一种可穿戴的智能心电仪

本实用新型涉及智能医疗穿戴设备领域，尤其涉及一种可穿戴的智能心电仪。

背景技术：

心电监护设备主要分为常规心电仪和动态心电仪两类。常规的心电监护设备主要用在医院中，这类设备往往价格昂贵，不便于携带，不能长时间、实时记录心电数据，不适合普通大众使用。而动态心电仪相对于常规心电仪具有价格更亲民，体积小，携带方便，能实时记录心电数据等优势，也适合普通大众使用。

目前市面上也有一些可穿戴心电仪，但是这些可穿戴心电仪存在如下缺陷，如：(1)监测时间只有几天，无法长时间实时监测人体的心电数据；(2)操作繁琐；(3)心电数据采集方式单一；(4)数据传输方式单一；(5)自动诊断的可靠性不高；(6)心电图存在基线偏移和工频干扰的问题。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种可穿戴的智能心电仪，具有体积小易携带、工频干扰小、自动诊断可靠度高的特点。

为实现上述目的，本实用新型所设计的一种可穿戴的智能心电仪，包括手持电极、心电仪主机、心电图显示设备和云端服务器；所述心电仪主机包括mcu主控模块、心电数据采集模块、数据存储模块以及传输模块；其特征在于，所述心电仪主机还包括数字滤波模块，所述手持电极的信号输出端口通过导联线与心电数据采集模块的信号输入端口连接，所述心电数据采集模块的信号输出端口经过所述数字滤波模块后与所述mcu主控模块的信号输入端口连接，所述mcu主控模块的信号输出端口通过传输模块分别与心电图显示设备的信号输入端口、云端服务器的信号输入端连接。

作为优选方案，所述数字滤波模块采用0.5-10hz带通滤波器，所述0.5-10hz带通滤波器通过软件编程烧入mcu主控模块中。软件数字滤波的方式，相比于硬件电路滤波方式，不仅减少了设备体积，降低了成本，而且数字滤波的方式其滤波器的参数调整更加方便，可靠性也更高。

作为优选方案，所述mcu主控模块采用stm32f1系列微处理器，所述心电数据采集模块采用ads1293心电数据采集芯片。

作为优选方案，所述传输模块包括usb模块、蓝牙模块和4g模块，所述mcu主控模块通过usb模块或蓝牙模块与心电图显示设备连接，所述mcu主控模块通过4g模块与云端服务器连接。

作为优选方案，所述心电仪主机还包括电极接口，所述手持电极通过导联线和电极接口与心电仪主机的心电数据采集模块连接。

作为优选方案，所述电极接口采用micro-hdmi接口；所述手持电极通过单导联或双导联或三导联或五导联的方式与心电仪主机连接。

作为优选方案，所述心电仪主机还包括时钟模块，所述时钟模块通过信号线与mcu主控模块连接。

作为优选方案，所述心电仪主机还包括用于给心电仪主机供电的电源管理模块，所述电源管理模块通过电源线与mcu主控模块连接。

作为优选方案，所述心电仪主机还包括开关按钮和指示灯，所述开关按钮和指示灯分别通过信号线与mcu主控模块连接。

作为优选方案，所述心电仪主机还包括印制电路板，所述印制电路板为双层圆弧板，所述mcu主控模块、心电数据采集模块、时钟模块、数据存储模块、电源管理模块和usb模块布置在印制电路板的正面；所述蓝牙模块、4g模块、开关按钮和指示灯布置在印制电路板的反面；所述电极接口布置在印制电路板的侧面。

本实用新型的优点在于：

(1)采用了数字滤波模块，能够滤除原始心电图的基线偏移和工频干扰，提高可穿戴的智能心电仪的检测可靠性。

(2)采用蓝牙模块、4g模块和usb模块多种传输的方式，适用于不同场景的需要。

(3)增加数据存储模块，使得实时心电数据存储量更大，能够长时间实时监测人体的心电数据。

(4)本实用新型的可穿戴的智能心电仪支持多导联的心电数据采集方式，进行不同导联的心电数据采集只需要更换导联线，导联线为单导联线或双导联线或三导联线或五导联线。

(5)采用双层圆弧的印制电路板，能够进一步减小设备的体积，便于携带。

附图说明

图1为本实用新型可穿戴的智能心电仪的结构框图；

图2为图1中心电仪主机的主视图；

图3为图1中心电仪主机的后视图；

图4为图1中心电仪主机的侧视图；

图中各部件标号如下：手持电极1、导联线1.1、心电仪主机2、印制电路板2.11，mcu主控模块2.12、心电数据采集模块2.13、时钟模块2.14、数字滤波模块2.15、数据存储模块2.16、蓝牙模块2.17、4g模块2.18、电源管理模块2.19、usb模块2.20、电极接口2.21、开关按钮2.22、指示灯2.23、心电图显示设备3、云端服务器4。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，以下将结合附图和具体实例对实用新型进行详细的说明。

本实施例的可穿戴的智能心电仪，包括手持电极1、心电仪主机2、心电图显示设备3、云端服务器4。

心电仪主机2包括印制电路板2.11，以及布置在印制电路板2.11上的mcu主控模块2.12、心电数据采集模块2.13、时钟模块2.14、数字滤波模块2.15、数据存储模块2.16、蓝牙模块2.17、4g模块2.18、电源管理模块2.19、usb模块2.20、电极接口2.21、开关按钮2.22和指示灯2.23，结合图2、图3和图4所示，印制电路板2.11采用圆弧形的样式，圆弧形的设计不仅有利于进一步压缩体积，而且有利于给患者一种温和的感觉，印制电路板采用双层板设计来压缩体积；mcu主控模块2.12、心电数据采集模块2.13、时钟模块2.14、数据存储模块2.16、电源管理模块2.19、usb模块2.20布置在印制电路板2.11的正面，蓝牙模块2.17、4g模块2.18、开关按钮2.22、指示灯2.23布置在印制电路板2.11的反面，电极接口2.21布置在印制电路板2.11的侧面。

