CN112386260A - 融合bcg信号的心电监护设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于医疗器械技术领域，提供了一种用于心电监护设备的双信号采集电极贴，所述双信号采集电极贴包括用于采集心电信号的ECG信号采集电极和用于采集心冲击信号的BCG信号采集传感器，所述ECG信号采集电极为单电极，所述BCG信号采集传感器为双电极。本发明弥补了ECG信号不能准确反映心脏异常活动的不足，改善了现有技术中的多参数监护仪的心电监测功能，一定程度上能防止猝死情况的发生。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种融合BCG信号的心电监护设备。
背景技术
健康已经成为现代社会人们越来越关注的问题，生命体征信号是一种判断人体健康状况的重要信号，包括与心脏和肺功能相关的电活动的信息。目前用来监测人体生命体征的设备仍然是主流的多参数监护仪。多参数监护仪是用于实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度和血压等多项生理参数的医疗设备，可实现对人体生命体征的监测和预警，为医护人员提供有效的临床诊断依据。其中多参数监护仪或者心电监护仪的心电监测功能的工作原理是通过电极采集人体体表微弱的ECG(Electrocardiogram，心电图)信号，ECG信号是主要的辅助判断人体是否存在生命体征的信号源。
一般情况下，心电图记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化，反映心脏是否正常工作，但是对于某些特殊情况，如心电机械分离这种情况下，监护仪仍然存在心电信号，此时心电图就不能反映心脏的异常。心电机械分离是指心脏有电活动而无有效的机械(泵)作用，常为临终的表现，亦为猝死的一种形式。简单来说，就是心脏已经停止泵血了，而监护仪上仍显示有心电信号，此时容易导致对人体生命体征的误判，而且一旦出现这种情况对患者来说将是致命的。
因此，针对上述心脏异常工作如心电机械分离的情况，需要设计一种优化的心电监护设备。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种融合BCG信号的心电监护设备，旨在解决现有技术中的心电监护仪中的ECG信号不能准确反映心脏异常工作的问题。
本发明实施例是这样实现的，提供一种用于心电监护设备的双信号采集电极贴，所述双信号采集电极贴包括用于采集心电信号的ECG信号采集电极和用于采集心冲击信号的BCG信号采集传感器，所述ECG信号采集电极为单电极，所述BCG信号采集传感器为双电极，所述双信号采集电极贴与有线电缆连接，所述有线电缆另一端和主机连接，用于传输ECG信号和BCG信号给主机；当所述心电监护设备监测到存在ECG信号而且BCG信号出现异常时，判断心脏有异常活动。
进一步地，所述BCG信号采集传感器将振动信号转换为电信号，其传感材料为压电材料或压阻材料。
进一步地，所述BCG信号采集传感器为压电类传感器，例如压电薄膜传感器或压电电缆传感器或压电陶瓷传感器等。
进一步地，所述双信号采集电极贴包括电极电缆线接口、BCG传感层和包括导电凝胶的ECG电极层，所述电极电缆线接口位于所述双信号采集电极贴的中心位置，所述BCG传感层位于所述ECG电极层的上方。
进一步地，所述BCG传感层包括两层BCG传感电极和位于两层BCG传感电极中间的一层BCG压电传感材料，所述电极电缆接口包括两根BCG电缆线和一根ECG电缆线，所述两根BCG电缆线分别与所述两层BCG传感电极相连，所述ECG电缆线与所述ECG电极层相连。
进一步地，所述双信号采集电极贴整体呈扁平饼状结构。
进一步地，所述ECG信号采集电极采集ECG信号的方式为心电图导联。
本发明实施例另一方面提供一种融合BCG信号的心电监护设备，包括上述双信号采集电极贴，还包括有线电缆和主机。
