可佩戴指套及心电图和脉象采集终端的制作方法
【专利说明】可佩戴指套及心电图和脉象采集终端 【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗健康和芯片技术领域，尤其涉及一种可佩戴指套及心电图和脉象 采集终端。 【【背景技术】】
[0002] 心血管系统疾病是当今社会的常见和多发疾病，根据新近的《中国心血管病报 告》，我国人口中有超过20%的该病患者，每10秒钟就有1人因这种病而去世，占各病之首。 心电图检查是常规手段，但有些疾病有赖于冠状动脉造影、心脏超声等，于基层应用更是不 便。
[0003] 针对冠心病、高血压的不同阶段对脉搏波（"脉象"指中医生切脉时指下感知到的 信号，可由柔性微纳传感器阵列采集多点"脉搏波"信号后逐步获得；"脉搏波"指脉象中某 点的主要幅度的时间序列；"脉图"指可视化的脉搏波图）的研究，说明其形成和变化与心 血管疾病的发生和发展有密切联系。但与心电图相比，脉象感知还很困难。
[0004] 心电图的特征识别与症状分类研究有丰富的阶段性成果。它涉及从归纳逻辑、人 工神经网络到支持向量机结合隐马尔柯夫过程、高斯混合模型和主成份分析与独立成份分 析、小波分析、模板匹配，以至分类器融合等方法。算法测试通常基于MIT/BIH标准数据库， 与实际的12导联数据相比远不够。诸多方法在MIT/BIH上准确率高达99%以上，但在大量 临床数据的面前，准确性都有惊人的下降，有的不到上述准确率的一半。究其原因，与一味 作"计算"而忽略领域经验、临床要求直接有关。 【
【发明内容】
】
[0005] 有鉴于此，有必要提供一种可佩戴指套，该可佩戴指套能够实时、同步、便捷地采 集人体心电图信号和人体脉象体征。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0007] -种可佩戴指套，包括手指状套身，所述手指状套身包括由外向内依次设置的第 一金属导体层、绝缘体层和第二金属导体层，所述第一金属导体层形成左或右上肢电极，所 述第二金属导体层形成右或左上肢电极，所述第一金属导体层还设有脉象传感器，所述左 上肢电极及右上肢电极用于采集人体心电图信号，所述脉象传感器用于采集人体脉象体 征。
[0008] 在一些实施例中，所述脉象传感器为柔性维纳脉象传感器，所述柔性维纳脉象传 感器的材料为PVDF材料，所述柔性维纳脉象传感器的厚度为28 μ m。
[0009] 另外，本发明还提供了一种一种心电图和脉象采集终端，包括：
[0010] 所述的可佩带指套，所述可佩带指套用于采集人体心电图信号及脉象信号：
[0011] 微处理器模块，信号连接于所述可佩带指套，用于接收所述心电图信号及脉象信 号，并对所述电图信号及脉象信号进行处理；
[0012] 通信模块，信号连接于所述微处理器模块，用于传输处理后的所述电图信号及脉 象信号；及
[0013] 分析模块，信号连接于所述通信模块，用于接收所述通信模块传输的所述电图信 号及脉象信号，并对所述电图信号及脉象信号进行分析。
[0014] 在一些实施例中，所述微处理器模块包括滤波电路、放大电路及模数转换电路。
[0015] 采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：
[0016] 本发明提供的可佩戴指套包括手指状套身，所述手指状套身包括由外向内依次设 置的第一金属导体层、绝缘体层和第二金属导体层，所述第一金属导体层和所述第二金属 导体层形成左或右上肢电极，所述左上肢电极及右上肢电极采集人体心电图信号，所述第 一金属导体层上的脉象传感器采集人体脉象体征，本申请上述可佩戴指套能位于医生指下 而不影响医生的切脉动作；同时，将脉象传感器与心电图电极集成于一体，能够同步获得 心电图和脉象以进行比对与综合，有效利用了心电图和脉象在疾病检测上的互补性和互参 性，从而为医护人员在疾病程度、确定精度、诊断广度等方面获得科学准确的诊断综合结 论。
[0017] 本发明还提供了一种心电图和脉象采集终端，通过可佩带指套采集人体心电图信 号及脉象信号，再经微处理器模块对所述电图信号及脉象信号进行处理，并将处理后的电 图信号及脉象信号经通信模块传输至分析模块进行分析，本申请提供的心电图和脉象采集 终端以可佩带指套为载体，通过可佩带指套采集人体心电图和脉象，并将人体心电图和脉 象远程传输至包含监护、诊断、急救等系列化服务平台中进行常见心血管疾病的分析，不仅 能减少医生工作量，还给患者带来莫大便利。 【【附图说明】】
[0018] 图1为本发明提供的可佩戴指套的结构示意图；
[0019] 图2为本发明提供的心电图和脉象采集终端的结构示意图；
[0020] 图3为本发明提供的三维网络组织与映射示意图。 【【具体实施方式】】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施 例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发 明，并不用于限定本发明。
