CN114305440A - 一种心电图机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种心电图机，其特征在于，包括可以带动平躺其上的被测试者沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动的机床，机床与计算机相连；机床上方设有机械臂固定顶架；机械臂固定顶架上设有主机械臂、分支机械臂一、分支机械臂二以及分支机械臂三。本发明提供了一种基于机械臂的心电图机，减少操作时长，解放医护人员的双手，减少操作过程的缠结。不同患者只需在安装架上微调位置即可完成心电图各导联电极的连接，提高采集的心电信号的精准度。

Description

一种心电图机

技术领域

本发明涉及一种心电图机。

背景技术

心电图机是能够将心脏活动时心肌激动产生的生物电信号(心电信号)自动记录下来的医疗电子仪器。为了采集到心电信号，需要在被测试者的目标部位放置电极片，通过电极片采集心电信号，包括在被测试者的胸部以及四肢放置电极片。在心电信号的采集过程中，为保持电极片的位置固定不变，位于被测试者的胸部电极片通过吸球来固定，而位于被测试者的四肢的电极片则通过电极夹固定。

上述固定方式存在以下问题：对于利用吸球固定的电极片，当需要将吸球固定在体型瘦弱的老年人的胸部时，需要多人协助按压固定吸球，才能将吸球固定在目标位置。有时，这个操作过程需要近十分钟时间才能操作完成，从而使得被测试者的胸部长时间暴露在外，增加了被测试者患病的风险。无论是吸球还是电极夹，其固定都需要医护人员手动操作完成，耗时较长。在例如大型体检活动中等场景下，医护人员需要持续面对大量的被测试者，容易造成医护人员的操作疲劳，使得固定位置发生偏差，最终造成测试结果图形不整，质量得不到保证，甚至可能出现较大误差。同时，手动操作吸球以及电极夹的固定，容易导致连接电极片的导线发生缠绕等现象，延长了操作时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的心电图机操作费时、费力。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种心电图机，其特征在于，包括可以带动平躺其上的被测试者沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动的机床，机床与计算机相连；

机床上方设有机械臂固定顶架；机械臂固定顶架上设有主机械臂、分支机械臂一、分支机械臂二以及分支机械臂三，当平躺在机床上的被测试者被机床移动至机械臂固定顶架下方后，主机械臂位于被测试者的胸部上方，分支机械臂一以及分支机械臂二分别位于被测试者的左、右上臂上方，分支机械臂三位于被测试者的左下肢上方；主机械臂、分支机械臂一、分支机械臂二以及分支机械臂三与计算机相连；

主机械臂的末端设有主安装架，主安装架上设有六个位置可调的且与六个胸前导联位置相对应的电极片结构，电极片结构与计算机相连；

分支机械臂一的末端设置有用于抓在被测试者的左上臂腕部的两爪机械手一，分支机械臂二的末端设置有用于抓在被测试者的右上臂腕部的两爪机械手二，分支机械臂三的末端设置有用于抓在被测试者左下肢踝部的两爪机械手三；两爪机械手一、两爪机械手二及两爪机械手三与人体接触部分设置有分支电极片，分支电极片连接至计算机。

优选的，所述机械臂固定顶架上还设有竖直向下拍摄的摄像头，摄像头连接所述计算机。

优选的，被测试者平躺在机床上后，计算机通过摄像头获取被测试者的图像：若被测试者的图像仅显示被测试者的部分身体轮廓，则计算机控制机床带动被测试者移动，使得计算机通过摄像头能够获取被测试者的完整身体轮廓。

优选的，每个所述电极片结构通过一个位于所述主安装架上的十字形位移槽固定在所述主安装架上，电极片结构能够沿十字形位移槽移动。

优选的，每个所述电极片结构包括连接杆，连接杆的底端外圆周面设有一圈卡槽，连接杆通过卡槽卡在对应的十字形位移槽上；连接杆的顶端设有固定架，固定架上设有与所述计算机相连的电极结构。

