本發(fā)明專利技術(shù)提供一種新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，主要由心電采集電極1、心電采集模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3、無線模塊4、電源模塊5、控制臺上位機6組成。心電采集電極1拾取人體表的微弱心電信號(通常為幾個mV)，送入心電采集模塊2，經(jīng)過放大濾波等處理后，由數(shù)據(jù)處理模塊3進行采樣和數(shù)字信號處理，然后經(jīng)由無線模塊4發(fā)送入無線網(wǎng)絡(luò)并最終發(fā)送到控制臺上位機6。上位機獲得數(shù)據(jù)后，利用QRS復(fù)波檢測算法標(biāo)出Q、R、S點并顯示在電腦屏幕上。還提供相應(yīng)的分析方法。本發(fā)明專利技術(shù)解決了現(xiàn)有心電圖機不能實時監(jiān)測，現(xiàn)有實時監(jiān)護裝置成本過高，現(xiàn)有心電分析算法過于復(fù)雜等缺點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及人體健康監(jiān)護領(lǐng)域中心電信號參數(shù)的采集和無線傳輸技術(shù)，并包含了心電信號的數(shù)字處理方法，具體是ー種。
技術(shù)介紹
心電圖作為人體生命體征的重要組成部分，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于疾病檢測、病人監(jiān)護等各個醫(yī)療領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的疾病診斷領(lǐng)域，醫(yī)生通過體表標(biāo)準(zhǔn)12導(dǎo)聯(lián)心電圖對患者進行診斷，最常見于心血管疾病，例如心率失常、心肌梗塞等。24h動態(tài)心電圖一般被應(yīng)用于重癥監(jiān)護病房中，實時監(jiān)測重癥病人的生命體征。但是這兩種心電圖儀均有自身的弱點，例如傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)12導(dǎo)聯(lián)心電圖儀體積較大且不能實時監(jiān)測，而重癥監(jiān)護室中所用的動態(tài)心電圖儀價格昂貴。因此，這兩種心電圖儀均不適用于普通病房和個人家庭所用。心臟本身的生物電變化通過心臟周圍的導(dǎo)電組織和體液反映到身體表面上，使身體各部位在每一次心動周期中也都發(fā)生有規(guī)律的電變化活動。將測量電極放置在人體表面的一定部位記錄出來的心臟電變化曲線，就是目前臨床上常規(guī)記錄的心電圖(用ECG表示)。正常心電圖上的每個心動周期中出現(xiàn)的波形曲線改變是有規(guī)律的，國際上規(guī)定把這些波形分別稱為P波、QRS波、T波，有時在T波后，還出現(xiàn)一個小的U波。P波由心房除極產(chǎn)生，其幅度代表心房激動產(chǎn)生的電勢的大小。QRS綜合波由心室除極產(chǎn)生，反映心室除極的電活動。典型的QRS波群包括三個緊密相連的電位波動第一個向下的波為Q波，以后是高而尖峭的向上的R波，最后是一個向下的S波。但在不同導(dǎo)聯(lián)中，這三個波不一定都出現(xiàn)。T波代表未被抵消的心室復(fù)極的電位差。由于心臟激動的電勢大部分被抵消，因此T波顯得比較微弱，其幅度不低于同一導(dǎo)聯(lián)R波的1/10，T波異常表示心肌缺血或損傷。U波是T波之后0. 02-0. 045可能出現(xiàn)的ー個低而寬的波，方向一般與T波一致。心電信號分析中比較重要的是QRS復(fù)波的檢測部分。目前，QRS復(fù)波檢測算法包括小波算法、幾何匹配算法、邊坡矢量波形(SVW)算法等。這些方法雖然在檢測QRS復(fù)波時具有較高的成功率，但存在算法復(fù)雜度高的缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有心電監(jiān)護儀器價格高、體積大、不適合普通病房和病人家庭監(jiān)護的缺點，本專利技術(shù)提供一種低成本便攜式三導(dǎo)聯(lián)無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有使用簡便、成本低、體積小等諸多優(yōu)點，適合于醫(yī)院普通病房和病人家庭監(jiān)護應(yīng)用。同時，為了克服現(xiàn)有心電分析算法復(fù)雜度高等缺點，本專利技術(shù)提供一種心電分析方法，該方法在能夠有效識別心電QRS復(fù)波的前提下，同時具有算法簡單的特點，適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。本專利技術(shù)首先設(shè)計了一種低成本低功耗的無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有電路簡單實用、功耗低、成本低等諸多優(yōu)點， 能夠完成對病人心電體征數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。