新型心电检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种新型心电检测装置，包括至少两个心电测量电极、特征参数提取器、模板存储器、控制器以及数据处理器。心电测量电极获取被测者的心电信号。特征参数提取器电信连接心电测量电极，提取获取到的心电信号的特征参数。模板存储器存储预设模板，预设模板用于存储标准心电信号参数。控制器分别电性连接特征参数提取器和模板存储器，将提取到的特征参数与模板存储器内预设模板中相应的标准心电信号参数进行匹配，并判断是否匹配成功。若是，发送控制信号至数据处理器；若否，发送控制信号至模板存储器，将获取到的心电信号作为新的预设模板更新到模板存储器中。数据处理器接收控制器发出的控制信号，并进行可信度计算。
【专利说明】新型心电检测装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及医疗电子器械领域，且特别涉及一种新型心电检测装置。
【背景技术】
[0002] 绝大多数的心血管疾病中都与心律失常有关。对于心律失常的诊断，医院里常见 方式就是利用心电图机或者holter系统。
[0003] 心电图机能准确记录短时间内的心电波形，但由于心脏发病的不确定性，该方式 明显具有较大局限，很可能无法测量出异常波形。而holter系统可连续记录下病人长时间 (约24小时)佩戴子机时的动态心电信息，然后通过网络传输或由病人直接拿到医院主机系 统完成分析。然而该方式的实时性差，子机部分仅能记录或传输，没有分析功能，对病人没 有实际意义；而功能强大的主机分析系统，价格昂贵，普通人很难负担。
[0004] 目前针对病人个人的、具有心电检测、分析功能的产品不多，它们使得患者能方便 地监测心电波形并存储心电数据，满足了个人心电监测的需要。但是以上产品也存在一些 不足之处。为方便测量，以上心电仪并不采用传统通过粘贴心电电极或用心电夹的方法； 而是采用测量者主动将手部或胸腹部等部位的皮肤紧贴心电仪表面的金属电极。实际测量 中，如果手部将金属电极握得太紧或者胸腹部皮肤贴着金属电极太紧，相应肌肉将进入紧 张状态，就会产生极大的肌电干扰并叠加到心电波形上。反之，如果握得较松或接触皮肤接 触电极较松，则接触阻抗变大大。此外人体的抖动也就会带来极大的干扰，而干扰一大，极 有可能出现心电检测错误和心律失常的误判断。
[0005] 医生或有经验的使用者在测量时可以根据心电仪显示屏上的心电波形好坏来调 整人体与金属电极接触程度，因而这部分使用者检测效果一般相对较好。然而，绝大多数使 用者并不了解各种实际心电波形的具体涵义，从而无法进行相关姿势和按压力度的调整， 测量时极有可能会出现较大程度的干扰而导致心电检测错误和心律失常的误判。另外，有 时候即使干扰幅度并不算很大，但由于刚好出现在心电检测的特征点附近，也仍然会严重 影响到心电仪的检测判断，给出错误的结果，此时甚至无法仅根据液晶屏显示的波形来判 断信号的好坏。
[0006] 虽然心电仪还可以将测量过程中的心电数据存储下来求助于医生。但如果保存下 来的心电数据受到了较大的干扰或者虽然干扰幅度不大但心电的特征点附近却受到了影 响，医生也会因无法根据这些"受污染"的信号而做出有效判断，从而失去诊断的依据。心电 自动分析检测可能出错出现误报，而且存储的下来数据还不知道是否可以用于医生诊断， 这在很大程度上降低了该类产品的实用价值。
【发明内容】
[0007] 本实用新型为了克服现有心电检测仪无法判断检测到的心电信号的质量的问题， 提供一种新型心电检测装置。该新型心电检测装置在完成通常的心电测量功能的同时，还 同步测量整个过程中皮肤接触阻抗的大小，并根据测量过程中心电信号的质量好坏、以及 心电检测、判断受到的干扰影响程度的大小进行检测，并给出该次心电检测结果的可信程 度提示，即可信度。使用者可以根据可信度的大小来判断该次心电检测结果或者该段时间 内存储的心电监测数据是否可信，是否可以提供给医生作为诊疗的依据。因此本发明与现 有的心电产品相比较，可以避免现有产品一些缺点，如经常会因为干扰大导致诊断出错，而 使用者却不知道，从而降低了对仪器信任的情况发生。也可据此判断保存下来的心电数据 是否能提供给医生作为诊疗的依据，若不行则等到可信度值高的心电数据为止。
