CN219538329U - 一种姿态识别便携式呼救心电监护仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种姿态识别便携式呼救心电监护仪，包括主体和位于主体外部的导联电极，导联电极包括接头、导线和用于检测人体表电信号的贴片电极，贴片电极通过导线与接头电性连接；主体包括外壳和固定在外壳内的主控板，外壳内还设有与主控板电连接的电源模块、运动感应器、心电处理模块以及语音合成模块，运动传感器将监测的运动数据传输到主控板，心电处理模块上连接有设置在外壳侧壁上的接头插孔，导联电极的接头用于插装到接头插孔内，心电处理模块将心电信号传输到主控板，语音合成模块上连接有扬声器，外壳壁面上开设有扬声孔，主控板监测到心电信号异常时通过语音合成模块合成警示和呼救信息，通过扬声器发出声音。

Description

一种姿态识别便携式呼救心电监护仪

技术领域

本实用新型涉及一种姿态识别便携式呼救心电监护仪，属于心电监护设备技术领域。

背景技术

当前有多种心电监护设备，一些设备可以实现病人心电的长期监测，通过蜂鸣器报警提示医生病人的异常心电状态，但这类设备需要持续连接电源使用；还有一些心电监护设备通过内置的电池供电，长期连续记录心电状态，给出动态心电报告。现有技术的这些心电监护设备只适合医疗场合使用，而在日常生活对于未发病的潜在风险人群、周围无专业人士监护处理的场景中，这些心电监护设备无法有效提示使用者及其周围的人如何处理发生的异常心电、无法判断使用者的身体运动状态。因此，急需一种可供日常生活使用具备姿态识别与呼救功能的便携式心电监护仪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种姿态识别便携式呼救心电监护仪，适合在日常生活中，对心律失常等心脏病潜在风险人群进行心电监护，并在监测到异常心电的同时，识别使用者运动状态，警示使用者，并替代使用者向周围的人呼救。

本实用新型采用如下技术方案：一种姿态识别便携式呼救心电监护仪，其包括主体和位于主体外部的导联电极，所述导联电极包括接头、导线和用于检测人体表电信号的贴片电极，所述贴片电极通过导线与接头电性连接；所述主体包括外壳和固定在外壳内的主控板，外壳内还设有与主控板电连接的电源模块、运动感应器、心电处理模块以及语音合成模块，所述电源模块用于向主控板供电，所述运动感应器用于实时监测使用者所处的姿态、运动状态以及运动时的加速度并将监测的运动数据传输到主控板，所述心电处理模块上连接有设置在外壳侧壁上的接头插孔，所述导联电极的接头用于插装到接头插孔内使得导联电极与心电处理模块连接，所述心电处理模块用于读取使用者的心电信号并将心电信号传输到主控板，所述语音合成模块上连接有扬声器，外壳壁面上对应扬声器的位置开设有扬声孔，所述主控板监测到使用者心电信号异常时向语音合成模块发出信号，所述语音合成模块用于接收主控板发出的信号并将该信号合成警示和呼救信息，同时语音合成模块将警示和呼救信息通过扬声器发出。

所述导联电极中有三个电极贴片，三个电极贴片分别通过导线与接头连接，三个电极贴片分别用于贴在右锁骨中线第1肋间、右锁骨中线剑突水平处、左锁骨中线第1肋间。

所述主控板上具有SD卡槽，SD卡槽中用于插装SD卡，运动感应器检测到的运动数据以及心电处理模块读取到的心电信号用于存储到SD卡中。

所述外壳内设有指示灯，指示灯与主控板电连接，指示灯与外壳正面内侧通过热熔胶粘合固定在一起，指示灯使用LED发光二极管。

所述主控板与外壳底部内侧通过热熔胶粘合固定在一起；所述运动感应器与外壳内部通过热熔胶粘合固定在一起；所述扬声器通过热熔胶与外壳的扬声孔内部对应位置粘合固定在一起；所述语音合成模块与外壳内部通过热熔胶粘合固定在一起；所述心电处理模块与外壳内部通过热熔胶粘合固定在一起。

所述接头插孔位于外壳侧面，所述外壳侧面对应接头插孔的位置设有供接头穿过的开孔。

所述电源模块包括电池盒和位于电池盒内的电池，电池盒通过热熔胶固定在外壳内，所述电池采用倍量DP-AAA700mAh型号电池。

所述外壳采用未来7500高性能尼龙或未来7200尼龙加纤材料制成。

所述扬声器及语音合成模块采用Risym TTS中文文字转语音模块，所述心电处理模块及导联电极采用AD8232心电图监测套件。

所述运动感应器采用MPU6050-GY-521三轴加速度模块，所述主控板采用Arduino控制器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型使用中，将贴片电极贴于人体表面，将导联电极的接头插入外壳内心电处理模块上的接头插孔固定，外壳置于使用者口袋或采用弹力带固定，使用者装配本实用新型后，由于外壳内固定设置心电处理模块和运动感应器，使用者运动时会带动外壳内的运动感应器进行相应的运动，运动感应器能够感知使用者的加速度以及各向角度的变化，从而识别并反映使用者的静止状态、移动状态以及移动时加速度的改变，记录使用者发病时的运动状态，便于发现临床病因并进行治疗；主控板可以由心电处理模块读取到使用者的心电信号。

