CN215017649U - 一种分布式心电信号识别系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式心电信号识别系统，包括服务器以及多个终端节点，所述终端节点包括上位机和心电信号采集装置，所述心电信号采集装置包括采集电极、缓冲模块、仪表放大器、带通滤波器以及主控模块，所述采集电极的输出端通过所述缓冲模块与所述仪表放大器的输入端连接，所述仪表放大器的输出端通过所述带通滤波器与所述主控模块的输入端连接，所述主控模块与所述服务器均与所述上位机通信连接。本实用新型通过分布式心电信号采集与识别架构，能够提高心电数据样本的利用率，实现各个终端节点间的资源共享，降低了对服务器的算力要求，提高了心电信号识别的效率和准确度。本实用新型可广泛应用于心电信号识别技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及心电信号识别技术领域，尤其是一种分布式心电信号识别系统。
背景技术
心律不齐是心血管疾病中常见的一种症状，是指心跳或快或慢，超过了一般范围的一种现象。心电信号是一种被广泛应用于诊断心血管疾病的数据指标，其具有数据量大、对噪声敏感、分析难度大的特点。如今，医院中对于心电信号的识别大多是直接显示心电信号的波形图，然后依靠医生的经验来判断，不仅耗费大量时间，而且还有误诊和漏诊的风险。为了适应户外实时监测，提高监测效率，基于计算机技术的心律不齐信号识别分类成为了一个主要的研究方向。
相关技术中虽然已经存在利用神经网络和机器学习来对心电信号进行分类识别的设备，然而大多是预先训练好用于识别心电信号的神经网络，直接用于对心电信号的采集和识别，这样在医院等需要大规模使用心电信号识别设备的场景中，就会存在数据样本不统一、数据样本不能及时更新迭代、各个识别设备之间资源不共享等问题，尤其是在面对复杂多样的心电信号时，现有的相关技术难以实现高效、准确地识别。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种高效、准确的分布式心电信号识别系统。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种分布式心电信号识别系统，包括服务器以及多个终端节点，所述终端节点包括上位机和心电信号采集装置，所述心电信号采集装置包括采集电极、缓冲模块、仪表放大器、带通滤波器以及主控模块，所述采集电极的输出端通过所述缓冲模块与所述仪表放大器的输入端连接，所述仪表放大器的输出端通过所述带通滤波器与所述主控模块的输入端连接，所述主控模块与所述服务器均与所述上位机通信连接。
进一步，所述采集电极包括第一采集电极、第二采集电极以及第三采集电极，所述缓冲模块包括第一缓冲模块、第二缓冲模块以及第三缓冲模块，所述仪表放大器包括第一仪表放大器、第二仪表放大器以及第三仪表放大器，所述带通滤波器包括第一带通滤波器、第二带通滤波器以及第三带通滤波器，所述第一采集电极的输出端与所述第一缓冲模块的输入端连接，所述第二采集电极的输出端与所述第二缓冲模块的输入端连接，所述第三采集电极的输出端与所述第三缓冲模块的输入端连接，所述第一仪表放大器的第一输入端和所述第三仪表放大器的第二输入端均与所述第一缓冲模块的输出端连接，所述第一仪表放大器的第二输入端和所述第二仪表放大器的第一输入端均与所述第二缓冲模块的输出端连接，所述第二仪表放大器的第二输入端和所述第三仪表放大器的第一输入端均与所述第三缓冲模块的输出端连接，所述第一仪表放大器的输出端与所述第一带通滤波器的输入端连接，所述第二仪表放大器的输出端与所述第二带通滤波器的输入端连接，所述第三仪表放大器的输出端与所述第三带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器的输出端、所述第二带通滤波器的输出端以及所述第三带通滤波器的输出端均与所述主控模块的输入端连接。
进一步，所述心电信号采集装置还包括右腿驱动电路，所述第一缓冲模块的输出端、所述第二缓冲模块的输出端以及所述第三缓冲模块的输出端均与所述右腿驱动电路的一端连接，所述右腿驱动电路的另一端用于与人体右腿连接。
进一步，所述终端节点还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述上位机的输出端连接。
进一步，所述缓冲模块为OP4177缓冲放大器。
进一步，所述仪表放大器为AD620AN仪表放大器。
进一步，所述带通滤波器由两个OP2177运算放大器组成。
进一步，所述带通滤波器允许通过的频率分量的频率范围为0.03HZ至100HZ。
进一步，所述主控模块为单片机。
进一步，所述主控模块和所述服务器均通过物联网与所述上位机通信连接。
本实用新型的有益效果是：分布式心电信号识别系统包括服务器以及与服务器通信连接的多个终端节点，终端节点包括上位机和心电信号采集装置，心电信号采集装置包括采集电极、缓冲模块、仪表放大器、带通滤波器和主控模块，通过采集电极采集人体的心电信号，然后通过缓冲模块对心电信号进行阻抗匹配，减小信号失真，再通过仪表放大器对心电信号进行放大处理，进而通过带通滤波器将预设频率范围内的心电信号传输至主控模块，由主控模块上传至上位机，再通过多个上位机分别进行模型训练、通过服务器进行模型聚合，得到用于识别心电信号的全局参数模型，然后将全局参数模型返回至各个上位机，由各个上位机对各个终端节点采集的心电信号进行识别。本实用新型通过分布式心电信号采集与识别架构，能够提高心电数据样本的利用率，实现各个终端节点间的资源共享，降低了对服务器的算力要求，提高了心电信号识别的效率和准确度。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型实施例提供的一种分布式心电信号识别系统的结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的终端节点的模块连接示意图；
