CN213097922U

CN213097922U - 一种可穿戴式心电监护终端

Info

Publication number: CN213097922U
Application number: CN202020833721.1U
Authority: CN
Inventors: 韩丽娜; 何昆仑; 郭树理; 宋晓伟; 刘宏斌; 范利; 曹丰
Original assignee: Chinese PLA General Hospital; Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Chinese PLA General Hospital; Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-05-04
Anticipated expiration: 2030-05-19

Abstract

本实用新型提供了一种可穿戴式心电监护终端，包括中央处理器，以及通过SPI与所述中央处理器连接的心电信号采集处理模块、时钟电路、运动监测和定位模块、无线通信电路和存储电路，与所述无线通信电路进行全双工通信的心电采集客户端，和为所述可穿戴式心电监护终端供电的电源电路；其中，所述心电信号采集处理模块包括十个采集心电信号的心电采集电极，对采集到的心电信号进行滤波放大的滤波放大电路，以及模数转换电路，所述运动监测和定位模块包含三轴陀螺仪和三轴加速度计电路，以及定位电路。本实用新型可实现远程监护目标的12导联心电信号采集、波形显示、存储与警戒值设置的功能，完成导联转换，生成心电报告，以及对佩戴者运动情况的监护和定位。

Description

一种可穿戴式心电监护终端

技术领域

本实用新型属于心电监测技术领域，涉及一种心电监护装置，具体是一种可穿戴式心电监护终端。

背景技术

患有心脏病的人群需要心脏监护，基于互联网网络传输的远程心电信息监护是居家患者长期心脏功能监测的手段。独居或处于户外的患者在心脏疾病急性发作时，如果患者家属和医生能及时发现心电异常、迅速准确明确患者位置，就能及时施救，尽量缩短发病到治疗之间的时间，这对挽救心脏病患者生命，保留患者心脏心肌存活、减少心肌缺血性坏死都具有重要意义，关系到治疗后患者心脏功能的恢复及患者愈后生活质量。因此本实用新型设计了一种基于患者运动信息和定位信息的可穿戴式远程心电监护终端。

心脏有节奏的收缩/舒张过程中，心肌细胞除极/复极电活动的综合反映，主要由P波、QRS波、T波、U波、PR间期、ST段、QT间期组成。心电信号属于微弱交流信号，电压集中在微伏级，幅值范围10μV-5mV；频率集中在低频段，周期和幅值随时处于微小的变化中；心电信号采集过程易受到肌电、运动等噪声干扰，而且运动干扰会使电极与皮肤发生相对位移，导致信号失真而失去医疗诊断价值。同步12导联对一些心脏疾病如急性心肌梗死、心肌缺血冠状动脉定位的准确性和特异性较高，是目前较理想的诊断冠心病和心律失常的非创伤性检查方法。可穿戴心电监护终端需要完成心电信号采集、调理、放大、数模转换、信号处理、存贮、报警、波形显示，分析，最终将信息发送给患者家属和医护人员。

采用精度高、采样速率快、硬件资源丰富的微处理器是实现12导联心电信号采集、实时传输的前提。随着微机电系统技术的革新，各种传感器尺寸不断减小，成本不断降低。本申请基于人体的心电生理学特征，利用微处理器，提供一种高精度、低成本、灵活可靠的可穿戴式心电监护终端。该心电监护终端采用定位系统，在病人发生紧急情况时启动定位，感知患者所在地理坐标的经纬度，并将该经纬度信息和健康状况通过GPRS模块以短信方式发送给患者的子女和医生，使之可以得到及时的救治。另外本实用新型增加运动信息单元和定位单元，实现使用者在体育锻炼、跳舞等多种不同运动状态下的心电信号实时采集。辅助医生判断运动状态下心电信息的变换；并能在急性发作，报警、准确实时定位患者地理位置，同时远程将报警和心电信号分析信息同时发送给患者亲属和医院，为及时就治缩小时间。