本实用新型在外壳内设有语音合成模块及扬声器，在检测到使用者的异常心电状态时，能够通过语言提醒使用者自救服药；或结合运动感应器，在检测到使用者保持静止状态后，帮助使用者实现呼救，提示周围人员使用者目前的情况并对急救进行指导。

本实用新型设有插孔及接头，能够在不取下贴于人体表面贴片电极的情况下断开外壳及监护仪主体，方便更换电池和读取监护仪内部保存的心电信息，降低了使用者的使用成本。本实用新型体积小、便于携带，适合日常生活携带使用。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的姿态识别便携式呼救心电监护仪的整体结构示意图；

图2是图1中外壳的结构示意图；

图3是图1中导联线的结构示意图；

图4是图1中外壳的内部结构示意图；

图5是一种心电图模型；

图6是图1中姿态识别便携式呼救心电监护仪的电路图。

图中：1-外壳，11-接头插孔，12-扬声孔，2-导联电极，21-接头，22-导线，23-贴片电极，3-扬声器，4-指示灯，5-电源模块，6-语音合成模块，7-心电处理模块，8-运动感应器，9-主控板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种实施例的姿态识别便携式呼救心电监护仪的结构如图1至图4所示，本实施例的姿态识别便携式呼救心电监护仪包括主体和位于主体外部的导联电极2，所述导联电极2包括接头21、导线22和用于检测人体表电信号的贴片电极23，所述贴片电极23通过导线22与接头21电性连接；所述导联电极2中有三个电极贴片23，三个电极贴片23分别通过导线22与接头21连接，三个电极贴片23分别用于贴在右锁骨中线第1肋间、右锁骨中线剑突水平处、左锁骨中线第1肋间。

所述主体包括外壳1和固定在外壳1内的主控板9，外壳1内还设有与主控板9电连接的电源模块5、运动感应器8、心电处理模块7以及语音合成模块6，所述电源模块5用于向主控板9供电，所述运动感应器8用于实时监测使用者所处的姿态、运动状态以及运动时的加速度并将监测的运动数据传输到主控板9，所述心电处理模块7上连接有设置在外壳1侧壁上的接头插孔11，所述接头插孔11位于外壳1侧面，所述外壳1侧面对应接头插孔1的位置设有供接头21穿过的开孔，所述导联电极2的接头21用于插装到接头插孔11内使得导联电极2与心电处理模块7连接，所述心电处理模块7用于读取使用者的心电信号并将心电信号传输到主控板9，所述语音合成模块6上连接有扬声器3，外壳1壁面上对应扬声器3的位置开设有扬声孔12，所述主控板9监测到使用者心电信号异常时向语音合成模块6发出信号，所述语音合成模块6用于接收主控板9发出的信号并将该信号合成警示和呼救信息，同时语音合成模块6将警示和呼救信息通过扬声器3发出。所述外壳1内设有指示灯4，指示灯4与主控板9电连接，指示灯4与外壳1正面内侧通过热熔胶粘合固定在一起。

所述主控板9上具有SD卡槽，SD卡槽中用于插装SD卡，运动感应器8检测到的运动数据以及心电处理模块7读取到的心电信号用于存储到SD卡中。

所述主控板9与外壳1底部内侧通过热熔胶粘合固定在一起；所述运动感应器8与外壳1内部通过热熔胶粘合固定在一起；所述扬声器3通过热熔胶与外壳1的扬声孔12内部对应位置粘合固定在一起；所述语音合成模块6与外壳1内部通过热熔胶粘合固定在一起；所述心电处理模块7与外壳1内部通过热熔胶粘合固定在一起。所述电源模块5包括电池盒和位于电池盒内的电池，电池盒通过热熔胶固定在外壳1内。

本实施例中，外壳1采用未来7500高性能尼龙或未来7200尼龙加纤材料制成，电池采用倍量DP-AAA700mAh型号电池，扬声器2及语音合成模块6采用Risym TTS中文文字转语音模块，心电处理模块7及导联电极2采用AD8232心电图监测套件，运动感应器8采用MPU6050-GY-521三轴加速度模块，主控板9采用Arduino控制器，指示灯4使用LED发光二极管。