[0008] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种新型心电检测装置，包括至少两个心电 测量电极、特征参数提取器、模板存储器、控制器以及数据处理器。其中，心电测量电极用于 获取被测者的心电信号。特征参数提取器电信连接心电测量电极，用于提取获取到的心电 信号的特征参数。模板存储器用于存储预设模板，预设模板用于存储标准心电信号参数。控 制器分别电性连接特征参数提取器和模板存储器，将提取到的特征参数与模板存储器内预 设模板中相应的标准心电信号参数进行匹配，并判断是否匹配成功，若是，发送控制信号至 数据处理器；若否，发送控制信号至模板存储器，将获取到的心电信号作为新的预设模板更 新到模板存储器中。数据处理器电性连接控制器，接收控制器发出的控制信号，并进行可信 度计算。
[0009] 上述新型心电检测装置，其中，新型心电检测装置还包括阻抗监测器，阻抗监测器 电性连接控制器，用于获取心电测量电极与被测者的体表间的接触阻抗。
[0010] 上述新型心电检测装置，其中，阻抗监测器包括数量与心电测量电极相等的阻抗 测量电极以及阻抗控制单元。
[0011] 上述新型心电检测装置，其中，阻抗测量电极接近设置于心电测量电极，使得被测 者的检测部位可同时接触心电测量电极和阻抗测量电极。
[0012] 上述新型心电检测装置，其中，阻抗控制单元为一比较电路，比较器的一输入端电 性连接阻抗测量电极，另一输入端电性连接由可变电阻组成的阈值设定器，输出端电性连 接控制器。
[0013] 上述新型心电检测装置，其中，模板存储器包括用于存储当前模板的当前模板存 储器和用于存储替补模板的替补模板存储器。
[0014] 上述新型心电检测装置，其中，新型心电检测装置还包括USB接口，USB接口电性 连接控制器。
[0015] 综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型提供的新型心 电检测装置，通过采用至少两个心电测量电极来获取心电信号，心电测量电极间形成差动 输入，减小共模干扰，提高检测精度。通过特征参数提取器从复杂程度高的心电信号提取出 特征参数。通过控制器将获取到的心电特征参数与模板存储器中的预设模板中相应的标准 心电信号参数进行匹配，寻找匹配模板，以匹配模板作为基准计算检测到的心电信号的可 信度，为可信度的计算提供精确的参考标准。使用者可以根据可信度的大小来判断该次心 电检测结果是否可以提供给医生作为诊疗的依据。避免了传统心电检测仪由于无法判断心 电信号的可信度，而导致医生无法作出有效诊疗判断，严重时甚至出现错误判断的问题。进 一步的，当模板存储器中无法找到匹配模板时，控制器发送控制信号至模板存储器将检测 到的心电信号作为新的预设模板更新到模板存储器中，实现模板存储器的自适应更新。
[0016] 此外，通过设置模板存储器包括当前模板存储器和替补模板存储器，由于模板存 储器内的模板数目巨大，进行模板匹配时会消耗大量的计算时间。因此，采用优先与当前模 板存储器内的常用模板进行匹配，大大减小模板匹配所占用的时间，提高检测效率，改善产 品性能，可以较好的满足用户需要。进一步的，增加阻抗测量电极用于测量心电测量电极和 被测者体表间的接触阻抗，阻抗控制单元判断接触阻抗是否稳定以及是否位于期望值内来 表征该次检测中心电测量电极与被测者表皮间的接触良好度，避免了由于心电测量电极和 被测者的体表之间的不良接触而引起的可信度低的检测，减少影响可信度低的因素，提高 检测的可信度。将阻抗测量电极接近设置于心电测量电极，被测者的检测部位可同时接触 心电测量电极和阻抗测量电极，提高阻抗测量电极的测量精度。
[0017] 为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实 施例，并配合附图，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1所示为本实用新型实施例一提供的新型心电检测装置的电路原理框图。
[0019] 图2所示为本实用新型实施例一提供的新型心电检测装置的结构示意图。
[0020] 图3所示为本实用新型提供的新型心电检测装置的使用方式示意图。
[0021] 图4所示为本实用新型实施例二提供的新型心电检测装置的电路原理框图。
[0022] 图5所示为本实用新型实施例二提供的补偿模块的电路图。