在本实施例中mcu主控模块2.12采用stm32f1系列微处理器，stm32f1微处理器用于控制设备开关机，读取心电数据采集模块采集到的心电图数据，对采集到的心电图数据进行实时数字滤波，将滤波后的数据存储到数据存储模块，并将采集到的数据发送到云端服务器。

心电数据采集模块2.13采用ads1293芯片。

时钟模块2.14采用时钟芯片ds1302，在采集ecg数据过程中，如果心电仪处于离线状态，无法从互联网获取时间，通过时间芯片ds1302记录采集数据的时间戳。

数字滤波模块2.15采用0.5-10hz带通滤波器，0.5-10hz带通滤波器用于滤除原始心电图的基线偏移和工频干扰，0.5-10hz带通滤波器是通过软件编程烧入stm32f1微处理器中。0.5-10hz带通滤波器均为现有技术，不涉及对计算机程序的改进。

数据存储模块2.16采用4g的内存卡，按照每秒存储267×24＝6408bit数据量估算，一张4g的sd能够存储两个月的心电数据。

电源管理模块2.19采用lm3658电源管理芯片，lm3658电源管理芯片会自动选用预先设定的电源输入模式，从usb总线电源或者交流电源适配器电源吸纳电流为心电仪主机充电。lm3658电源管理芯片内部集成的电池温度监控电路可以根据环境温度调节充电速率，以保证在安全的温度条件下进行高效率的充电。

手持电极1通过导联线1.1和电极接口2.21与心电仪主机2连接，手持电极1可通过单导联、双导联、三导联或五导联方式与心电仪主机2连接。电极接口2.21采用micro-hdmi接口，micro-hdmi接口可用引脚(pin)一共19个；其中，pin1、pin2和pin3产生采集方式编码。pin1连接micro-hdmi的gnd引脚产生编码0，连接micro-hdmi的vgg引脚产生编码1；pin2和pin3同理产生编码0和1。mcu主控模块开始数据采集之前，对导联线1.1的pin1、pin2和pin3进行编码检测，根据检测到的编码自动决定数据采集的方式。支持的数据采集方式有：单导联(检测编码000)、双导联(检测编码001)、三导联(检测编码010)、五导联(检测编码100)，心电仪主机2通过usb模块2.20或蓝牙模块2.17与心电图显示设备3连接，心电仪主机2也可通过4g模块2.18与云端服务器4连接。

心电图显示设备3可以是手机心电图专用app或pc机。心电图显示设备3用于实时显示心电图数据，还可显示由云端服务器自动诊断后的诊断结果，并显示处理意见和信息。

云端服务器4通过4g模块2.18与心电图显示设备3进行心电图数据交流。云端服务器4是采用模式识别领域的svm经典算法提取心电图的hog特征进行训练、分类，实现自动诊断，并将诊断结果返回给心电图显示设备，支持向量机(svm)算法是目前机器学习领域进行分类常用的算法，它可以将几种不同类别的数据进行分类，并使数据的类别差异达到最大，从而效果也达到最佳。该款心电仪采集到ecg数据之后，提取心电图的hog特征，并将hog特征作为参数传入svm分类程序中。svm分类程序根据预先学习到的模型，自动把心电图分到对应的类别，从而实现分类和疾病诊断。svm算法、hog特征的提取以及数据的分类均为现有技术，不涉及对计算机程序的改进。

结合图1所示，本实施例可穿戴的智能心电仪的连接关系为：手持电极1通过导联线1.1与心电数据采集模块2.13连接，心电数据采集模块2.13的信号输出端口经过数字滤波模块2.15后和mcu主控模块2.12连接，mcu主控模块2.12的信号输入端口还与时钟模块2.14连接，mcu主控模块2.12的信号输出端口分别与数据存储模块2.16、蓝牙模块2.17、4g模块2.18连接，数据存储模块2.16通过usb模块2.20与心电图显示设备3连接，蓝牙模块2.17通过无线信号与心电图显示设备3连接，4g模块2.18通过4g信号与云端服务器4连接。

本实施例可穿戴的智能心电仪的工作原理为：手持电极1通过导联线1.1与心电仪主机2连接，按下心电仪主机的开关按钮2.22后，设备开机，指示灯2.23常亮。当再按一下开关按钮2.22，设备开始采集人体的心电图数据，若再次按下开关按钮2.22，将停止采集心电图数据，若3分钟不操作设备，设备将自动关机(或者长按5s开关按钮手动关机)。心电仪主机2在采集心电图数据的过程中，心电仪主机2会通过数字滤波模块2.15来滤除采集到的原始心电数据的基线偏移和工频干扰，可通过usb模块2.20将滤波后的心电图数据实时在心电图显示设备3上进行显示；也可选择通过蓝牙模块2.17将滤波后的心电图数据实时在心电图显示设备3上进行显示。同时，也会通过4g模块2.18将滤波后的心电图数据实时传给云端服务器4，云端服务器4利用模式识别领域的svm经典算法提取心电图的hog特征进行训练、分类，实现自动诊断，并将诊断结果返回给心电图显示设备3。

以上所述实例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。