作为全新的心脏检测与自我监控设备，便携式心电监测仪可以随时随地记录短暂的心脏异常，不仅可以用于突发性心脏病的监测和自动报警，而且广泛适用于亚健康人群，尤其适合冠心病、高血压、心血管疾病以及糖尿病患者、术后患者等人群的健康监控。相比于传统的心电监测设备，其具有操作简单、携带方便、低功耗等优点，可随时随地进行心电测试，即使患者出门在外，也能随时了解自身心脏情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可穿戴式心电监护终端，采用可穿戴式十二导联的方式，便捷的对患者心电进行更为精确地测试，简化了心电的监测流程，相较于一般心电监测装置提高了监测精度，同时附带的定位芯片和运动监测装置可以更好地实现对患者的监护。本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可穿戴式心电监护终端，其特征是，包括中央处理器；以及通过SPI与所述中央处理器连接的心电信号采集处理模块、时钟电路、运动监测和定位模块、无线通信电路和存储电路；所述无线通信电路进行全双工通信的心电采集客户端；和为所述可穿戴式心电监护终端供电的电源电路；其中，所述心电信号采集处理模块包括十个采集心电信号的心电采集电极，对采集到的心电信号进行滤波放大的滤波放大电路，以及模数转换电路；所述运动监测和定位模块包含三轴陀螺仪和三轴加速度计电路，以及定位电路。作为优选，所述滤波放大电路采用二阶滤波放大电路，所述模数转换电路采用ADS1299芯片。

进一步，所述中央处理器，接收所述心电信号采集处理模块输出的数字心电信号，再通过所述无线通信电路上传到所述心电采集客户端，并在所述心电采集客户端显示。作为优选，所述中央处理器采用STM32f407芯片。

进一步，所述心电采集电极，包括4个肢体电极和6个胸部电极，4个肢体电极分别采集左臂、右臂、左腿、右腿四处的人体心电信号，6个胸部电极分别采集V1-V6处的人体心电信号。

进一步，所述时钟电路为系统工作提供时间信息，便于所述无线通信电路将心电数据实时或定时上传到所述心电采集客户端。作为优选，所述时钟电路采用DS1302芯片。

进一步，所述三轴陀螺仪和三轴加速度计电路用于运动监控，所述定位电路用于位置信息获取。作为优选，所述三轴陀螺仪和三轴加速度电路采用MPU6050芯片，所述定位电路采用U-blox7芯片

进一步，所述无线通信电路定时或实时将所述存储电路中的数字心电信号、运动监控和位置信息数据上传到所述心电采集客户端，同时接收所述心电采集客户端的指令。作为优选，所述无线通信电路采用CC2420芯片。

进一步，所述存储电路用于实现心电信号数据的存储和调用。作为优选，所述存储电路采用SD卡实现。

进一步，所述心电采集客户端，用于将所述无线通信电路传输的数据进行导联转换、绘制心电信号波形图并显示、位置信息和运动信息显示，以及超过设定阈值时告警；同时，所述心电采集客户端可通过无线通信电路对可穿戴式心电监护终端的告警阈值进行设置。作为优选，所述心电采集客户端是智能移动终端。

进一步，所述电源电路包括可充电电池和稳压电路。作为优选，所述可充电电池是锂电池，所述稳压电路具体为5V稳压电路或3.3V稳压电路。

可选的，为了适配扩展各种不同的外设，所述可穿戴式心电监护终端还包括扩展接口。作为优选，所述扩展接口为USB接口或IEEE 1394接口。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种可穿戴式心电监护终端，相比现有技术，本实用新型可实现远程监护目标的十二导联心电信号采集，通过与心电采集客户端通信实现心电数据信息的接收、波形显示、存储与警戒值设置的功能，完成导联转换，生成心电报告；通过运动监测和定位电路模块判断患者佩戴者运动情况、定位。还可实现在各种运动环境中心电信号的采集、调理机制的判断与切换，有效降低监护目标因运动的心电信号监护数据的影响，并在发生紧急情况下，实现实时定位，能够保证在监护目标运动明显变化时始终输出连续的、稳定的、高精度的心电信号数据，提高可穿戴式三维位置心电监护终端的实时性、稳定性、便利性与定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1是本实用新型整体结构设计示意图；