【具体实施方式】
[0023] 实施例一
[0024] 图1所示为本实用新型实施例一提供的新型心电检测装置的电路原理框图。图2 所示为本实用新型实施例一提供的新型心电检测装置的结构示意图。图3所示为本实用新 型提供的新型心电检测装置的使用方式示意图。请一并参阅图1至图3。
[0025] 新型心电检测装置包括至少两个心电测量电极1、特征参数提取器2、模板存储器 3、数据处理器5以及控制器4。其中，心电测量电极1用于获取被测者的心电信号。特征 参数提取器2用于提取获取到的心电信号的特征参数。模板存储器3用于存储预设模板， 预设模板用于存储标准心电信号参数。控制器4分别电性连接特征参数提取器2和模板存 储器3,将提取到的特征参数与模板存储器3内预设模板中相应的标准心电信号参数进行 匹配，并判断是否匹配成功。若是，发送控制信号至数据处理器5 ;若否，发送控制信号至模 板存储器3,将获取到的心电信号作为新的预设模板更新到模板存储器3中。数据处理器5 电性连接控制器4,接收控制器4发出的控制信号，并进行可信度计算。
[0026] 新型心电检测装置包括特征参数提取器2,特征参数提取器2电性连接心电测量 电极1。由于一个正常的心电信号主要由P波、QRS波以及T波组成。采用特征参数提取器 2实现P、Q、R、S等特征点处的特征参数的提取。本实施例中，特征参数提取器2由模数转 换器以及数据采集器组成。模数转换器可将心电测量电极1检测到的模拟信号转换为数字 信号，而数据采集器从转换后的数字信号中提取出所需的特征参数。然而，本实用新型对此 不作任何限定。
[0027] 随着模板存储器3的自适应更新，模板存储器3内的模板数量将不断增加。在进 行模板匹配时，新型心电检测装置需花费大量的时间来进行模板匹配，检测效率低，用户使 用不方便。为避免上述问题的出现，将模板存储器3设置为包括用于存储当前模板的当前 模板存储器31和用于存储替补模板的替补模板存储器32。本实施例中，采用可长久保存数 据的FLASH存储器作为模板存储器3,保证模板存储器3内的模板可长时间保存。且由于心 电信号存在普遍的相似性，因此在当前模板存储器31内预存20个常用模板。模板匹配时 首先与当前模板存储器31内常用模板中的相应标准心电信号参数进行匹配，若匹配不成 功再与替补模板存储器32内的预设模板中的相应参数进行匹配。采用二级匹配的方法来 实现模板匹配，大大的增加了匹配的效率，提高新型心电检测装置的检测效率，改善高新型 心电检测装置的检测性能。此外，模板存储器3除用于存储预设模板外还可用于存储检测 到的心电波形以及检测数据，便于用户日后查看。
[0028] 新型心电检测装置包括控制器4以及数据处理器5。控制器4将提取到的特征 参数与模板存储器3内预设模板中相应的标准心电信号参数进行匹配，并判断是否匹配成 功。具体的匹配方法可采用计算提取到的特征参数与预设模板中相应的标准心电信号参数 间的相关系数，选取相关系数最大且大于设定阈值的模板作为匹配模板。然而，本实用新型 对此不作任何限定。若匹配成功，控制器4发送一控制信号至数据处理器5,数据处理器5 进行可信度计算。计算完成后发送反馈信号至控制器4,控制器4发送控制信号至输出设备 6,输出可信度值以及相关的心电检测信息。本实施例中，将数据处理器5以及控制器4集 成在同一芯片中，该芯片型号为TMS320F2802。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其 它实施例中，数据处理器5以及控制器4可分开设置。且于本实施例中，可信度值以百分比 的形式显示。
[0029] 进一步的，为避免由于心电测量电极1和被测者的体表之间的不良接触而引起的 可信度低的检测，减少影响可信度低的因素，提高检测的可信度。新型心电检测装置还包括 阻抗监测器7,阻抗监测器7数量与心电测量电极1相等的阻抗测量电极71以及阻抗控制 单元72。于本实施例中，心电测量电极1为两个，相应的阻抗测量电极71也为两个。然而， 本实用新型对此不作任何限定。阻抗控制单元72为一比较器电路，比较器的一输入端电性 连接阻抗测量电极71，另一输入端电性连接由可变电阻组成的阈值设定器，用以设定接触 阻抗期望阈值，而比较器的输出端电性连接控制器4。在实际使用中，由于不同的被测者其 体表与心电测量电极1接触所产生的接触阻抗有所不同，被测者在测量时可事先经过多次 测量来得到其体表与心电测量电极1接触所产生的接触阻抗，并将该值输入阈值设定器作 为接触阻抗测量的标准。可调式的阻抗控制单元72可大大满足不同被测者的需求，提高检 测装置的通用性。
