CN115569054A - 便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器材领域，且公开了便携式心肺复苏除颤一体机，包括主机，主机的顶部设置有便携式提手，主机的两侧分别连接有卡扣，卡扣连接有可拆卸的粘合性束带，主机内设有控制装置，该便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法，本专利提供的便携式心肺复苏除颤一体机，将患者的身体置于平面上，将可粘和性束带绕过患者背部与卡扣连接，电极片从储纳盒中取出，再连接上除颤插口，通过显示屏进行监控与操纵。

Description

便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法

技术领域

本发明涉及医疗器材领域，具体为便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法。

背景技术

日常生活中的各类心脏病频发，而且贯穿于各个年龄段，其中因为生活习惯不良以及环境因素都有可能会引发心室颤动或者心室骤停。如果没有得到及时的抢救，将有极大的可能会危及到生命。如果我们能够给予积极有效的抢救，患者将会多一分生的希望，而心脏骤停最有效的抢救措施包括胸外按压以及除颤。

目前，心肺复苏机与除颤仪多为单独运行，安装后根据程序设计要求，按照指南实行标准按压，当患者出现室颤时，则需要使用心肺除颤仪给与电除颤，而此时需要将心肺复苏机搬运，需要1-2min时间完成，较为不便，即使部分心肺复苏除颤一体机，体积较大较重，携带不方便，不利于急救，为此我们提出了便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法，解决了上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：便携式心肺复苏除颤一体机，包括主机，主机的顶部设置有便携式提手，主机的两侧分别连接有卡扣，卡扣连接有可拆卸的粘合性束带，主机内设有控制装置。

优选的，所述控制装置包括相互连接的复苏按压模块、除颤模块、触控显示模块和电源模块，触控显示模块连接触控显示屏。

优选的，所述复苏按压模块包括按压柱，按压柱穿过主机的壳体朝向正下方。

优选的，所述复苏按压模块和除颤模块连接有触控显示屏，除颤模块包括用于连接电极片的除颤插口，主机的侧边开设有储纳格，除颤插口位于储纳格中，储纳格内部放置有粘合性束带。

优选的，所述粘合性束带中间部分采用可伸缩性材料，粘合性束带两端有椭圆形挖孔，粘合性束带两侧延伸部分由魔术贴构成。

便携式心肺复苏除颤一体机的使用方法，包括以下步骤：

第一步：从存放处拿出便携式心肺复苏除颤一体机；

第二步：将卡扣的一端与粘合性束带连接，粘合性束带一端穿过患者的躯干部位固定于卡扣另一端，调节粘合性束带长度至按压柱贴合患者胸腔且不会晃动；

第三步：打开储纳盒，取出电极片，在右锁骨下及左侧胸前区粘贴电极片，并与储纳盒内的除颤插口连接；

第四步：检查是否发生心脏骤停，如果此时患者已出现心脏骤停，立即给予持续按压模式，在完成气管插管之前，可持续按压，在按压同时，此时可以在触控显示屏看到心率次数及波形、除颤模式、按压模式及即刻按压时间及累计按压时间，如插管已完成可给予三十比二按压通气模式，按压过程中可间断暂停按压，观察心电变化，如出现室颤波形，可立即给予手动模式除颤，除颤结束，立即按压，此时医务人员可在平放的双手及手臂进行抽血，静脉给药。

便携式心肺复苏除颤一体机的心电图降噪方法，包括以下步骤：

第一步：选择适当的小波函数和分解水平n；

第二步：将原始的心电图信号进行分解，得到逼近信号为cA_n，使得cA_n尽可能逼近心电图中的基线漂移噪声；

第三步：将该逼近信号取平均值，作为新的逼近信号，以此消除了逼近信号所包含的基线漂移的信息；

第四步：再将其与分解时所得的细节信号进行重构，则得到消除基线漂移干扰后的心电图信号。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法，具备以下有益效果：

1、该便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法，本专利提供的便携式心肺复苏除颤一体机，将患者的身体置于平面上，将可粘和性束带绕过患者背部与卡扣连接，电极片从储纳盒中取出，再连接上除颤插口，通过显示屏进行监控与操纵。

2、该便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法，可以通过电极片上的心电传感器实时监测心率，室颤波形以及按压力度与次数，便于医务人员给予除颤和静脉给药。

3、该便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法，将心肺复苏仪、除颤仪合二为一，使用时不需要反复拆装，节约了宝贵的抢救时间，且所设提手也利于便携使用，同时也能节约空间，降低了对抢救空间的限制，提高抢救效率。