图2是二阶滤波放大电路图；

图3是模数转换电路图；

图4是时钟电路图；

图5是三轴陀螺仪和三轴加速度传感器电路图；

图6是定位电路图；

图7是无线通信电路图；

图8是存储电路图；

图9电源电路图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型具体实施例中的技术方案作进一步的说明。

如图1所示是本实用新型整体结构设计示意图，一种可穿戴式心电监护终端，包括中央处理器、心电信号采集处理模块、电源电路、时钟电路、运动监测和定位模块、无线通信电路、存储电路和心电采集客户端；所述中央处理器通过SPI分别与心电信号采集处理模块、时钟电路、运动监测和定位模块、无线通信电路、存储电路连接，所述电源电路为所述可穿戴式心电监护终端供电；所述心电采集客户端通过无线通信电路与中央处理器相连。其中，心电信号采集处理模块包括十个采集心电信号的心电采集电极，对采集到的心电信号进行滤波放大的滤波放大电路，以及模数转换电路；所述运动监测和定位模块包含三轴陀螺仪和三轴加速度计电路，以及定位电路。除此之外，为了适配扩展各种不同的外设，可穿戴式心电监护终端还包括扩展接口，优选扩展接口为USB接口或IEEE 1394接口。

所述中央处理器，选型为STM32f407，该处理器主频最高168MHz，集成了DSP和FPU指令，低功耗，1MB Flash，USB OTG高速480Mbit/s，高速USART，可达10.5Mbits/s，高速SPI，可达37.5Mbits/s，Camera接口，可达54M字节/s，可以满足监测器对数据处理的要求。中央处理器接收心电信号采集处理模块输出的数字心电信号，再通过无线通信电路上传到心电采集客户端，并在心电采集客户端显示。

心电信号采集处理模块包括有十个心电采集电极，分别采集4个肢体电极：左臂、右臂、左腿、右腿和6个胸部电极：V1-V6处的人体心电信号，并先后经过滤波放大电路、模数转换电路后，与中央处理器连接，所述滤波放大电路为二阶滤波放大电路如图2所示，模数转换芯片选型为ADS1299芯片，模数转换电路如图3所示。

时钟电路为整个可穿戴式心电监护终端工作提供当前时间信息，便于可穿戴式心电监护终端对佩戴者的心电数据进行测试分析，实时或定时上传。时钟电路采用的芯片为DS1302，电路如图4所示。

运动监测和定位模块包含三轴陀螺仪和三轴加速度计电路和定位电路。三轴陀螺仪和三轴加速度计电路用于监控佩戴者的运动信息，采用MPU6050芯片，电路如图5所示。定位电路用于位置信息获取，采用U-blox7芯片，电路如图6所示。

无线通信电路通过收发天线与心电采集客户端进行全双工通信，采用CC2420芯片，该芯片性能稳定且功耗极低，其选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250kbps可以实现多点对多点的快速组网，可以实时将可穿戴式心电监护终端采集到的心电信号上传到心电采集客户端，用于心电信号的实时显示和处理，在心电采集客户端实现心电数据信息的接收、波形显示、存储与警戒值设置的功能，完成导联转换，生成心电报告；同时接收心电采集客户端的指令。无线通信电路如图7所示。

