CN116919406A - 一种用于采集多导联心电信号的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于采集多导联心电信号的系统，属于心电监护领域。该系统包括：n个分离粘附导电电极，用于采集人体表面的电势信号，分离粘附导电电极的第一表面用于贴附在人体皮肤上；n个滑动连接模块，固定在衣物上，n个滑动连接模块的位置与n个分离粘附导电电极的位置对应，且滑动连接模块的导电面与分离粘附导电电极的第二表面贴附连接；心电集成模块，用于佩戴在人体上，心电集成模块均与分离粘附导电电极和滑动连接模块连接。本发明通过引入滑动接触电极的方式，使得心电紧身衣在受使用者运动干扰而产生变形/位移时，减少对电极与皮肤接触情况的干扰；心电衣与电极之间紧密接触，保证了信号的稳定传输，能够大幅度减少运动伪影。
Description
技术领域
本发明涉及心电监护领域，尤其涉及一种用于采集多导联心电信号的系统。
背景技术
多导联心电测试技术作为医学中重要的人体健康判断依据，是临床上应用最为广泛的非侵入式心律失常诊断的重要手段。为了能更全面的采集使用者的心电数据，更多用于日常生活长时间检测的动态心电仪应运而生。
同时，为了保证长时间的心电采集下使用者的皮肤健康，越来越多的干粘附、舒适透气的导电粘附电极被应用于多导联动态心电采集系统。但是，目前在剧烈运动过程中心电电极脱附、接触状态恶化将引入包括运动伪影在内的大量干扰信号，这使得动态心电仪适用范围受限，无法对运动高危人群的生命健康状态进行准确监测。
因此需要一种能够减少运动过程中多导联动态心电仪测量噪声的方法，目前尚没有一种技术方案提出能够减轻运动伪影的电极与心电仪连接方法。
发明内容
为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种用于采集多导联心电信号的系统。
本发明所采用的技术方案是：
一种用于采集多导联心电信号的系统，包括：
n个分离粘附导电电极，用于采集人体表面的电势信号，所述分离粘附导电电极的第一表面用于贴附在人体皮肤上；其中，n为大于1的正整数；
n个滑动连接模块，固定在衣物上，n个所述滑动连接模块的位置与n个分离粘附导电电极的位置对应，且滑动连接模块的导电面与所述分离粘附导电电极的第二表面贴附连接；
心电集成模块，用于佩戴在人体上，所述心电集成模块均与所述分离粘附导电电极和滑动连接模块连接。
进一步地，所述滑动连接模块与衣物之间设有加压构件，所述加压构件用于向所述滑动连接模块的导电面提供正向压力，以增加所述分离粘附导电电极的第二表面和所述滑动连接模块的导电面之间的压力。
进一步地，所述加压构件为海绵。
进一步地，所述分离粘附导电电极的第一表面采用具有粘附性能和导电性能的材料制成；
所述分离粘附导电电极的第二表面和滑动连接模块的导电面，均采用具有导电性能和抗滑动功能的材料制成。
进一步地，所述第一表面采用导电硅胶材料制成，所述第二表面和滑动连接模块的导电面均采用镀银织物制成。
进一步地，所述第二表面和滑动连接模块的导电面上均设有防滑结构。
本发明的有益效果是：本发明通过引入滑动接触电极的方式，使得心电紧身衣在受使用者运动干扰而产生变形/位移时，最大程度减少对电极与皮肤接触情况的干扰；心电衣与电极之间紧密接触，保证了信号的稳定传输，能够大幅度减少运动伪影。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1是本发明实施例中使用的接触式心电测量方法示意；
图2是本发明实施例中一种用于采集多导联心电信号的系统的示意图；
图3是本发明实施例中心电信号的信号流方向说明图；
图4是本发明实施例中滑动连接方式的阻抗谱的示意图；
图5是本发明实施例中静态时测量的多导联心电信号的示意图；