本系統(tǒng)適用于醫(yī)院普通病房監(jiān)護和個人家庭監(jiān)護等用途。本專利技術(shù)還同時提出了一種心電分析方法，尤其是QRS復(fù)波的檢測算法，本算法復(fù)雜度低且檢測成功率高，解決了根據(jù)本專利技術(shù)的ー個方面，提供ー種新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，包括心電采集電極1、心電采集模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3、無線模塊4、電源模塊5和控制臺上位機6，其中，心電采集電極1、心電采集模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3、無線模塊4、以及控制臺上位機6依次連接，其中心電采集電極I用于拾取人體表的微弱心電信號，送入心電采集模塊2，經(jīng)過放大濾波等處理后，由數(shù)據(jù)處理模塊3進行采樣和數(shù)字信號處理，然后經(jīng)由無線模塊4發(fā)送入無線網(wǎng)絡(luò)并最終發(fā)送到控制臺，電源模塊5負責(zé)將外接電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)電源和參考電壓。優(yōu)選地，所述心電采集電極有3個，其中兩個為信號提取電極，一個為右腿驅(qū)動電扱。優(yōu)選地，所述心電采集模塊2包括輸入緩沖級7、右腿驅(qū)動電路13，還包括依次連接的前置儀表放大級8、高通濾波器9、中間放大級10、低通濾波器11、エ頻陷波器12，所述心電采集電極I的兩個信號提取電極與所述輸入緩沖級7的輸入端相連，所述輸入緩沖級7的輸出端與所述前置儀表放大級8的輸入端相連，所述エ頻陷波器12的輸出端與所述數(shù)據(jù)處理模塊3的AD輸入端相連，所述輸入緩沖級7的輸出端相加后連接到所述右腿驅(qū)動電路13的輸入端，所述右腿驅(qū)動電路13的輸出端與所述心電采集電極I的右腿驅(qū)動電極相連。優(yōu)選地，エ頻陷波器12為50Hzエ頻陷波器。優(yōu)選地，所述電源模塊5負責(zé)將外接電源轉(zhuǎn)換為供心電采集模塊2使用的5V電源和1. 3V、2. 5V參考電壓、以及供數(shù)據(jù)處理模塊3和無線模塊4使用的3. 3V電源。優(yōu)選地，所述心電采集模塊2采用單電源低功耗設(shè)計，所述心電采集模塊2的中間參考電壓通過電源分壓加電壓跟隨器形式實現(xiàn)，所述輸入緩沖器7和右腿驅(qū)動電路13采用TI公司的低功耗運放T L064，所述前置儀表放大器8采用ADI公司的微功耗儀表放大器AD8236，所述高通濾波器9、中間放大級10、低通濾波器11采用TI公司的LMV324運算放大器。根據(jù)本專利技術(shù)的另ー個方面，還提供一種新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測分析方法，包括步驟利用控制臺上位機對接收到心電數(shù)據(jù)，首先進行差分處理，然后經(jīng)過低通濾波和閾值處理，再通過R波檢測找到R點，然后找到與此R點對應(yīng)的Q、S點，最終標(biāo)記出Q、R、S點并顯示在電腦屏幕上。在一個優(yōu)選方案中，本專利技術(shù)的上述目標(biāo)是這樣實現(xiàn)的所述新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測系統(tǒng)包括心電采集電極、心電采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、ー對多無線模塊、電源、上位機軟件。其中心電采集處理模塊包括模擬信號放大濾波電路、信號采樣、數(shù)字信號處理部分。模擬信號放大濾波電路包含輸入緩沖器、前置儀表放大、高通濾波器、中間放大級、低通濾波和50Hzエ頻陷波器。此部分儀表放大器和運算放大器均采用5V單電源供電，由電源模塊提供。信號采樣和數(shù)字信號處理部分采用低功耗低成本的ARM Cortex-M3單片機實現(xiàn)。電源部分將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為5V和3. 3V穩(wěn)壓電源供模擬電路和數(shù)字電路使用。整個系統(tǒng)可采用干電池或鋰電池供電。上位機軟件包含QRS復(fù)波檢測算法、心電波形顯示、心電數(shù)據(jù)庫等部分。心電采集電極采集人體皮膚表面的心電信號，傳輸至心電采集模塊，依次經(jīng)過輸入緩沖、儀表放大、高通濾波、中間放大、低通濾波和50Hzエ頻陷波，經(jīng)AD采樣后進入數(shù)據(jù)處理模塊，然后通過無線模塊發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中，最終由控制臺的PC機進行波形顯示、QRS復(fù)波檢測、數(shù)據(jù)庫處理等工作。