优选的，所述电极结构包括电极片，电极片为具有两级台阶面的凸型结构；电极片的第一级台阶面为固定面，沿固定面设有一圈紧固螺钉，紧固螺钉穿过电极片以及绝缘垫圈后，将电极片紧固在固定架上；绝缘垫圈位于电极片与固定架之间；在电极片的第二级台阶面上固定有薄膜式压力传感器；电极片中部的突出面为用于与人体皮肤相接触的心电信号采集面；心电信号采集数据线以及压力信号采集数据线的一端分别与电极片以及薄膜式压力传感器相连，另一端穿过固定架上的走线孔后连接至计算机。

优选的，所述心电信号采集面比所述薄膜式压力传感器的顶面高出0.5-1.5mm。

优选的，在计算机中预设不同体型所对应的人体轮廓模版，并为每个人体轮廓模版设置胸部导联位置；计算机通过摄像头获得当前被测试者的完整人体轮廓后，与预存的各人体轮廓模版进行匹配，依据匹配得到的人体轮廓模版所对应的胸部导联位置控制主机械臂移动到相应位置处后下压，直至通过薄膜式压力传感器采集到的压力值达到预设的阈值后，通过电极片结构采集心电信号；若通过电极片结构采集到的心电信号不满足要求，则将主机械臂上抬后，由医护人员微调相应电极片结构的位置，主机械臂再下压至通过薄膜式压力传感器采集到的压力值达到预设的阈值；

同时，计算机通过摄像头获得当前被测试者的完整人体轮廓后，对左、右上臂的腕部以及左下肢踝部进行识别，随后控制分支机械臂一、分支机械臂二以及分支机械臂三分别移动至相应位置后，两爪机械手合拢分别将被测试者的左、右上臂的腕部以及左下肢踝部抓住后，利用分支电极片采集对应的心电信号。

本发明提供了一种基于机械臂的心电图机，减少操作时长，解放医护人员的双手，减少操作过程的缠结。不同患者只需在安装架上微调位置即可完成心电图各导联电极的连接，提高采集的心电信号的精准度。与现有的心电图机相比，本发明具有如下优点：

(1)利用机械臂减少心电图操作过程中耗时耗力、吸球不牢固等问题，提高诊断精准度；(2)由机械臂代替部分人工操作，不会导致各导联之间缠结，避免了因导联纠缠导致操作时间延长。

附图说明

图1为本发明提供的一种心电图机的总体结构示意图；

图2为主安装架的俯视图示意图；

图3为一个电极片结构的位置微调示意图；

图4为电极片结构的主视方向示意图；

图5为电极结构的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明提供的一种心电图机包括机床1，机床1的设计可以参考CT或MRI中所使用的机床，被测试者平躺在机床1上后，机床1可以带动被测试者沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动。

机床1上方设有机械臂固定顶架2，机械臂固定顶架2上设有主机械臂22、分支机械臂一23、分支机械臂二24以及分支机械臂三25。当平躺在机床1上的被测试者被机床1移动至机械臂固定顶架2下方后，主机械臂22位于被测试者的胸部上方，分支机械臂一23以及分支机械臂二24分别位于被测试者的左、右上臂上方，分支机械臂三25位于被测试者的左下肢上方。机械臂固定顶架2上还设有竖直向下拍摄的摄像头。机床1、主机械臂22、分支机械臂一23、分支机械臂二24、分支机械臂三25以及摄像头连接计算机3。

被测试者平躺在机床1上后，计算机3通过摄像头获取被测试者的图像。若被测试者的图像仅显示被测试者的部分身体轮廓，则计算机3控制机床1带动被测试者移动，使得计算机3通过摄像头能够获取被测试者的完整身体轮廓。此时，如前文所述，分支机械臂一23以及分支机械臂二24分别位于被测试者的左、右上臂上方，分支机械臂三25位于被测试者的左下肢上方。其中，人体身体轮廓的图像识别算法为常用的人体轮廓提取算法，例如可以基于OpenCV实现，也可以利用神经网络实现人体轮廓的提取，此处不再一一列举。