图6是本发明实施例中剧烈运动时测量的多导联心电信号的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，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。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种用于采集多导联心电信号的系统，包括：
n个分离粘附导电电极，用于采集人体表面的电势信号，分离粘附导电电极的第一表面用于贴附在人体皮肤上；其中，n为大于1的正整数；
n个滑动连接模块，固定在衣物上，n个滑动连接模块的位置与n个分离粘附导电电极的位置对应，且滑动连接模块的导电面与分离粘附导电电极的第二表面贴附连接；
心电集成模块，用于佩戴在人体上，心电集成模块均与分离粘附导电电极和滑动连接模块连接。
在本实施例中，分离粘附导电电极固定贴附在人体皮肤上，用于采集人体表面上的电势信号，采集到的电势信号通过滑动连接模块传输到心电集成模块上，由于分离粘附导电电极和滑动连接模块之间并非采用刚性连接，因此在受到衣物的扯动时，分离粘附导电电极不会受到来自滑动连接模块的拉力，避免了分离粘附导电电极因外力产生移动或者产生抖动的情况，进而避免出现运动伪影干扰。
作为一种可选的实施方式，所述滑动连接模块与衣物之间设有加压构件，所述加压构件用于向所述滑动连接模块的导电面提供正向压力，以增加所述分离粘附导电电极的第二表面和所述滑动连接模块的导电面之间的压力。
该加压构件的一端连接在衣物上，另一端与导电面连接，衣物在重力的作用下，会给加压构件产生一个力，加压构件将该力转移到导电面的正面上，为导电面提供较大的正向压力，保证与电极的稳固连接，从而实现信号的可靠传输。在一些实施例中，该加压构件为弹簧件；在另一些实施例中，该加压构件为透气厚海绵，海绵具有透气、重量轻，且柔软等优点，通过海绵的加压方式，可以减少动态多导联心电集成系统与分离粘附导电电极的分离而导致信号采集过程中的短路情况。
作为一种可选的实施方式，分离粘附导电电极的第一表面采用具有粘附性能和导电性能的材料制成，例如导电硅胶，或者其他具有干粘附功能的微观结构加导电物质。分离粘附导电电极的第二表面和滑动连接模块的导电面，均采用具有导电性能和抗滑动功能的材料制成，例如镀银织物，或者其他摩擦力较大的导电金属织物。
进一步作为可选的实施方式，第二表面和滑动连接模块的导电面上均设有防滑结构，例如在表面上设置条纹结构或者砂面结构。
以下结合附图及具体实施例对上述系统进行详细解释说明。
本实施例提供一种分离式心电电极制造方法，包括多导联心电采集系统(即包括滑动连接模块和心电集成模块)和分离式滑动接触导电粘附电极(及分离粘附导电电极)。
由于人体是良好的导体，心电信号由内部传导至皮肤各处。心电信号的采集导联电极之间的电位差，因此可以从位于皮肤表面的电极之间获取电信号。心电信号十分微弱，幅度约0.05-5mV，频率范围约0.05-125Hz。如图1所示，多导联心电信号可以通过将两块导电电极放置于皮肤两点，并使用高输入阻抗放大器将所采集到的微弱电势进行放大可以获得较为准确的心电信号。而按照标准心电导联接法可以获得与现有医学诊断方法相匹配的心电导联信号，用于健康信息判断。
如图2所示，多导联动态心电采集系统以衣服形式穿戴在使用者体表，在靠近臀部和肩部对称位置放置了LL，RL，LA，RA四个肢体电极，在穿戴者的锁骨中线的第五肋间对应位置放置了V4导联电极。所采集的导联信号由公式(1)-(8)计算得到：
Lead I＝LA-RA (1)
Lead II＝LL-RA (2)
Lead III＝LL-LA (3)
WCT＝(RA+LA+LL)/3 (4)
V4＝V4′-WCT (5)
aVR＝-(I+II)/2 (6)
aVL＝I-II/2 (7)
aVF＝II-I/2 (8)
其中，WCT表示威尔逊中心电端。