本專利技術(shù)提出的便攜式實時無線心電檢測系統(tǒng)，其心電采集電極的數(shù)量為3個，其中兩個作為信號采集用，另ー個作為右腿驅(qū)動電極使用，以提高電路的共模抑制能力。電極位置可根據(jù)需要放置。本專利技術(shù)提出的便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電檢測系統(tǒng)，其心電采集模塊均采用單電源低功耗設(shè)計，其中間參考電壓通過電源分壓加電壓跟隨器形式實現(xiàn)，既能滿足參考電壓的要求，又達到了低成本低功耗的目的。輸入緩沖器和右腿驅(qū)動電路部分采用TI公司的低功耗運放TL064,前置儀表放大器米用ADI公司的微功耗儀表放大器AD8236,后面各級放大、濾波電路采用TI公司的LMV324運算放大器。本專利技術(shù)提出的便攜式實時無線心電檢測系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)處理模塊主要由STM32F103微處理器實現(xiàn)。心電采集模塊將經(jīng)過放大、濾波后的心電信號送入微處理器的AD接ロ進行數(shù)據(jù)采樣，微處理器內(nèi)部對數(shù)據(jù)進行進一歩的處理，最終通過無線模塊發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中。數(shù)據(jù)處理模塊完全采用3. 3V供電。本專利技術(shù)提出的便攜式實時無線心電檢測系統(tǒng)，其電源模塊負責(zé)把外接電源轉(zhuǎn)換為5V和本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括心電采集電極（1）、心電采集模塊（2）、數(shù)據(jù)處理模塊（3）、無線模塊（4）、電源模塊（5）和控制臺上位機（6），其中，心電采集電極（1）、心電采集模塊（2）、數(shù)據(jù)處理模塊（3）、無線模塊（4）、以及控制臺上位機（6）依次連接，其中：心電采集電極（1）用于拾取人體表的微弱心電信號，送入心電采集模塊（2），經(jīng)過放大濾波等處理后，由數(shù)據(jù)處理模塊（3）進行采樣和數(shù)字信號處理，然后經(jīng)由無線模塊（4）發(fā)送入無線網(wǎng)絡(luò)并最終發(fā)送到控制臺，電源模塊（5）負責(zé)將外接電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)電源和參考電壓。
【技術(shù)特征摘要】
1.ー種新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括心電采集電極(I)、心電采集模塊(2)、數(shù)據(jù)處理模塊(3)、無線模塊(4)、電源模塊(5)和控制臺上位機(6)，其中，心電采集電極(I)、心電采集模塊(2)、數(shù)據(jù)處理模塊(3)、無線模塊(4)、以及控制臺上位機(6)依次連接，其中心電采集電極(I)用于拾取人體表的微弱心電信號，送入心電采集模塊(2)，經(jīng)過放大濾波等處理后，由數(shù)據(jù)處理模塊(3)進行采樣和數(shù)字信號處理，然后經(jīng)由無線模塊(4)發(fā)送入無線網(wǎng)絡(luò)并最終發(fā)送到控制臺，電源模塊(5)負責(zé)將外接電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)電源和參考電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述心電采集電極有3個，其中兩個為信號提取電極，一個為右腿驅(qū)動電扱。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型便攜式三導(dǎo)聯(lián)實時無線心電監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在干，所述心電采集模塊(2)包括輸入緩沖級(7)、右腿驅(qū)動電路(13)，還包括依次連接的前置儀表放大級(8)、高通濾波器(9)、中間放大級(10)、低通濾波器(11)、エ頻陷波器(12)，所述心電采集電極(I)的兩個信號提取電極與所述輸入緩沖級(7)的輸入端相連，所述輸入緩沖級(7)的輸出端與所述前置儀表放大級(8)的輸入端相連，所述エ頻陷波器(12)的輸出端與所述數(shù)據(jù)處理模塊(3)的AD輸入端相連，所述輸入緩沖級(...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳佳品，賈延江，張錚，毛玲，張大偉，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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