主机械臂22、分支机械臂一23、分支机械臂二24以及分支机械臂三25均采用本领域技术人员所熟知的三轴机械臂或者六轴机械臂。主机械臂22的末端设有主安装架26，主安装架26上设有六个位置可调的电极片结构27。如图2所示，六个电极片结构27在主安装架26上的位置与六个胸前导联的位置在人体胸部的位置相对应。如图3所示，每个电极片结构27通过一个位于主安装架26上的十字形位移槽26-1固定在主安装架26上，从而使得电极片结构27可以沿十字形位移槽26-1移动，以达到微调该电极片结构27的位置的目的。

如图4所示，每个电极片结构27包括连接杆27-1，连接杆27-1的底端外圆周面设有一圈卡槽，连接杆27-1通过卡槽卡在对应的十字形位移槽26-1上。连接杆27-1的顶端设有固定架27-2，固定架27-2上设有电极结构27-3。

如图5所示，电极结构27-3包括电极片27-3-1，电极片27-3-1为具有两级台阶面的凸型结构。电极片27-3-1的第一级台阶面为固定面，沿固定面设有一圈紧固螺钉27-3-2，紧固螺钉27-3-2穿过电极片27-3-1以及绝缘垫圈27-3-3后，将电极片27-3-1紧固在固定架27-2上，绝缘垫圈27-3-3位于电极片27-3-1与固定架27-2之间。绝缘垫圈27-3-3可以是橡胶垫圈、塑料垫圈等。在电极片27-3-1的第二级台阶面上固定有薄膜式压力传感器27-3-4，薄膜式压力传感器27-3-4为已实现商用的成熟产品，可外购获得。电极片27-3-1中部的突出面为用于与人体皮肤相接触的心电信号采集面，心电信号采集面比薄膜式压力传感器27-3-4的顶面高出大约1mm。

电极片27-3-1以及薄膜式压力传感器27-3-4与计算机3相连，为此，在固定架27-2上开有走线孔，心电信号采集数据线以及压力信号采集数据线的一端分别与电极片27-3-1以及薄膜式压力传感器27-3-4相连，另一端穿过固定架27-2上的走线孔后连接至计算机3。其中，在电极片27-3-1上开设有穿线孔，压力信号采集数据线的一端通过该穿线孔与薄膜式压力传感器27-3-4相连。

分支机械臂一23、分支机械臂二24以及分支机械臂三25的末端设置有两爪机械手，分支机械臂一23以及分支机械臂二24末端的两爪机械手分别抓在被测试者的左、右上臂的腕部，分支机械臂三25的两爪机械手抓在被测试者的左下肢踝部。两爪机械手与人体接触部分设置有分支电极片，分支电极片连接至计算机3。两爪机械手为本领域技术人员所熟知的常规结构，例如本发明中可以采用2020年9月18日公开的、公开号为CN111673793A的中国发明专利申请所记载的一种两爪机械手，此处不再赘述。

本发明中，可以在计算机3中预设不同体型所对应的人体轮廓模版，并为每个人体轮廓模版设置胸部导联位置。计算机3通过摄像头获得当前被测试者的完整人体轮廓后，与预存的各人体轮廓模版进行匹配，依据匹配得到的人体轮廓模版所对应的胸部导联位置控制主机械臂22移动到相应位置处后下压，直至通过薄膜式压力传感器27-3-4采集到的压力值达到预设的阈值后，通过电极片结构27采集心电信号。若通过电极片结构27采集到的心电信号不满足要求，则将主机械臂22上抬后，由医护人员微调相应电极片结构27的位置，主机械臂22再下压至通过薄膜式压力传感器27-3-4采集到的压力值达到预设的阈值。

同时，计算机3通过摄像头获得当前被测试者的完整人体轮廓后，对左、右上臂的腕部以及左下肢踝部进行识别，随后控制分支机械臂一23、分支机械臂二24以及分支机械臂三25分别移动至相应位置后，两爪机械手合拢分别将被测试者的左、右上臂的腕部以及左下肢踝部抓住后，利用分支电极片采集对应的心电信号。

除上述方法外，主机械臂22、分支机械臂一23、分支机械臂二24以及分支机械臂三25也可以在医护人员的引导下移动至相应位置。

Claims (8)

1.一种心电图机，其特征在于，包括可以带动平躺其上的被测试者沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动的机床，机床与计算机相连；