图3为本实用新型实施例提供的缓冲模块的电路连接示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1，本实用新型实施例提供了一种分布式心电信号识别系统，包括服务器以及多个终端节点，终端节点包括上位机和心电信号采集装置，心电信号采集装置包括采集电极、缓冲模块、仪表放大器、带通滤波器以及主控模块，采集电极的输出端通过缓冲模块与仪表放大器的输入端连接，仪表放大器的输出端通过带通滤波器与主控模块的输入端连接，主控模块与服务器均与上位机通信连接。
具体地，分布式心电信号识别系统包括服务器以及与服务器通信连接的多个终端节点，终端节点包括上位机和心电信号采集装置，心电信号采集装置包括采集电极、缓冲模块、仪表放大器、带通滤波器和主控模块，通过采集电极采集人体的心电信号，然后通过缓冲模块对心电信号进行阻抗匹配，减小信号失真，再通过仪表放大器对心电信号进行放大处理，进而通过带通滤波器将预设频率范围内的心电信号传输至主控模块，由主控模块上传至上位机，再通过多个上位机分别进行模型训练、通过服务器进行模型聚合，得到用于识别心电信号的全局参数模型，然后将全局参数模型返回至各个上位机，由各个上位机对各个终端节点采集的心电信号进行识别。本实用新型通过分布式心电信号采集与识别架构，能够提高心电数据样本的利用率，实现各个终端节点间的资源共享，降低了对服务器的算力要求，提高了心电信号识别的效率和准确度。
参照图2，进一步作为可选的实施方式，采集电极包括第一采集电极、第二采集电极以及第三采集电极，缓冲模块包括第一缓冲模块、第二缓冲模块以及第三缓冲模块，仪表放大器包括第一仪表放大器、第二仪表放大器以及第三仪表放大器，带通滤波器包括第一带通滤波器、第二带通滤波器以及第三带通滤波器，第一采集电极的输出端与第一缓冲模块的输入端连接，第二采集电极的输出端与第二缓冲模块的输入端连接，第三采集电极的输出端与第三缓冲模块的输入端连接，第一仪表放大器的第一输入端和第三仪表放大器的第二输入端均与第一缓冲模块的输出端连接，第一仪表放大器的第二输入端和第二仪表放大器的第一输入端均与第二缓冲模块的输出端连接，第二仪表放大器的第二输入端和第三仪表放大器的第一输入端均与第三缓冲模块的输出端连接，第一仪表放大器的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，第二仪表放大器的输出端与第二带通滤波器的输入端连接，第三仪表放大器的输出端与第三带通滤波器的输入端连接，第一带通滤波器的输出端、第二带通滤波器的输出端以及第三带通滤波器的输出端均与主控模块的输入端连接。
本实用新型实施例中，第一采集电极和第二采集电极用于与人体的双臂连接，第三采集电极用于与人体的左腿或右腿连接。如图2所示为本实用新型实施例提供的终端节点的模块连接示意图，通过三个支路采集的信号在主控模块进行整合可以得到准确的心电信号。
参照图2，进一步作为可选的实施方式，心电信号采集装置还包括右腿驱动电路，第一缓冲模块的输出端、第二缓冲模块的输出端以及第三缓冲模块的输出端均与右腿驱动电路的一端连接，右腿驱动电路的另一端用于与人体右腿连接。
具体地，第三采集电极用于与人体的右腿连接；右腿驱动电路本质上是一个负反馈调节，用于去除输入仪表放大器的共模信号，通过反向放大共模信号接到人体起到消除共模信号、提高共模抑制比的作用。本实用新型实施例中，通过右腿驱动电路的设置可以降低交流电对人体心电信号的影响，从而进一步提高了心电信号采集和识别的准确度。
参照图1，进一步作为可选的实施方式，终端节点还包括显示模块，显示模块的输入端与上位机的输出端连接。
具体地，显示模块用于显示当前的心电信号识别结果，便于缺少相关医学知识基础的用户直接查看心电信号识别结果，进而对心血管疾病起到很好的预防和诊断效果。
进一步作为可选的实施方式，缓冲模块为OP4177缓冲放大器。
具体地，缓冲放大器可以实现阻抗匹配，减小信号失真、抗干扰。本实用新型实施例采用OP4177缓冲放大器，其电路连接示意图如图3所示。
进一步作为可选的实施方式，仪表放大器为AD620AN仪表放大器。
具体地，仪表放大器用于将心电信号放大，便于后续的采集与识别。
进一步作为可选的实施方式，带通滤波器由两个OP2177运算放大器组成。
具体地，带通滤波器(band-pass filter)是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。本实用新型实施例通过两个OP2177运算放大器分别设计二阶压控有源高通和低通滤波器，从而组合成带通滤波器。
进一步作为可选的实施方式，带通滤波器允许通过的频率分量的频率范围为0.03HZ至100HZ。
进一步作为可选的实施方式，主控模块为单片机。
进一步作为可选的实施方式，主控模块和服务器均通过物联网与上位机通信连接。
以上对本实用新型实施例的结构进行了说明，本实用新型实施例通过分布式心电信号采集与识别架构，能够提高心电数据样本的利用率，实现各个终端节点间的资源共享，降低了对服务器的算力要求，提高了心电信号识别的效率和准确度；同时也降低了用户对心电信号的专业知识要求，提高了监测患者的准确率。
可以认识到，本实用新型实施例能够应用于临床监护、日常检测和社区疾病筛查等需要对心电信号进行处理的场景中，通过对更多被检测方的数据进行快速采集、学习，能够增加数据样本，从而提高识别的准确率。相较于本地使用神经网络进行识别的方法，本实用新型实施例能够利用更多上位机的样本数据进行学习，而且消耗的计算时间要远远比先上传数据再由参数服务器训练的时间要短，并且在数据传输的过程中能够保证数据安全。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，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。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型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 (10)