[0030] 由于接触阻抗将随着检测的距离增加而不断增加。因此，于本实施例中，设置阻抗 测量电极71接近设置于心电测量电极1，使得被测者的检测部位可同时接触心电测量电极 1和阻抗测量电极71，大大提高了检测精度。所述的接近设置可以理解为不重叠情况下的 尽可能接近。此外，为了方便用户使用不同的检测部位，如手部、头部或其它身体部分，将心 电测量电极1和阻抗测量电极71均设置为外置的触摸式电极。
[0031] 进一步的，新型心电检测装置还包括用于输出检测到的心电波形以及可信度值的 输出设备6以及方便用户控制检测装置的工作状态的输入设备8。其中输入设备包括开关 按键81、开始测量按键82、停止测量按键83以及数据上传按键84四个按键。然而，本实用 新型对此不作任何限定。具体而言，用户按下开始测量按键82,新型心电检测装置开始测量 心电信号和接触阻抗。当输出设备6输出可信度值以及相应的检测数据时，用户按下停止 测量按键83,结束该次测量。利用数据上传按键84,用户可将本次测量结果通过USB接口 9上传到上位机上，实现与PC机间的数据通信。通过设置输入设备8,其可对新型心电检测 装置的工作过程以及功能进行选择。
[0032] 进一步的，为提高检测精确度，防止心电检测信号失真。本实施例中，在心电测量 电极1和特征参数提取器2间以及阻抗测量电极71和阻抗控制单元72间设置有心电信号 处理器10和阻抗信号处理器11。心电信号处理器10包括心电信号滤波器101以及心电信 号放大器102,而阻抗信号处理器11包括阻抗信号滤波器111和阻抗信号放大器112。心 电信号滤波器101和阻抗信号滤波器111可滤除多种干扰信号，如工频干扰等。心电信号 放大器102和阻抗信号放大器112可对检测到的心电信号以及阻抗信号进行放大，防止信 号失真。优选的，心电信号放大器102和阻抗信号放大器112的型号均为AD623。然而，本 实用新型对此不作任何限定。
[0033] 为更好的理解新型心电检测装置，现对其具体的工作过程作如下描述：打开开关 按键81，使检测装置处于工作状态。然后被测者左右手分别握紧两个心电测量电极1以及 阻抗测量电极71，以便提取出心电信号和接触阻抗。按下开始测量按键82后，心电测量电 极1开始检测心电信号，阻抗测量电极71开始测量心电测量电极1和被测者体表间的接触 阻抗，此时被测者应保持左右手姿势不变。阻抗控制单元72判断检测到的接触阻抗是否稳 定且位于期望阈值内。若否，发送另一信号至控制器4,控制器4控制输出设备6输出警示 信息，提醒被测者检查心电测量电极1与体表间的接触情况，直到检测到的接触阻抗满足 要求为止。若是，阻抗控制单元72发送一信号至控制器4。控制器4发送控制信号至输出 设备6,使其输出提示信息，提醒用户可将双手脱离检测装置，并将提取到的特征参数与模 板存储器3中的预设模板中相应的标准心电信号参数进行匹配，并判断是否匹配成功。若 是，发送一控制信号至数据处理器5,启动可信度计算。若否，控制器4发送两个控制信号， 其中一个发送至模板存储器3,将获取到的心电信号作为新的预设模板更新到模板存储器 3中，实现模板存储器3的自适应更新。另一个控制信号发送至输出设备6,提示用户需重 新进行检测。数据处理器5完成可信度计算后，发送反馈信号至控制器4。控制器4发送控 制信号至输出设备6,使其输出可信度值。
[0034] 实施例二
[0035] 如图4和图5所不，本实施例与实施例一及其变化基本相同，区别在于：心电测量 电极1和阻抗测量电极71的数量为均为三个。其中两个心电测量电极1用于提取心电信 号，第三个心电测量电极1电性连接补偿模块103。补偿模块103的另一端电性连接心电信 号放大器102的反馈端，在心电信号放大器102的反馈端和心电信号的输入端建立共模负 反馈，最大限度地抵消工频干扰，提高检测精度。于本实施例中，补偿模块103由多个反馈 电阻以及运算放大器组成。第三个心电测量电极1可设置在被测者的腿部。然而，本实用 新型对此不作任何限定。