如图2所示，所提供的实施例展示了一种滑动接触电极连接方式，所制造的分离粘附电极由超薄的导电硅胶和镀银织物组成。导电硅胶提供了较好的粘附质量和较小的与皮肤接触阻抗。镀银织物具有舒适、顺滑、阻抗小的特点，由于导电硅胶的双面粘附性能，镀银织物被粘附且导电互通，实现对导电硅胶采集的微弱心电信号的无衰减传输。
被安装在衣服内侧的接口由镀银织物、高弹性海绵和导电镀银线组成。镀银织物的柔顺、低摩擦阻力保证了与分离粘附电极的滑动非刚性连接。高弹性海绵为两镀银织物的紧密接触和稳定的电连接提供了合适的压力，并且弹性和舒适性避免了使用者的不适。导电镀银线连接镀银织物和多导联心电采集硬件，将采集的微弱心电信号传输至心电前端芯片用于放大、滤波等处理。
如图3所示，心脏在除极/极化过程中产生不同的电信号，心电信号由内部传导至皮肤各处后被导电硅胶所采集，传输至镀银织物。镀银织物通过非刚性的滑动连接与衣物内部的镀银织物相连接，将心电信号传递至导电镀银线，进而传输至连接的心电前端模块，以高输入阻抗放大器放大处理后传输至微计算机模块。这其中弹性海绵起增加镀银织物之间压力作用，实现更加紧密的接触和更稳定的导电连接。
为了评价滑动接触对实际测量信号时的影响，对分离粘附电极和导电镀银线的阻抗谱进行测量，结果如图4所示。所设计的滑动接触电极连接方法在0-1MHz下阻抗较小，在心电信号频率范围(0.05-125Hz)的阻抗随频率增加而上升约0.25Ω，证明在采集心电信号时不会产生较大的心电信号衰减。
为了进一步测试实施例中心电的信号质量，使用三导联动态心电测试分别测试静态和运动过程中心电信号的波形质量分别如图5和图6所示。可以发现II导联和V4导联的信号波形在两种场景上表现较好，而I导联因为受上肢肌肉电影响而出现基线漂移和波形较乱现象。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
在一些可选的实施方式中，分离粘性电极与心电集成衣物的连接以柔性导线相连，构成非刚性可活动连接。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种用于采集多导联心电信号的系统，其特征在于，包括：
n个分离粘附导电电极，用于采集人体表面的电势信号，所述分离粘附导电电极的第一表面用于贴附在人体皮肤上；其中，n为大于1的正整数；
n个滑动连接模块，固定在衣物上，n个所述滑动连接模块的位置与n个分离粘附导电电极的位置对应，且滑动连接模块的导电面与所述分离粘附导电电极的第二表面贴附连接；心电集成模块，用于佩戴在人体上，所述心电集成模块均与所述分离粘附导电电极和滑动连接模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于采集多导联心电信号的系统，其特征在于，所述滑动连接模块与衣物之间设有加压构件，所述加压构件用于向所述滑动连接模块的导电面提供正向压力，以增加所述分离粘附导电电极的第二表面和所述滑动连接模块的导电面之间的压力。
3.根据权利要求2所述的一种用于采集多导联心电信号的系统，其特征在于，所述加压构件为海绵。
4.根据权利要求1所述的一种用于采集多导联心电信号的系统，其特征在于，所述分离粘附导电电极的第一表面采用具有粘附性能和导电性能的材料制成；
所述分离粘附导电电极的第二表面和滑动连接模块的导电面，均采用具有导电性能和抗滑动功能的材料制成。
5.根据权利要求4所述的一种用于采集多导联心电信号的系统，其特征在于，所述第一表面采用导电硅胶材料制成，所述第二表面和滑动连接模块的导电面均采用镀银织物制成。
6.根据权利要求1或4所述的一种用于采集多导联心电信号的系统，其特征在于，所述第二表面和滑动连接模块的导电面上均设有防滑结构。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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