[0022] 在申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作 与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种 实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性 的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还 包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要 素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述 要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0023] 请参阅图1，图1为本发明实施例提供的可佩戴指套，包括：指状套身110,所述手 指状套身110包括由外向内依次设置的第一金属导体层120、绝缘体层130和第二金属导体 层 140。
[0024] 其中，所述第一金属导体层120形成左或右上肢电极，所述第二金属导体层140形 成右或左上肢电极，所述第一金属导体层120还设有脉象传感器150,所述左上肢电极及右 上肢电极用于采集人体心电图信号，所述脉象传感器150用于采集人体脉象体征。
[0025] 具体地，指状套身110设计成中食指套的形式，设计由中间绝缘的内外两层构成 的"指套"，内外两层分别是金属导体，即第一金属导体层120和第二金属导体层140,形成 心电图的左、右腕电极，它们构成I肢体导联，第一金属导体层120同时附有脉象传感器 150,即脉象传感器150中的柔性脉象传感器阵列与左、右腕电极中的一个腕电极融为一 体，使用者只要食指戴上"指套"并模拟切脉方式将其按住另一手臂桡动脉的寸、关、尺部位 中的一个，即可采集心电图和三部九侯的脉象体征。
[0026] 所述第一金属导体层及第二金属导体层的材料均为常用导体。所述绝缘体层的材 料为常用绝缘材料。
[0027] 优选地，所述脉象传感器为柔性维纳脉象传感器，所述柔性维纳脉象传感器的材 料为PVDF (聚偏氟乙烯）材料。
[0028] 可以理解，为了使传感器模块不影响医生指下的感觉实现自动加压，使用厚度为 28 μ m的传感器（PVDF)材料，并且在PVDF设备的后端附有手指纵向位移传感器，使医生手 指下压或机器下压时能于同样深度的位置取脉，努力重现医生的切脉过程，并找到相应的 特征。由于医生切脉时其手指可以自由移动，因此柔性微纳脉象传感器阵列也必须能在三 维方向被灵活调控，且快速于最佳取脉位置或于特定位置取脉。
[0029] 本申请上述可佩戴指套能位于医生指下而不影响医生的切脉动作；同时，将脉象 传感器与心电图电极集成于一体，能够同步获得心电图和脉象以进行比对与综合，有效利 用了心电图和脉象在疾病检测上的互补性和互参性，从而为医护人员在疾病程度、确定精 度、诊断广度等方面获得科学准确的诊断综合结论。
[0030] 请参阅图2,图2为本发明实施例提供的心电图和脉象采集终端，包括：可佩带指 套210、微处理器模块220、通信模块230及分析模块240。
[0031] 其中，所述可佩带指套210用于采集人体心电图信号及脉象信号：
[0032] 微处理器模块220信号连接于所述可佩带指套210,用于接收所述心电图信号及 脉象信号，并对所述电图信号及脉象信号进行处理；
[0033] 优选地，所述微处理器模块220包括滤波电路、放大电路及模数转换电路。
[0034] 通信模块230信号连接于所述微处理器模块220,用于传输处理后的所述电图信 号及脉象信号；
[0035] 可以理解，通信模块230可以以无线形式或者有线形式传输上述信号。
[0036] 分析模块240信号连接于所述通信模块230,用于接收所述通信模块230传输的所 述电图信号及脉象信号，并对所述电图信号及脉象信号进行分析。
[0037] 优选地，所述分析模块240为移动终端。
[0038] 所述分析模块240用于采用下述构造公式对所述心电图、脉象分别采用相应的深 层神经网络中的卷积神经网络，分析局部信息得出整体结论，
[0039] 由于脉象数据如单侧桡动脉三部九侯，由传感器模块采集所得为二维数据，加入 时间信息就构成三维数据，并且只有一个通道，故相应卷积神经网络的计算公式为
[0040]
[0041] 其中，输入样本为X，frav(X)为三维卷积函数，f sub(X)为三维降维函数，f(x)是激 励函数；gE是分类层计算函数，这里采用softmax函数；gD是全连接层计算函数；g A1、gBJPI gcl分别是前三层卷积单元计算函数，这里均采用f sub (f_ (X))。
[0042] 其中，
[0043]
[0044] 其中，第i层的卷积核和采样核均为P1X Q1X R1，表示"第i层第j个特征体坐 标位置是（X，y，z) "的神经元输出值，表示"第i层第j个特征体"指向"第i-Ι层第 m个特征体"的核权值，表示"第i层第j个特征体"的偏置。