[0036] 综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型提供的新型心 电检测装置，通过采用至少两个心电测量电极1来获取心电信号，心电测量电极1间形成差 动输入，减小共模干扰，提高检测精度。通过特征参数提取器2从复杂程度高的心电信号中 提取出特征参数。通过控制器4将获取到的心电特征参数与模板存储器3中的预设模板中 相应的标准心电信号参数进行匹配，寻找匹配模板，以匹配模板作为基准计算检测到的心 电信号的可信度，为可信度的计算提供精确的参考标准。使用者可以根据可信度的大小来 判断该次心电检测结果是否可以提供给医生作为诊疗的依据。避免了传统心电检测仪由于 无法判断心电信号的可信度，而导致医生无法作出有效诊疗判断，严重时甚至出现错误判 断的问题。进一步的，当模板存储器3中无法找到匹配模板时，控制器4发送控制信号至模 板存储器3将检测到的心电信号作为新的预设模板更新到模板存储器3中，实现模板存储 器3的自适应更新。
[0037] 此外，通过设置模板存储器3包括当前模板存储器31和替补模板存储器32,由于 模板存储器3内的模板数目巨大，进行模板匹配时会消耗大量的计算时间。因此，采用优先 与当前模板存储器31内的常用模板进行匹配，大大减小模板匹配所占用的时间，提高检测 效率，改善产品性能，可以较好的满足用户需要。进一步的，增加阻抗测量电极71用于测量 心电测量电极1和被测者体表间的接触阻抗，阻抗控制单元72判断接触阻抗是否稳定以及 是否位于期望值内来表征该次检测中心电测量电极1与被测者表皮间的接触良好度，避免 了由于心电测量电极1和被测者的体表之间的不良接触而引起的可信度低的检测，减少影 响可信度低的因素，提高检测的可信度。将阻抗测量电极71接近设置于心电测量电极1，被 测者的检测部位可同时接触心电测量电极1和阻抗测量电极71，提高阻抗测量电极71的测 量精度。
[0038] 虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何 熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用 新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。
【权利要求】
1. 一种新型心电检测装置，其特征在于，包括： 至少两个心电测量电极，用于获取被测者的心电信号； 特征参数提取器，电信连接所述心电测量电极，用于提取获取到的心电信号的特征参 数； 模板存储器，用于存储预设模板，所述预设模板用于存储标准心电信号参数； 控制器，分别电性连接所述特征参数提取器和模板存储器，将提取到的特征参数与模 板存储器内预设模板中相应的标准心电信号参数进行匹配，并判断是否匹配成功，若是，发 送控制信号至数据处理器；若否，发送控制信号至模板存储器，将获取到的心电信号作为新 的预设模板更新到模板存储器中； 数据处理器，电性连接所述控制器，接收所述控制器发出的控制信号，并进行可信度计 算。
2. 根据权利要求1所述的新型心电检测装置，其特征在于，所述新型心电检测装置还 包括阻抗监测器，所述阻抗监测器电性连接所述控制器，用于获取所述心电测量电极与被 测者的体表间的接触阻抗。
3. 根据权利要求2所述的新型心电检测装置，其特征在于，所述阻抗监测器包括数量 与所述心电测量电极相等的阻抗测量电极以及阻抗控制单元。
4. 根据权利要求3所述的新型心电检测装置，其特征在于，所述阻抗测量电极接近设 置于所述心电测量电极，使得被测者的检测部位可同时接触所述心电测量电极和所述阻抗 测量电极。
5. 根据权利要求3所述的新型心电检测装置，其特征在于，所述阻抗控制单元为一比 较电路，比较器的一输入端电性连接所述阻抗测量电极，另一输入端电性连接由可变电阻 组成的阈值设定器，输出端电性连接所述控制器。
6. 根据权利要求1所述的新型心电检测装置，其特征在于，所述模板存储器包括用于 存储当前模板的当前模板存储器和用于存储替补模板的替补模板存储器。
7. 根据权利要求1所述的新型心电检测装置，其特征在于，所述新型心电检测装置还 包括USB接口，所述USB接口电信连接所述控制器。
【文档编号】A61B5/0408GK203898296SQ201420035805
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】洪明 申请人:杭州电子科技大学