存储电路用于实现人体心电信号数据的存储和调用，存储电路采用SD卡实现，电路如图8所示。

电源电路主要包括可充电电池和稳压电路，可充电电池供电电压为7.2V。稳压电路具体为5V稳压电路或3.3V稳压电路，所述电源电路电路如图9所示。

心电采集客户端是智能移动终端。智能移动终端通过无线通信电路读取存储电路中的数据，进行心电信号的绘制展示，当佩戴者出现摔倒或者心脏病突发等问题时，向其设定的电话和/或附近的医院电话发出报警信息，提供佩戴者的位置和健康信息，使得其可以得到及时的救助。在心电采集客户端实现心电数据信息的接收、波形显示、存储功能，完成导联转换，生成心电报告。同时佩戴者也可以通过客户端对可穿戴式心电监护终端进行设置。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种可穿戴式远程心电监护终端解决方案，相比现有技术，本实用新型可实现远程监护目标的12导联心电信号，通过与心电采集客户端通信，实现心电数据信息的接收、波形显示、存储与警戒值设置的功能，完成导联转换，生成心电报告；通过运动和定位电路判断患者运动情况、定位。本实用新型还可实现在各种运动环境中心电信号的采集、调理机制的判断与切换，有效降低监护目标因运动的心电信号监护数据的影响，并在发生紧急情况下，实现实时定位，能够保证在监护目标运动明显变化时始终输出连续的、稳定的、高精度的心电信号数据，提高可穿戴式心电监护终端的实时性、稳定性、便利性与定位精度。

以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种可穿戴式心电监护终端，其特征是，包括中央处理器；及

通过SPI与所述中央处理器连接的心电信号采集处理模块、时钟电路、运动监测和定位模块、无线通信电路和存储电路；

与所述无线通信电路进行全双工通信的心电采集客户端；和

为所述可穿戴式心电监护终端供电的电源电路；

其中，所述心电信号采集处理模块包括十个采集心电信号的心电采集电极，对采集到的心电信号进行滤波放大的滤波放大电路，以及模数转换电路；

所述运动监测和定位模块包含三轴陀螺仪和三轴加速度计电路，以及定位电路。

2.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述中央处理器，接收所述心电信号采集处理模块输出的数字心电信号，再通过所述无线通信电路上传到所述心电采集客户端，并在所述心电采集客户端显示。

3.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述心电采集电极，包括4个肢体电极和6个胸部电极，4个肢体电极分别采集左臂、右臂、左腿、右腿四处的人体心电信号，6个胸部电极分别采集V1-V6处的人体心电信号。

4.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述时钟电路为系统工作提供时间信息，便于所述无线通信电路将心电数据实时或定时上传到所述心电采集客户端。

5.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述三轴陀螺仪和三轴加速度计电路用于运动监控，所述定位电路用于位置信息获取。

6.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述无线通信电路定时或实时将所述存储电路中的数字心电信号、运动监控和位置信息数据上传到所述心电采集客户端，同时接收所述心电采集客户端的指令。

7.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述存储电路用于实现心电信号数据的存储和调用。

8.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述心电采集客户端，用于将所述无线通信电路传输的数据进行导联转换、绘制心电信号波形图并显示、位置信息和运动信息显示，以及超过设定阈值时告警；同时，所述心电采集客户端可通过无线通信电路对可穿戴式心电监护终端的告警阈值进行设置。

9.如权利要求1所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述电源电路包括可充电电池和稳压电路。

10.如权利要求9所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述可充电电池是锂电池，所述稳压电路为5V稳压电路或3.3V稳压电路。

11.如权利要求1～10中任一权利要求所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述可穿戴式心电监护终端还包括扩展接口。

12.如权利要求1～10中任一权利要求所述的可穿戴式心电监护终端，其特征是，所述中央处理器采用STM32f407芯片，所述滤波放大电路采用二阶滤波放大电路，所述模数转换电路采用ADS1299芯片，所述时钟电路采用DS1302芯片，所述三轴陀螺仪和三轴加速度电路采用MPU6050芯片，所述定位电路采用U-blox7芯片，所述无线通信电路采用CC2420芯片。