≤Y≤9.999。
优选地,其中,X可选3;Y可选8。
其中,t为温度数据,Vref为所述测量单元的内部参考电压;D为心电数字信号,Vecg为进行补偿后的补偿心电信号。
具体地,如图1所示,所述终处理单元3生成一采集指令给所述预处理单元1,所述预处理单元1适于在接收到采集指令后控制所述测量单元工作。
具体地,所述测量单元为采样放大电路6。采样放大电路6具体可采用型号为ADS1298的采样芯片。
具体地,如图1所示,心电监测系统还包括供电模块5,所述供电模块5分别与所述预处理单元1和测量单元相连,所述供电模块5适于给所述预处理单元1和所述测量单元供电。
具体地,如图1所示,所述供电模块5包括:
与所述预处理单元1相连的第一电压转换模块51;
与所述测量单元相连的第二电压转换模块52;
与所述第一电压转换模块51和第二电压转换模块52相连的电池模块53;
与所述电池模块53相连并带有充电接入端口的充电芯片54。
在本实施例中,充电芯片54的具体型号可以为TP4056,电池模块53采用3.7V锂电池,第二电压转换模块52的具体型号为TPS73201,其将3.7V电压转为3.0V电压供ADS1298采样芯片使用;第一电压转换模块51的具体型号为TPS6060,其将3.7V电压转为3.3V电压供ESP32芯片使用。
具体地,所述测量单元、所述预处理单元1和所述温度采集模块2组成便携式心电监测仪,所述终处理单元3为内置于一终端的APP。
本发明实施例为了提高心电图的测量精度,通过一温度采集模块2去测量测量单元(采样放大电路6)测量时的温度数据,采用二阶曲线拟合的方法得到该温度数据与测量单元的内部参考电压之间的函数关系,所以可利用该公式由温度数据计算出内部参考电压,再补偿得到最终心电信号,其精度达到μV级,可满足设计要求,且算法的时间复杂度不高,同时使用了曲线拟合做温度补偿,可以省去一块基准源芯片,便携式心电监测仪(包括采样放大电路6、预处理单元1、存储模块4和供电模块等)只需要采集温度数据和A/D转换心电模拟信号并存储即可,其余补偿和计算交给终处理单元(其与便携式心电监测仪可分开设置),从而降低成本,减少主体硬件面积,使得其方便携带。
实施例二
一种心电监测方法它基于一带测量单元的心电监测系统实施,具体可以基于实施例中的心电监测系统实施,方法的步骤中含有:
通过所述测量单元利用若干导联电极贴片对体表进行测量获取用户的心电模拟信号;
将所述心电模拟信号A/D转换成心电数字信号;
根据所述测量单元测量时的温度数据利用二阶曲线拟合方法对所述心电数字信号进行补偿处理得到补偿心电信号,对所述补偿心电信号进行滤波处理后得到最终心电信号。
方法的步骤中还含有:
根据用户过往和/或当前的最终心电信号并结合车载环境特殊情况下诱发出的心血管疾病临界状态下的最终心电信号或突发心血管疾病危急状态下的最终心电信号进行心血管疾病超早期诊断或危急状态下报警作用。
以上所述的具体实施例,对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中,需要理解的是,指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (12)

1.一种心电监测系统,其特征在于,它包括:
测量单元,所述测量单元适于利用若干导联电极贴片对体表进行测量获取用户的心电模拟信号;
预处理单元(1),所述预处理单元(1)与所述测量单元相连,所述预处理单元包括A/D信号转换模块(11),所述A/D信号转换模块(11)适于将接收到的所述心电模拟信号A/D转换成心电数字信号;
温度采集模块(2),所述温度采集模块(2)与所述预处理单元(1)相连,所述温度采集模块(2)适于测量所述测量单元测量时的温度数据并传输给所述预处理单元(1);
终处理单元(3),所述终处理单元(3)与所述预处理单元(1)相连,所述终处理单元(3)适于接收所述温度数据和所述心电数字信号,并根据温度数据利用二阶曲线拟合方法对所述心电数字信号进行补偿处理得到补偿心电信号,对所述补偿心电信号进行滤波处理后得到最终心电信号。
2.根据权利要求1所述的心电监测系统,其特征在于,
所述终处理单元(3)通过通讯模块(12)与所述预处理单元(1)相连,所述通讯模块(12)适于通过有线或无线方式将所述温度数据和心电数字信号传输至所述终处理单元(3)。
3.根据权利要求1或2所述的心电监测系统,其特征在于,
还包括与所述预处理单元(1)相连的存储模块(4),所述存储模块(4)适于存储所述温度数据和所述心电数字信号以及将存储的所述温度数据和所述心电数字信号回传至所述预处理单元(1)。
4.根据权利要求2所述的心电监测系统,其特征在于,
所述预处理单元(1)为带有通讯模块(12)的ESP32芯片。
5.根据权利要求1所述的心电监测系统,其特征在于,
在所述终处理单元(3)中,根据温度数据通过公式(1)和公式(2)对心电数字信号进行补偿;
Vref=-X×10-8t2+Y×10-5t+2.4 公式(1);
Vecg=Vref*D/224 公式(2);
其中,t为温度数据,Vref为所述测量单元的内部参考电压;D为心电数字信号,Vecg为进行补偿后的补偿心电信号;1≤X≤5;5≤Y≤9.999。
6.根据权利要求1所述的心电监测系统,其特征在于,
所述终处理单元(3)生成一采集指令给所述预处理单元(1),所述预处理单元(1)适于在接收到采集指令后控制所述测量单元工作。
7.根据权利要求1所述的心电监测系统,其特征在于,
所述测量单元为采样放大电路(6)。
8.根据权利要求1所述的心电监测系统,其特征在于,
还包括供电模块(5),所述供电模块(5)分别与所述预处理单元(1)和测量单元相连,所述供电模块(5)适于给所述预处理单元(1)和所述测量单元供电。
9.根据权利要求1所述的心电监测系统,其特征在于,
所述供电模块(5)包括:
与所述预处理单元(1)相连的第一电压转换模块(51);
与所述测量单元相连的第二电压转换模块(52);
分别与所述第一电压转换模块(51)和第二电压转换模块(52)相连的电池模块(53);
与所述电池模块(53)相连并带有充电接入端口的充电芯片(54)。
10.根据权利要求1所述的心电监测系统,其特征在于,
所述测量单元、所述预处理单元(1)和所述温度采集模块(2)组成便携式心电监测仪,所述终处理单元(3)为内置于一终端的APP。
11.一种心电监测方法,其特征在于,它基于一带测量单元的心电监测系统实施,方法的步骤中含有:
通过所述测量单元利用若干导联电极贴片对体表进行测量获取用户的心电模拟信号;
将所述心电模拟信号A/D转换成心电数字信号;
根据所述测量单元测量时的温度数据利用二阶曲线拟合方法对所述心电数字信号进行补偿处理得到补偿心电信号,对所述补偿心电信号进行滤波处理后得到最终心电信号。
12.根据权利要求11所述的心电监测方法,其特征在于,
方法的步骤中还含有:
根据用户过往和/或当前的最终心电信号并结合车载环境特殊情况下诱发出的心血管疾病临界状态下的最终心电信号或突发心血管疾病危急状态下的最终心电信号进行心血管疾病超早期诊断或危急状态下报警作用。
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