进一步地，所述主机包括ECG信号分析单元、BCG信号分析单元、报警逻辑单元和报警器，所述ECG信号分析单元用于对ECG信号进行处理，得到分析结果；所述BCG信号分析单元对BCG信号进行处理，得到分析结果；所述报警逻辑单元用于判断人体是否存在生命体征信号、或者ECG信号异常、或者BCG信号异常，并在人体生命体征信号消失、或者ECG信号异常、或者BCG信号异常的情况下，向所述报警器发出报警控制信号；所述报警器接收所述报警控制信号后，发出警报。
进一步地，当所述ECG信号分析单元的分析结果为异常且所述BCG信号分析单元的分析结果为正常时，所述报警逻辑单元判断人体的ECG信号异常；当所述ECG信号分析单元的分析结果为正常且所述BCG信号分析单元的分析结果为异常时，所述报警逻辑单元判断人体的BCG信号异常；当所述ECG信号分析单元的分析结果和所述BCG信号分析单元的分析结果均为异常时，所述报警逻辑单元判断人体的生命体征信号消失。
与现有技术相比，本发明提供的一种融合BCG信号的心电监护设备的有益效果为：在现有技术仅通过电极或电极贴采集ECG信号的基础上，增加了对BCG信号的采集，BCG信号反映的是心脏的泵血机能，在心脏异常而仍然存在心电信号时，如心电机械分离的情况下，BCG信号也会发生异常，异常的BCG信号能反映心脏的异常活动，因此一定程度上弥补了ECG信号不能准确反映心脏异常活动的不足，改善了现有技术中的多参数监护仪或心电监护仪的心电监测功能，能更加及时、准确地辅助医护人员判断受测者的生命体征，一定程度上能防止因未及时发现受测者的生命体征变化而导致猝死情况的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1是本发明实施例提供的融合BCG信号的心电监护设备的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的融合BCG信号的心电监护设备中双信号采集电极贴的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的融合BCG信号的心电监护设备中双信号采集电极贴的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，不用于特别的限定，“模块”与“单元”可以混合地使用。
本发明实施例中引用了BCG技术，BCG(Ballistocardiogram，心冲击图)是一种非侵入式的通过图形界面准确描述心脏收缩与血液喷射以及血流经过大血管减速所产生的冲击力而引起身体活动的技术，BCG本身为一种机械振动的信号。每次心脏搏动都会有血液从心脏喷射进入血管，而在此喷射过程中对人体产生了极其细微的作用力。通过检测心脏搏动传导至体表的微弱振动，间接反映心脏的工作状态，是一种无感评估人体心脏动力学性能的先进检测手段。
如图1所示，本发明实施例提供了一种融合BCG信号的心电监护设备，用于采集和监测人体的心电信号和心冲击信号，其包括：双信号采集电极贴、有线电缆和主机。其中，双信号采集电极贴包括ECG信号采集电极和BCG信号采集传感器。ECG信号采集电极用于采集ECG信号(心电信号)，BCG信号采集传感器用于采集BCG信号(心冲击信号)，并且ECG信号采集电极为单电极，而BCG信号采集传感器为双电极。
与ECG信号不同，ECG信号是一种电信号，而BCG信号是一种机械的力信号，是由于心脏泵血而产生的身体上的周期性微振动信号。本发明实施例在现有技术仅通过电极或电极贴采集ECG信号的基础上，增加了对BCG信号的采集。由于BCG信号反映的是心脏的泵血机能，在心脏异常而仍然存在心电信号时，如心电机械分离的情况下，BCG信号也会发生异常，异常的BCG信号能反映心脏的异常活动，因此一定程度上弥补了单一的ECG信号不足以反映心脏异常活动的缺陷，改善了现有技术中的多参数监护仪或心电监护仪的心电监测功能。ECG信号采集电极采集人体体表的电信号(即ECG信号)的方式可以与现有的监护仪采集ECG信号的方式相同，即心电图导联，通过放置在人体不同部位的电极或电极贴片，并通过导联线与监护仪电流计的正负极相连。例如目前国际通用的12导联体系，包括与肢体相连的肢体导联和与胸部相连的胸导联。