使用时将导联电极的贴片组件贴在人体皮肤上，贴片电极有3个，其位置与对应的英文简称有关：右上导联（RA）贴在右锁骨中线第1肋间，右下导联（RL）贴在右锁骨中线剑突水平处，左上导联（LA）贴在左锁骨中线第1肋间。外壳尺寸较小，使用时可以放置在衣物口袋、内袋中，还可以通过弹性绑带固定在腰部，上述部位能在一定程度上反应人体整体的运动方向、速度以及加速度，上述部位及固定方式使得外壳及其内部固定的运动感应器能够识别人体的运动/静止状态、运动加速度。

姿态识别便携式呼救心电监护仪的电路图如图6所示，主控板（Arduino控制器）通过心电处理模块读取到心电瞬时值，转换并分析心律、心电前后频率变化趋势等项目值，与疾病时的各值阈值进行比较；同时主控板通过运动感应器读取的运动状态数据，结合心电数据进行分析。

ECG是心脏电信号的纸质或数字记录，也称为心电图或EKG。 ECG用于确定心率、心律以及有关心脏状况的其他信息。ECG用于帮助诊断心律不齐、心脏病发作、起搏器功能和心力衰竭。因此可以通过研究波形的成分来分析ECG，这些波形分量指示心脏电活动。典型的心电图模型如图5所示，ECG追踪的第一个向上是P波，表示心房收缩；QRS复数以Q（向下的小偏转）开始，然后是较大的向上的偏转（峰值（R）），然后是向下的S波；QRS波群表明心室去极化和收缩；最后，T波通常是较小的向上波形，代表心室重新极化。

心电处理模块采用AD8232传感器，其是一种经济高效的模块，用于测量心脏的电活动，AD8232传感器可以将这种电活动绘制为ECG，并以模拟读数形式输出。ECG可能非常嘈杂，单通道心率监测器AD8232用作运算放大器，可从PR和QT间隔获得清晰的信号。

AD8232模块引出九个连接线，可以将其焊接到引脚、电线或其他连接器上。SDN、LO+、LO-、OUTPUT、3.3V、GND提供了必要的引脚，用于通过Arduino或其它开发板操作此显示器。AD8232上还提供了RA、LA和RL引脚，用于连接和使用自己的自定义传感器。此外，AD8232上还有一个LED灯会随着心跳的节奏而跳动，此LED灯位于电路板上，能根据心跳频率闪烁。AD8232的输出信号约为1.5伏，该信号将由Arduino UNO以大约1k样本/秒进行采样。

运动感应器（MPU6050-GY-521）的原理：运动过程中运动感应器测出的X轴、Y轴和Z轴的加速度分别为x、y和z。三轴加速度的平方和再开方即为合成加速度。人体运动的激烈程度可以用合成加速度的大小来表示。例如：合成加速度在0.5g以内时，当前人体可视为处于平静活动的运动状态下。运动感应器同时检测X轴、Y轴和Z轴的角度及其变化，可以协助判断人体姿态状态，例如：把连续几个采样点的合成加速度大于2.1g作为分类条件，同时通过对人体姿态角采样，在跌倒后至少有一个姿态角的绝对值大于45°左右，可将跌倒与正常运动等非剧烈运动区分开，同时还可以将跌倒与快步走、跑步以及在代步工具上运动等周期性剧烈运动区分开。

在心电处理模块将采样值传输至主控板的同时，主控板在运动感应器中读取运动数据，通过心电数据与运动数据的结合分析判断心电异常。主控板具有SD卡槽，运动感应器检测到的运动数据，以及心电处理模块读取到的心电信号，都能存储到主控板随附的SD卡内。需要读取运动数据及心电信号时，只需断电后从主控板上的卡槽内取下SD卡，通过电脑查看SD卡内记录存储的运动、心电信息。

因此，本实用新型通过心电处理模块和运动感应器结合，更加精确得判断佩戴者的心跳状况是否异常。例如：通过心电处理模块传输的采样值，观察ECG中斜率最高的r波，一定时间内心电值的变化斜率超过一定值就算一次心跳，从而计算两次心跳间隔（R-R间期），通过运动感应器中判断如果使用者处于静息状态，每分钟心率超过100次即为心动过速、低于60次即为心动过缓，进而结合判断出佩戴者所处的心电异常状态。

语音合成模块TTS是一个将汉字、英文字母、数字转换成语音信号的文字转语音模块，支持对简体中文文字、中文生僻字、大小写英文字母、数字的识别朗读，文字间朗读流畅五顿挫感，其通讯波特率参数预设为9600 8 N 1。主控板的Rx、Tx脚与语音合成模块的串口收发引脚交叉连接，即分别连接至Tx、Rx脚即可实现串口通讯。主控板代码内预先包含了各种情况下需要播放的语音文字信息，通过主控板串口直接输出到语音合成模块，语音合成模块串口输入文字信息，通过扬声器输出语音。主控板串口输出参考C语言代码：<printf("大家好");>。通过语音合成模块及扬声器，在检测到使用者的异常心电状态时，可以通过语音提醒使用者自救服药；还可以结合运动感应器，在检测到使用者保持静止状态后，帮助使用者实现呼救，提示周围人员使用者目前的情况并对急救进行指导。

