一种同步获取多维心跳信息的采集装置的制作方法

本实用新型涉及一种同步获取多维心跳信息的采集装置，可用于情感状态识别、心脑血管生理疾病筛选和精神障碍初级筛选。

背景技术：

有文献报道，目前国内综合医院非心理专科临床医生普遍对焦虑和抑郁障碍识别率很低，然而在我国综合性医院就医的患者中罹患抑郁或焦虑障碍症状的比例超过20%，致使部分心身类疾病患者得不到正确的诊断和治疗，并因此而反复就医，造成医疗资源的严重浪费，但是客观上来说，提高所有相关科室临床医生的精神障碍识别水平是不现实的。需要有一套客观化的精神障碍评估系统前置给临床医生，实现精神障碍的初级筛选。

技术实现要素：

为了克服现有方法与技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种同步获取多维心跳信息的采集装置，获取与心脑血管生理疾病和精神障碍强相关的多种生理特征参数，从而可提供给心脑血管科室和精神卫生科室的相关临床医生辅助其对心脑血管生理疾病以及精神障碍进行筛查。

本实用新型的技术方案是：

一种同步获取多维心跳信息的采集装置，包括多维心跳信息采集模块、嵌入式系统和数据处理设备，所述多维心跳信号采集模块各自设有采集输入端，所述多维心跳信号采集模块的输出端各自接入所述嵌入式系统的传感信号输入端，所述嵌入式系统的信息输出端接入所述数据处理设备。

所述多维心跳信息采集模块可以包括心电传感模块、桡动脉压电脉搏传感模块和指尖红外脉搏传感模块。

所述嵌入式系统与所述数据处理设备有线或无线通信连接。

所述嵌入式系统可以设有无线传输模块，所述嵌入式系统通过所述无线传输模块与所述数据处理设备无线通信连接。

所述嵌入式系统优选为微秒级时间精度的嵌入式系统。

对于前述任意一种所述的能同步获取多维心跳信息的采集装置，还可以包括个人信息采集模块，所述个人信息采集模块的输出端接入所述嵌入式系统。

所述个人信息采集模块为RFID身份标识模块。

所述个人信息采集模块为身份证标识模块。

所述能同步获取多维心跳信息的采集装置还可以包括一台或多台客户终端计算机，所述客户终端计算机与所述数据处理设备双向通信连接。

所述数据处理设备和/或所述客户终端计算机还可以连接有打印机。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用微型化、智能化和网络化的可穿戴式生理参数采集设备，可同步获取心电信号、寸口处桡动脉脉搏振动信号和指尖处红外血容积搏动信号等多类单生理参数，为产生多角度反映心跳信息的关联参数，进而为心血管疾病、心身疾病和精神障碍等的初步筛选提供硬件支持，可以作为相关医疗工作者或研究人员的高效的辅助工具。

由于人体循环系统参数与精神障碍具有一定程度的强关联关系，采用本实用新型可以以心脏跳动为源点，利用心电信息表达心脏跳动过程中的电活动，以寸口处桡动脉脉搏振动信息表达心脏跳动过程中结合血管和血管周围组织的情况，以指尖处红外血容积搏动信号表达心脏泵出的血量以及血管对血液流动的限制情况，将所取得的结果用于心脑血管生理疾病以及精神障碍初步筛选时的参考参数和参考指标其指向性更强。

附图说明

图1是本实用新型的硬件架构原理示意图；

图2是所述多维心跳信息采集模块的信号采集端在人体上的布设图；

图3是利用本实用新型获取多维心跳信息进而提取特征参数的流程图；

图4是本实用新型的一个实施例所采集的原始信号图；

图5是对应于图4的所提取的心电信号图；

图6是对应于图4的所提取的寸口处桡动脉的压电脉搏振动信号图；

图7是对应于图4的所提取的指尖处红外血容积搏动信号图；

图8是本实用新型三类峰值强度的包络曲线图。

具体实施方式

参见图1-8，本实用新型公开了一种同步获取多维心跳信息的采集装置，包括多维心跳信息采集模块、嵌入式系统和数据处理设备，所述多维心跳信号采集模块各自设有采集输入端，所述多维心跳信号采集模块的输出端各自接入所述嵌入式系统的传感信号输入端，所述嵌入式系统的信息输出端接入所述数据处理设备（如图中所示的服务器）。所述多维心跳信息采集模块用于同步采集与心跳相关的多个角度的原始信号，优选采用可穿戴式采集设备。所述嵌入式系统用于汇聚所述原始信号并用所述嵌入式系统的系统时间对所述原始信号进行时间对准，将所述原始信号构建成信号帧实现信息汇聚并将汇聚后的信息送入所述数据处理设备，所述数据处理设备可以从汇聚后的信息中提取所述多个角度的原始信号各自所对应的心跳信号，再从各心跳信号提取心跳参数并进行参数间关联，分别得到原始参数和关联参数，以所述原始参数和关联参数作为识别和评估精神障碍的指标。

所述多维心跳信息采集模块可以包括心电传感模块101、桡动脉压电脉搏传感模块102和指尖红外脉搏传感模块103。可以按照图2所示位置在人体上布设这些模块的感应输入端进行相应原始信号的采集。