ECG信号采集电极还包括导电凝胶，导电凝胶有粘性，从而ECG信号采集电极可以直接贴在人体皮肤上，方便对身体各部位的对ECG信号的采集。
BCG信号采集传感器是一种将微弱的振动信号转换为电信号的传感器，传感器的传感材料可以为压电材料或压阻材料。
在本发明的一个实施例中，BCG信号采集传感器为压电薄膜传感器或压电电缆传感器。压电薄膜传感器采集心脏收缩与血液喷射以及血流经过大血管减速过程中的BCG信号，其原理是心脏的收缩、血液喷射以及血流经过大血管减速会将压力传导到压电薄膜传感器上，传感器将压力信号转换为电信号，这种电信号就叫做BCG信号。一般情况下，BCG信号采集传感器采集BCG信号不需要使用电极贴片与身体接触，因此可在受测者无感的情形下监测心脏活动。例如压电薄膜传感器只需放置于床垫对应人体的胸部附近位置即可采集到BCG信号，这种信号采集方法适合24小时实时监测受测者的心脏活动，在晚上睡觉时，人平躺于床上也可以监测，不会影响受测者睡眠。
有线电缆同时与双信号采集电极贴和主机连接，用于将双信号采集电极贴采集到的ECG信号和BCG信号传输给主机。
主机包括ECG信号分析单元、BCG信号分析单元、报警逻辑单元和报警器，主机用于分析获取到的ECG信号和BCG信号，并在监测到人体生命体征信号消失、或者ECG信号异常、或者BCG信号异常的情况下，发出警报。其中，ECG信号分析单元用于对获取到的ECG信号进行处理，得到分析结果，如果该分析结果在标准的ECG信号规定的范围内，判断分析结果为正常；反之，则判断分析结果为异常。BCG信号分析单元用于对获取到的BCG信号进行处理，得到分析结果，如果该分析结果在标准的BCG信号规定的范围内，判断分析结果为正常；反之，则判断分析结果为异常。报警逻辑单元根据ECG信号分析单元的分析结果和BCG信号分析单元的分析结果，判断当前人体是否存在生命体征信号消失、或者ECG信号异常、或者BCG信号异常，并在人体生命体征信号消失、或者ECG信号异常、或者BCG信号异常的情况下，向报警器发出报警控制信号。报警器接收到报警逻辑单元发出的报警控制信号后，发出警报，以及时地提醒医护人员患者可能有生命危险。
当ECG信号分析单元的分析结果为异常且BCG信号分析单元的分析结果为正常时，报警逻辑单元判断当前人体的ECG信号异常；当ECG信号分析单元的分析结果为正常且BCG信号分析单元的分析结果为异常时，报警逻辑单元判断当前人体的BCG信号异常；当ECG信号分析单元的分析结果和BCG信号分析单元的分析结果均为异常时，报警逻辑单元判断当前人体的生命体征信号消失。
其中，当ECG信号分析单元的分析结果为正常且BCG信号分析单元的分析结果为异常和当ECG信号分析单元的分析结果和BCG信号分析单元的分析结果均异常时，也就是当心电监护设备监测到存在ECG信号而且BCG信号出现异常时，报警逻辑单元向报警器发出报警控制信号，报警器接收到该报警控制信号后报警，以便医护人员及时发现患者的生命体征变化情况，从而在出现心电机械分离这种情况时，心电监护设备也能及时、准确地辅助医护人员判断患者的生命体征，减少因未及时发现患者的生命体征变化而导致患者猝死情况的发生。
图2和图3示出了本发明的一个实施例中双信号采集电极贴的结构图和内部结构图，如图2所示，双信号采集电极贴包括电极电缆线接口11、BCG传感层12和包括导电凝胶的ECG电极层13。BCG传感层12用于采集BCG信号，ECG电极层13用于采集ECG信号，电极电缆线接口11用于传输采集到的BCG信号和ECG信号。双信号采集电极贴整体呈半径6mm-20mm的扁平饼状结构，电极电缆线接口11为一个圆孔或开口，位于双信号采集电极贴的中心位置，BCG传感层12位于ECG电极层13的上方，ECG电极层13的底部为导电凝胶，导电凝胶有粘性，使得双信号采集电极贴可以直接贴在人体皮肤上，使用方便。进一步地，参考图3，BCG传感层12包括两层BCG传感电极121和位于两层BCG传感电极121中间的一层BCG压电传感材料122。电极电缆接口11包括两根BCG电缆线111和一根ECG电缆线112，两根BCG电缆线111与BCG传感层的两个BCG传感电极121相连，用于传输采集到的BCG信号，ECG电缆线112与ECG电极层13相连，用于传输采集到的ECG信号。