4、该便携式心肺复苏除颤一体机、使用方法及心电图降噪方法，针对传统按压除颤一体机重量大，无法便携使用等问题，本专利创新地采用了将除颤仪在上，按压机在下的组合方法，减小了占地面积与体积，以及顶部提手和侧面储纳盒的设计，大大提升了户外急救的便携程度。

附图说明

图1为便携式心肺复苏除颤一体机主视示意图；

图2为便携式心肺复苏除颤一体机俯视示意图；

图3为显示屏部分功能分布示意图；

图4为粘合性束带设计示意图；

图5为系统总体框架示意图；

图6为数据采集系统框架示意图；

图7为便携式心肺复苏除颤一体机的工作流程示意图；

图8为自动和手动模式操作流程示意图。

图中：1、主机；2、卡扣；3、便携式把手；4、按压柱；5、电极片；6、开关；7、粘合性束带；8、储纳格；13、除颤插口；14、触控显示屏；15、除颤显示界面；16、显示屏触控界面；17、复苏按压显示界面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，便携式心肺复苏除颤一体机，包括主机1，主机1的顶部设置有便携式提手3，主机1的两侧分别连接有卡扣2，卡扣2连接有可拆卸的粘合性束带7，主机1内设有控制装置，控制装置包括相互连接的复苏按压模块、除颤模块、触控显示模块和电源模块，触控显示模块连接触控显示屏14，复苏按压模块包括按压柱4，按压柱4穿过主机1的壳体朝向正下方，复苏按压模块和除颤模块连接有触控显示屏14，除颤模块包括用于连接电极片5的除颤插口13，主机1的侧边开设有储纳格8，除颤插口13位于储纳格8中，储纳格8内部放置有粘合性束带7。

粘合性束带7中间部分采用高强度可伸缩性材料制成，便于各种胸围的患者使用，两侧为高强度防滑材料，防止机体打滑，粘合性束带7两端有椭圆形挖孔，粘合性束带7两侧延伸部分由高粘性魔术贴构成，固定时穿过主机1两侧的卡扣2旋180°再穿过椭圆挖孔与自身相粘合固定。

触控按键和显示界面分布在相应的显示屏界面上，即除颤显示界面15、复苏按压显示界面17及显示屏触控界面16；

触控按键部分，除颤操作界面15包括自动模式键和手动模式键；复苏按压操作界面17包括启动键、暂停键、上键和下键，心电监护界面包括测血压键和开机关机键。除颤与按压相互独立，若有专业医生在场，可则以使用手动模式。

显示屏部分，除颤显示界面15包括：HR(心率)的次数显示、心电波形显示、除颤模式的显示(同步/非同步，自动/手动)；复苏按压显示界面17包括：按压模式显示(持续按压/30:2按压)、完成次数显示(一共给予几次按压)、即刻按压时间、累计按压时间；有利于对抢救时间的掌握。

工作原理：将卡扣2的一端与粘合性束带连接7，粘合性束带7一端穿过患者的躯干部位固定于卡扣2另一端，调节粘合性束带7长度至按压柱贴4合患者胸腔且不会晃动。打开开关，开启主机1，如此时患者已出现心脏骤停，立即给予持续按压模式，在完成气管插管之前，可持续按压。在按压同时，立即打开储纳盒8，取出电极片5，在右锁骨下及左侧胸前区粘贴电极片5，并与储纳盒8内的除颤插口13连接。此时可以在触控显示屏14看到心率次数及波形，除颤模式(自动)，按压模式(持续按压)及即刻按压时间及累计按压时间。如插管已完成可给予30:2按压通气模式，按压过程中可间断暂停按压，观察心电变化，如出现室颤波形，可立即给予手动模式除颤，除颤结束，立即按压。此时医务人员可在平放的双手及手臂进行抽血，静脉给药。

便携式心肺复苏除颤一体机的数据采集包括生理参数采集模块、通信模块、主控模块、采集芯片以及PC端，生理参数采集模块的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端分别与触控显示模块以及通信模块的输入端连接，通信模块的输出端连接PC端，生理参数采集模块与采集芯片连接，系统的整体功能是采集救助过程中患者的心电，心率和血压的变化情况。

采集芯片选择一款小型的BMD101心电采集芯片，温度采集使用MLX90615非接触式芯片，采用红外线测量，脉搏血氧饱和度(SpO2)是呼吸循环的重要生理参数，数值是那些能和氧相结合的血红蛋白所占全部血红蛋白含量的比值。此项数据代表心肺功能的强弱，衡量了血液输送氧气的能力。所以脉搏血氧饱和度也可作为一项检验患者病情的指标。Hb表示还原血红蛋白，HbO2代表氧合血红蛋白。氧合血红蛋白与还原氧合血红蛋白对吸收光谱曲线存在很大差异，利用这个特性使用血氧探头进行血氧饱和度测量。