[0045] 请进一步参阅图3,图3形象展示了 frav(x)函数的计算过程：红色立方体代表尺寸 SP1XQ1XR1的核，A层表示原始三维数据，即输入层；B层和C层分别为映射层。卷积核在 输入的三维数据A中滑动，产生多个特征体B，然后新的卷积核在映射层B的每个特征体中 又进行滑动，使得映射层C同样形成特征体。由于上一层的卷积核所在区域数据映射到下 一层只形成一个点，所以下一个映射层中每个特征体的体积会变小。
[0046] 上述网络模型在用于疾病诊断之前，需要事先用一定量的脉象样本进行训练以获 得最佳的网络权值。之后给定任意脉象，分类模型给出其属于某种疾病的概率。
[0047] 基于心电图数据的卷积神经网络也类似，以单导联为例，其计算公式为
[0048]
[0049] 其中，输入样本为x，fCDV(x)为一维卷积函数，fsub(x)为一维降维函数，炉以)是激 励函数；g E是分类层计算函数，这里采用softmax函数；gD是全连接层计算函数；gA1、g BJPI gcl分别是前三层卷积单元计算函数，这里同样均采用f sub(fOTV(x))。
[0050] 其中，
[0051]
[0052] 其中，第i层的卷积核和采样核均为P1, V;表示"第i层第j个特征线坐标位置是 (X) "的神经元输出值，表示"第i层第j个特征线"指向"第i_l层第m个特征线" 的核权值，表示"第i层第j个特征线"的偏置。
[0053] 为了能够诊断疾病，同样需要事先用一定量的心电图样本对网络模型进行训练。 之后给定任意一幅心电图，分类模型给出其属于某种疾病的概率。
[0054] 最后针对同一个人的脉象诊断结论和心电图诊断结论，分析模块240给出一个综 合诊断结论。
[0055] 本发明还提供了一种心电图和脉象采集终端，通过可佩带指套采集人体心电图信 号及脉象信号，再经微处理器模块对所述电图信号及脉象信号进行处理，并将处理后的电 图信号及脉象信号经通信模块传输至分析模块进行分析，本申请提供的心电图和脉象采集 终端以可佩带指套为载体，通过可佩带指套采集人体心电图和脉象，并将人体心电图和脉 象远程传输至包含监护、诊断、急救等系列化服务平台中中进行常见心血管疾病的分析，不 仅能减少医生工作量，还给患者带来莫大便利。
[0056] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对 以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1. 一种可佩戴指套，其特征在于，包括手指状套身，所述手指状套身包括由外向内依次 设置的第一金属导体层、绝缘体层和第二金属导体层，所述第一金属导体层形成左或右上 肢电极，所述第二金属导体层形成右或左上肢电极，所述第一金属导体层还设有脉象传感 器，所述左上肢电极及右上肢电极用于采集人体心电图信号，所述脉象传感器用于采集人 体脉象体征。2. 根据权利要求1所述的可佩戴指套，其特征在于，所述脉象传感器为柔性维纳脉象 传感器，所述柔性维纳脉象传感器的材料为PVDF材料，所述柔性维纳脉象传感器的厚度为 28 μ m〇3. -种心电图和脉象采集终端，其特征在于，包括： 权利要求1所述的可佩带指套，所述可佩带指套用于采集人体心电图信号及脉象信 号： 微处理器模块，信号连接于所述可佩带指套，用于接收所述心电图信号及脉象信号，并 对所述电图信号及脉象信号进行处理； 通信模块，信号连接于所述微处理器模块，用于传输处理后的所述电图信号及脉象信 号；及 分析模块，信号连接于所述通信模块，用于接收所述通信模块传输的所述电图信号及 脉象信号，并对所述电图信号及脉象信号进行分析。4. 根据权利要求3所述的心电图和脉象采集终端，其特征在于，所述微处理器模块包 括滤波电路、放大电路及模数转换电路。5. 根据权利要求3所述的心电图和脉象采集终端，其特征在于，所述分析模块为移动 终端。
【专利摘要】本发明提供的可佩戴指套包括手指状套身，所述手指状套身包括由外向内依次设置的第一金属导体层、绝缘体层和第二金属导体层，所述第一金属导体层和所述第二金属导体层形成左或右上肢电极，所述左上肢电极及右上肢电极采集人体心电图信号，所述第一金属导体层上的脉象传感器采集人体脉象体征，本申请上述可佩戴指套能位于医生指下而不影响医生的切脉动作；同时，将脉象传感器与心电图电极集成于一体，能够同步获得心电图和脉象以进行比对与综合，有效利用了心电图和脉象在疾病检测上的互补性和互参性，从而为医护人员在疾病程度、确定精度、诊断广度等方面获得科学准确的诊断综合结论。另外，本发明还提供了一种心电图和脉象采集终端。
【IPC分类】A61B5/0402, A61B5/0205
【公开号】CN105708441
【申请号】CN201410727539
【发明人】董军, 金林鹏
【申请人】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所