与主控板连接指示灯采用全彩LED指示灯，用于指示电量、正常心率、报警，指示灯通常显示心率信息，正常心率信息通过绿光显示，异常心率信息通过红光显示。正常状态下，主控板通过AD8232获取心电信号，每次监测到心跳时，使指示灯闪烁绿光一次；当主控板通过AD8232检测到心率超过120时，就使指示灯快速闪烁红光，同时通过扬声器语音提醒心率异常；当电池电量不足时，指示灯显示黄色光，同时通过扬声器语音提醒电量不足；在电量不足指示灯仍然通过闪烁频率显示心率信息，颜色为黄色；如果监测到异常信号，无论电量多少，指示灯始终显示红色。指示灯位于外壳内部，使用状态下指示灯灯光能穿透壳体，外部可以观察到。

本实用新型工作过程为：充电时，可以使用专用充电器对外壳内的电池进行充电，将电能储存在电池的中。使用时，将贴片电极贴于人体表面，在外壳内设置的电池盒内装入电池，将导联电极的接头插入外壳内心电处理模块上的接头插孔固定，主控板可以由心电处理模块读取到使用者的心电信号。使用过程中若使用者的心电信号出现异常，主控板可以通过语音合成模块合成警示以及呼救信息，通过扬声器向外界播放警示以及呼救语音。使用过程中运动感应器实时监测使用者所处的姿态、运动状态以及运动时的加速度，并将运动状态数据传输到主控板。结束工作时，只需要将接头与接头插孔断开，监护仪会自动停止工作。若长期不需要检测，则可撕下贴在人体表面的贴片电极。

由本领域技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：其包括主体和位于主体外部的导联电极，所述导联电极包括接头、导线和用于检测人体表电信号的贴片电极，所述贴片电极通过导线与接头电性连接；所述主体包括外壳和固定在外壳内的主控板，外壳内还设有与主控板电连接的电源模块、运动感应器、心电处理模块以及语音合成模块，所述电源模块用于向主控板供电，所述运动感应器用于实时监测使用者所处的姿态、运动状态以及运动时的加速度并将监测的运动数据传输到主控板，所述心电处理模块上连接有设置在外壳侧壁上的接头插孔，所述导联电极的接头用于插装到接头插孔内使得导联电极与心电处理模块连接，所述心电处理模块用于读取使用者的心电信号并将心电信号传输到主控板，所述语音合成模块上连接有扬声器，外壳壁面上对应扬声器的位置开设有扬声孔，所述主控板监测到使用者心电信号异常时向语音合成模块发出信号，所述语音合成模块用于接收主控板发出的信号并将该信号合成警示和呼救信息，同时语音合成模块将警示和呼救信息通过扬声器发出。

2.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述导联电极中有三个电极贴片，三个电极贴片分别通过导线与接头连接，三个电极贴片分别用于贴在右锁骨中线第1肋间、右锁骨中线剑突水平处、左锁骨中线第1肋间。

3.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述主控板上具有SD卡槽，SD卡槽中用于插装SD卡，运动感应器检测到的运动数据以及心电处理模块读取到的心电信号用于存储到SD卡中。

4.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述外壳内设有指示灯，指示灯与主控板电连接，指示灯与外壳正面内侧通过热熔胶粘合固定在一起，指示灯使用LED发光二极管。

5.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述主控板与外壳底部内侧通过热熔胶粘合固定在一起；所述运动感应器与外壳内部通过热熔胶粘合固定在一起；所述扬声器通过热熔胶与外壳的扬声孔内部对应位置粘合固定在一起；所述语音合成模块与外壳内部通过热熔胶粘合固定在一起；所述心电处理模块与外壳内部通过热熔胶粘合固定在一起。

6.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述接头插孔位于外壳侧面，所述外壳侧面对应接头插孔的位置设有供接头穿过的开孔。

7.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述电源模块包括电池盒和位于电池盒内的电池，电池盒通过热熔胶固定在外壳内，所述电池采用倍量DP-AAA700mAh型号电池。

8.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述外壳采用未来7500高性能尼龙或未来7200尼龙加纤材料制成。

9.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述扬声器及语音合成模块采用Risym TTS中文文字转语音模块，所述心电处理模块及导联电极采用AD8232心电图监测套件。

10.根据权利要求1所述的姿态识别便携式呼救心电监护仪，其特征在于：所述运动感应器采用MPU6050-GY-521三轴加速度模块，所述主控板采用Arduino控制器。