测量部位光的吸收量也是随着血液流动变化的，可以由：

求出确切的血氧饱和度。

选择660nm和960nm这两种波长作为光源，根据朗伯比尔定律，c,A,∈依次代表液体浓度、吸收光度、吸光系数，I₀，I分别为光的入射强度和光的投射强度。可得出光程长度L相关计算公式：

其中：ε₁，ε₂分别为波长为λ₁时氧合血红蛋白和还原氧合血红蛋白的吸光系数，C₁代表HbO₂的浓度，C代表Hb的浓度，由定义可得:

当采用波长为λ₂的光同时进行测量，根据(2)式求得:

其中I^{`</sup>代表λ<sub>2</sub>的投射强度，而I<sub>0</sub> <sup>`}代表λ₂的入射强度，η₁，η₂分别为HbO₂和Hb在波长为λ₂时的吸光系数。由公式(3)和公式(4)可以推导出SpO₂为：

其中，

为常数，Q为血液在660nm和960nm这两种波长下的吸光度之比。

血液容量的变化与动脉血的搏动有很大的关系并且动脉血的搏动还会影响光吸收量的大小，当L增加ΔL同时I减少ΔI时，吸光度ΔA为：

当两个波长分别为λ₁和λ₂时，推导出：

吸光度ΔA是血液在充盈和收缩时吸光度不同导致的，光源会因此出现无数次的散射，理想的光长度要远远小于实际的光长度，决定吸光度的因素是光线的吸收和散射能力。现设定投射层为n，散射因子为G，动脉的光吸收系数为ε_ab，动脉血液充盈时光程长为l_max，动脉血液收缩时光程长为l_min，吸光度A₁，A₂，则：

通过以上公式可知吸光度差值A由出射光强的最大值和最小值决定，求得ΔA，结合(5)，(7)式计算出Q，SpO₂。

便携式心肺复苏除颤一体机的使用方法，包括以下步骤：

第一步：从存放处拿出便携式心肺复苏除颤一体机；

第二步：将卡扣2的一端与粘合性束带连接7，粘合性束带7一端穿过患者的躯干部位固定于卡扣2另一端，调节粘合性束带7长度至按压柱贴4合患者胸腔且不会晃动；

第三步：打开储纳盒8，取出电极片5，在右锁骨下及左侧胸前区粘贴电极片5，并与储纳盒8内的除颤插口13连接；

第四步：检查是否发生心脏骤停，如果此时患者已出现心脏骤停，立即给予持续按压模式，在完成气管插管之前，可持续按压。在按压同时，立即。此时可以在触控显示屏14看到心率次数及波形、除颤模式、按压模式及即刻按压时间及累计按压时间。如插管已完成可给予三十比二按压通气模式，按压过程中可间断暂停按压，观察心电变化，如出现室颤波形，可立即给予手动模式除颤，除颤结束，立即按压。此时医务人员可在平放的双手及手臂进行抽血，静脉给药。

便携式心肺复苏除颤一体机的心电图降噪方法，包括以下步骤：

在本设计的一种便携式心肺复苏除颤一体机中，工频干扰与肌电干扰采用小波阈值消噪方法，所谓阈值消噪，就是按照一定的预设阈值压缩信号的小波变换系数，然后用被压缩后的系数重构信号以达到消噪的目的。目前应用最为广泛的是Donoho提出的硬阈值和软阈值消噪方法。

令T表示阈值，

为经过阈值处理后的信号，则硬阈值信号

的形式为：

软阈值信号

的形式为：

硬阈值对应于最简单的处理方法，这种取阈值方法的风险较大，而软阈值通过稍微地减少所有系数的幅值来减少所加的噪声，风险较小，具有很好的数学特性。

在进行阈值消噪时，最关键的问题之一是估计信号的噪声水平。近年来，针对小波消噪提出了多种估计方法。Donoho固定阈值消噪方法是工程实践中最常用的方法。

首先给出原始信号函数的测量值：

X[n]＝f[n]+W[n] (13)

阈值T选择基于光滑性和适应性两个前提：

对于光滑性，可证当n→∞时，

几乎以1的概率存在。其中，|| ||为Frobenius范数，

为对f进行滤波后的函数，C为一常数，在小波领域意味着小波系数:

成立。

对于适应性，意味着需要：

这就等价于求：

同时可以证明，当为正交小波变换时，

一定满足

因而取门限值：

其中：n为信号长度；σ为信号标准方差；T为估计的阈值水平。

通过对软阈值二进小波变换系数a_j[k]进行压缩，获得阈值消噪后的小波系数为：

对该系数进行重构可获得满足最小均方误差的消噪结果。

(2)对于基线漂移噪声干扰，一般地，利用小波变换对一维信号去噪的过程即是对各个分解水平下的系数选择一个阈值进行量化处理的过程。因为基线漂移噪声是心电图信号中的低频成分，故以多尺度分解后所得到的低频逼近信号作为处理的对象。

具体的消噪方法是:选择适当的小波函数和分解水平n，将原始的心电图信号进行分解，得到逼近信号为cA_n，使得cA_n尽可能逼近心电图中的基线漂移噪声。将该逼近信号取平均值，作为新的逼近信号，以此消除了逼近信号所包含的基线漂移的信息。再将其与分解时所得的细节信号进行重构，则得到消除基线漂移干扰后的心电图信号。

基于此消噪方法，本便携式心肺复苏除颤一体机能够达到较好的心电图消噪效果，使相关人员对患者的生理状况有更好的了解，可以更好的进行治疗。

心电图是心脏活动相关的电位变化图，它是医生诊断疾病的一种现代技术，尤其在确诊和鉴别各种心律失常方面，心电图诊断法较其他方法都可靠。由于和绝大多数的生物数字信号一样，都是信噪比很低的微弱信号，往往混有很强的背景噪声，主要的噪声为工频干扰、肌电干扰、基线漂移等。噪声严重时可完全淹没信号或使基线漂移剧烈。因此必须消除噪声的影响。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.便携式心肺复苏除颤一体机，包括主机(1)，其特征在于，主机(1)的顶部设置有便携式提手(3)，主机(1)的两侧分别连接有卡扣(2)，卡扣(2)连接有可拆卸的粘合性束带(7)，主机(1)内设有控制装置。

2.根据权利要求1所述的便携式心肺复苏除颤一体机，其特征在于：所述控制装置包括相互连接的复苏按压模块、除颤模块、触控显示模块和电源模块，触控显示模块连接触控显示屏(14)。

3.根据权利要求1所述的便携式心肺复苏除颤一体机，其特征在于：所述复苏按压模块包括按压柱(4)，按压柱(4)穿过主机(1)的壳体朝向正下方。

4.根据权利要求1所述的便携式心肺复苏除颤一体机，其特征在于：所述复苏按压模块和除颤模块连接有触控显示屏(14)，除颤模块包括用于连接电极片(5)的除颤插口(13)，主机(1)的侧边开设有储纳格(8)，除颤插口(13)位于储纳格(8)中，储纳格(8)内部放置有粘合性束带(7)。

5.根据权利要求1所述的便携式心肺复苏除颤一体机，其特征在于：所述粘合性束带(7)中间部分采用可伸缩性材料，粘合性束带(7)两端有椭圆形挖孔，粘合性束带(7)两侧延伸部分由魔术贴构成。

6.便携式心肺复苏除颤一体机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：从存放处拿出便携式心肺复苏除颤一体机；

第二步：将卡扣(2)的一端与粘合性束带连接(7)，粘合性束带(7)一端穿过患者的躯干部位固定于卡扣(2)另一端，调节粘合性束带(7)长度至按压柱贴(4)合患者胸腔且不会晃动；

第三步：打开储纳盒(8)，取出电极片(5)，在右锁骨下及左侧胸前区粘贴电极片(5)，并与储纳盒(8)内的除颤插口(13)连接；

第四步：检查是否发生心脏骤停，如果此时患者已出现心脏骤停，立即给予持续按压模式，在完成气管插管之前，可持续按压，在按压同时，此时可以在触控显示屏(14)看到心率次数及波形、除颤模式、按压模式及即刻按压时间及累计按压时间，如插管已完成可给予三十比二按压通气模式，按压过程中可间断暂停按压，观察心电变化，如出现室颤波形，可立即给予手动模式除颤，除颤结束，立即按压，此时医务人员可在平放的双手及手臂进行抽血，静脉给药。

7.便携式心肺复苏除颤一体机的心电图降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：选择适当的小波函数和分解水平n；

第二步：将原始的心电图信号进行分解，得到逼近信号为cA_n，使得cA_n尽可能逼近心电图中的基线漂移噪声；

第三步：将该逼近信号取平均值，作为新的逼近信号，以此消除了逼近信号所包含的基线漂移的信息；

第四步：再将其与分解时所得的细节信号进行重构，则得到消除基线漂移干扰后的心电图信号。

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