机床上方设有机械臂固定顶架；机械臂固定顶架上设有主机械臂、分支机械臂一、分支机械臂二以及分支机械臂三，当平躺在机床上的被测试者被机床移动至机械臂固定顶架下方后，主机械臂位于被测试者的胸部上方，分支机械臂一以及分支机械臂二分别位于被测试者的左、右上臂上方，分支机械臂三位于被测试者的左下肢上方；主机械臂、分支机械臂一、分支机械臂二以及分支机械臂三与计算机相连；

主机械臂的末端设有主安装架，主安装架上设有六个位置可调的且与六个胸前导联位置相对应的电极片结构，电极片结构与计算机相连；

分支机械臂一的末端设置有用于抓在被测试者的左上臂腕部的两爪机械手一，分支机械臂二的末端设置有用于抓在被测试者的右上臂腕部的两爪机械手二，分支机械臂三的末端设置有用于抓在被测试者左下肢踝部的两爪机械手三；两爪机械手一、两爪机械手二及两爪机械手三与人体接触部分设置有分支电极片，分支电极片连接至计算机。

2.如权利要求1所述的一种心电图机，其特征在于，所述机械臂固定顶架上还设有竖直向下拍摄的摄像头，摄像头连接所述计算机。

3.如权利要求2所述的一种心电图机，其特征在于，被测试者平躺在机床上后，计算机通过摄像头获取被测试者的图像：若被测试者的图像仅显示被测试者的部分身体轮廓，则计算机控制机床带动被测试者移动，使得计算机通过摄像头能够获取被测试者的完整身体轮廓。

4.如权利要求2所述的一种心电图机，其特征在于，每个所述电极片结构通过一个位于所述主安装架上的十字形位移槽固定在所述主安装架上，电极片结构能够沿十字形位移槽移动。

5.如权利要求4所述的一种心电图机，其特征在于，每个所述电极片结构包括连接杆，连接杆的底端外圆周面设有一圈卡槽，连接杆通过卡槽卡在对应的十字形位移槽上；连接杆的顶端设有固定架，固定架上设有与所述计算机相连的电极结构。

6.如权利要求5所述的一种心电图机，其特征在于，所述电极结构包括电极片，电极片为具有两级台阶面的凸型结构；电极片的第一级台阶面为固定面，沿固定面设有一圈紧固螺钉，紧固螺钉穿过电极片以及绝缘垫圈后，将电极片紧固在固定架上；绝缘垫圈位于电极片与固定架之间；在电极片的第二级台阶面上固定有薄膜式压力传感器；电极片中部的突出面为用于与人体皮肤相接触的心电信号采集面；心电信号采集数据线以及压力信号采集数据线的一端分别与电极片以及薄膜式压力传感器相连，另一端穿过固定架上的走线孔后连接至计算机。

7.如权利要求6所述的一种心电图机，其特征在于，所述心电信号采集面比所述薄膜式压力传感器的顶面高出0.5-1.5mm。

8.如权利要求6所述的一种心电图机，其特征在于，在计算机中预设不同体型所对应的人体轮廓模版，并为每个人体轮廓模版设置胸部导联位置；计算机通过摄像头获得当前被测试者的完整人体轮廓后，与预存的各人体轮廓模版进行匹配，依据匹配得到的人体轮廓模版所对应的胸部导联位置控制主机械臂移动到相应位置处后下压，直至通过薄膜式压力传感器采集到的压力值达到预设的阈值后，通过电极片结构采集心电信号；若通过电极片结构采集到的心电信号不满足要求，则将主机械臂上抬后，由医护人员微调相应电极片结构的位置，主机械臂再下压至通过薄膜式压力传感器采集到的压力值达到预设的阈值；

同时，计算机通过摄像头获得当前被测试者的完整人体轮廓后，对左、右上臂的腕部以及左下肢踝部进行识别，随后控制分支机械臂一、分支机械臂二以及分支机械臂三分别移动至相应位置后，两爪机械手合拢分别将被测试者的左、右上臂的腕部以及左下肢踝部抓住后，利用分支电极片采集对应的心电信号。

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