与传统的电极贴片只能采集人体的电信号不同，本发明实施例提供的一种双信号采集电极贴通过将两个BCG传感电极和一个ECG电极集成到一个电极贴内，在能够采集心电信号功能的基础上，还能够采集反映心脏的泵血机能的BCG信号，弥补了ECG信号不能准确反映心脏异常活动的不足，改善了电极贴片对人体生命体征变化的监测功能。
双信号采集电极贴可以为常规电极片，整体为圆形，方形或者其他形状。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双信号采集电极贴，其特征在于，所述双信号采集电极贴包括用于采集心电信号的ECG信号采集电极和用于采集心冲击信号的BCG信号采集传感器，所述ECG信号采集电极为单电极，所述BCG信号采集传感器为双电极；所述BCG信号采集传感器将振动信号转换为电信号，其传感材料为压电材料或压阻材料。
2.如权利要求1所述的双信号采集电极贴，其特征在于，所述BCG信号采集传感器为压电类传感器。
3.如权利要求2所述的双信号采集电极贴，其特征在于，所述压电类传感器为压电薄膜传感器或压电电缆传感器或压电陶瓷传感器。
4.如权利要求1所述的双信号采集电极贴，其特征在于，所述双信号采集电极贴包括电极电缆线接口、BCG传感层和包括导电凝胶的ECG电极层，所述BCG传感层位于所述ECG电极层的上方。
5.如权利要求4所述的双信号采集电极贴，其特征在于，所述BCG传感层包括两层BCG传感电极和位于两层BCG传感电极中间的一层BCG压电传感材料，所述电极电缆接口包括两根BCG电缆线和一根ECG电缆线，所述两根BCG电缆线分别与所述两层BCG传感电极相连，所述ECG电缆线与所述ECG电极层相连。
6.如权利要求1-5中任一项所述的双信号采集电极贴，其特征在于，所述双信号采集电极贴整体呈扁平饼状。
7.一种心电监护设备，包括如权利要求1-6中任一项所述的双信号采集电极贴，还包括有线电缆和主机。
8.如权利要求7所述的心电监护设备，其特征在于，所述主机包括ECG信号分析单元、BCG信号分析单元、报警逻辑单元和报警器，所述ECG信号分析单元用于对ECG信号进行处理，得到分析结果；所述BCG信号分析单元对BCG信号进行处理，得到分析结果；所述报警逻辑单元用于判断人体是否存在生命体征信号、或者ECG信号异常、或者BCG信号异常，并在人体生命体征信号消失、或者ECG信号异常、或者BCG信号异常的情况下，向所述报警器发出报警控制信号；所述报警器接收所述报警控制信号后，发出警报。
9.如权利要求8所述的心电监护设备，其特征在于，当所述ECG信号分析单元的分析结果为异常且所述BCG信号分析单元的分析结果为正常时，所述报警逻辑单元判断人体的ECG信号异常；当所述ECG信号分析单元的分析结果为正常且所述BCG信号分析单元的分析结果为异常时，所述报警逻辑单元判断人体的BCG信号异常；当所述ECG信号分析单元的分析结果和所述BCG信号分析单元的分析结果均为异常时，所述报警逻辑单元判断人体的生命体征信号消失。
10.如权利要求7-9中任一项所述的心电监护设备，其特征在于，所述ECG信号采集电极采集ECG信号的方式为心电图导联。
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2020
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