1.一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：包括服务器以及多个终端节点，所述终端节点包括上位机和心电信号采集装置，所述心电信号采集装置包括采集电极、缓冲模块、仪表放大器、带通滤波器以及主控模块，所述采集电极的输出端通过所述缓冲模块与所述仪表放大器的输入端连接，所述仪表放大器的输出端通过所述带通滤波器与所述主控模块的输入端连接，所述主控模块与所述服务器均与所述上位机通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述采集电极包括第一采集电极、第二采集电极以及第三采集电极，所述缓冲模块包括第一缓冲模块、第二缓冲模块以及第三缓冲模块，所述仪表放大器包括第一仪表放大器、第二仪表放大器以及第三仪表放大器，所述带通滤波器包括第一带通滤波器、第二带通滤波器以及第三带通滤波器，所述第一采集电极的输出端与所述第一缓冲模块的输入端连接，所述第二采集电极的输出端与所述第二缓冲模块的输入端连接，所述第三采集电极的输出端与所述第三缓冲模块的输入端连接，所述第一仪表放大器的第一输入端和所述第三仪表放大器的第二输入端均与所述第一缓冲模块的输出端连接，所述第一仪表放大器的第二输入端和所述第二仪表放大器的第一输入端均与所述第二缓冲模块的输出端连接，所述第二仪表放大器的第二输入端和所述第三仪表放大器的第一输入端均与所述第三缓冲模块的输出端连接，所述第一仪表放大器的输出端与所述第一带通滤波器的输入端连接，所述第二仪表放大器的输出端与所述第二带通滤波器的输入端连接，所述第三仪表放大器的输出端与所述第三带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器的输出端、所述第二带通滤波器的输出端以及所述第三带通滤波器的输出端均与所述主控模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述心电信号采集装置还包括右腿驱动电路，所述第一缓冲模块的输出端、所述第二缓冲模块的输出端以及所述第三缓冲模块的输出端均与所述右腿驱动电路的一端连接，所述右腿驱动电路的另一端用于与人体右腿连接。
4.根据权利要求1所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述终端节点还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述上位机的输出端连接。
5.根据权利要求1所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述缓冲模块为OP4177缓冲放大器。
6.根据权利要求1所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述仪表放大器为AD620AN仪表放大器。
7.根据权利要求1所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述带通滤波器由两个OP2177运算放大器组成。
8.根据权利要求7所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述带通滤波器允许通过的频率分量的频率范围为0.03HZ至100HZ。
9.根据权利要求1所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述主控模块为单片机。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种分布式心电信号识别系统，其特征在于：所述主控模块和所述服务器均通过物联网与所述上位机通信连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120937810.5U CN215017649U (zh) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 一种分布式心电信号识别系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120937810.5U CN215017649U (zh) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 一种分布式心电信号识别系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN215017649U true CN215017649U (zh) | 2021-12-07 |
Family
ID=79108560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120937810.5U Active CN215017649U (zh) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 一种分布式心电信号识别系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN215017649U (zh) |
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2021
- 2021-04-30 CN CN202120937810.5U patent/CN215017649U/zh active Active
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