所述嵌入式系统与所述数据处理设备有线或无线通信连接，优选为通过所述嵌入式系统自带的无线传输模块与所述数据处理设备无线通信连接。

所述嵌入式系统优选为微秒级时间精度的嵌入式系统，使本实用新型获得的数据信息具有较高的时间精度。

所述能同步获取多维心跳信息的采集装置还可以包括个人信息采集模块，所述个人信息采集模块的输出端接入所述嵌入式系统。所述个人信息采集模块可以是身份证识别模块或其他RFID身份识别模块，例如医院等能够进行精神障碍识别评估的机构自行设置的RFID识别模块，该模块可用于读取该机构自行发放的记录有个人信息的卡片等存储的个人信息。通常，先用所述个人信息采集模块进行个人信息采集，后续再同步采集多维心跳信息，以明确所采集的多维心跳信息的来自哪个人。

所述数据处理设备还可以与一台或多台计算机（属于客户终端设备）通信连接，用户通过这些计算机可以对所述数据处理设备中的心跳信号、原始参数和关联参数进行查询、统计、打印等操作，从而实现对相关信息的管理和使用。例如可以方便被识别评估人通过个人信息自行查询了解识别评估结果。或者，也可以通过这些计算机中的算法程序，从汇聚后的信息中提取所述多个角度的原始信号各自所对应的心跳信号，再从各心跳信号提取心跳参数并进行参数间关联，分别得到原始参数和关联参数，最后以所述原始参数和关联参数作为识别和评估精神障碍的指标，即这些客户终端设备也可以用于承担所述数据处理设备的除信息汇聚外的部分或全部工作。

所述数据处理设备和/或所述计算机还可以连接有打印机，用于打印需要的信息，例如心跳信号相关的图表。

如图3所示，利用本实用新型获取用于辅助识别和评估心脑血管生理疾病和精神障碍的指标和数据可以执行如下步骤：

（1）用多维心跳信息采集模块同步采集与心跳相关的多个角度的原始信号，同时记录嵌入式系统的系统时间点进行时间对准；

（2）所述嵌入式系统将所述原始信号进行信息汇聚（例如通过将所述原始信号构建成信号帧实现）；

（3）将汇聚后的信息通过有线或/和无线网络送入到数据处理设备（即前文描述的数据处理设备），通过一定的算法，所述数据处理设备利用算法从实时或非实时送来的汇聚后的信息中提取多个角度的心跳信号；

（4）从多个角度的所述心跳信号中分别提取心跳参数并对这些心跳参数进行关联，分别得到原始参数（即所述心跳参数）和关联参数；可依据所获得的原始参数和/或关联参数，生成一份与模版结合的分析结果报告。

图4示出了步骤（1）能够得到的统一了时间轴的多个角度的原始信号图示，图5-7示出了步骤（3）能够得到的多个角度的心跳信号图示。

所述原始参数可以包括心电信号的R波峰时间及波峰幅值、寸口处桡动脉的压电脉搏振动信号的波峰时间及波峰幅值以及指尖处的红外血容积搏动信号的波峰时间及波峰幅值。所述波峰幅值主要表征相应信号的强度。

所述关联参数优选包括：

（1）寸口处桡动脉脉搏振动信号峰值时间与相对应的心电信号R波峰值时间的差值；

（2）指尖处红外血容积搏动信号峰值时间与相对应的心电信号R波峰值时间的差值；

（3）指尖处红外血容积搏动信号峰值时间与相对应的寸口处桡动脉脉搏振动信号峰值时间的差值；

（4）心电R-R间期：心电信号相邻R波峰值时间间隔；

（5）寸口处桡动脉脉搏振动信号相邻峰峰值时间间隔：寸口处桡动脉脉搏振动信号相邻峰值时间的差值；

（6）指尖处红外血容积搏动信号相邻峰峰值时间间隔：指尖处红外血容积搏动信号相邻峰值时间的差值；

（7）寸口处桡动脉脉搏振动信号相邻峰峰值时间间隔与心电R-R间期的比值；

（8）指尖处红外血容积搏动信号相邻峰峰值时间间隔与心电R-R间期的比值；

（9）A_ECG(n)、A_PPG(n)、A_PPW(n)的差值A_PPG(n) -A_ECG(n)、A_PPG(n)- A_PPW(n)、A_PPW(n)- A_ECG(n)。

其中，为心电信号R波第n个峰值的时间，和分别为与相对应的寸口处桡动脉脉搏振动信号峰值的时间和指尖处红外血容积搏动信号峰值的时间，A_ECG(n)、A_PPG(n)、A_PPW(n)为分别对应t_ECG(n)、t_PPG(n)、t_PPW(n)时刻的强度值。

所述时间是以所述嵌入式系统的系统时间为时间基准得到的时间。即各参数的时间轴是统一的，所采集的数据均为同一时刻下对应的数据。

本发明的一个具体实施例如下表所示：

在本发明中，采集到ECG 峰值强度、PPW 峰值强度、PPG 峰值强度以同跳心脏为一个基准点，形成三类峰值强度的包络及三类峰值强度差值的曲线（如图8所示）。

通常可在所述步骤（1）之前先通过身份证或其他RFID身份标识系统，完善个人信息，并存入数据处理设备的相应数据库中。

本实用新型中所称的多维心跳信息是指以心脏跳动为源点，包括了用以表达心脏跳动过程中的电活动的心电信息和用以表达心脏跳动过程中结合血管和血管周围组织情况的寸口处桡动脉脉搏振动信息。