一种多导联菊花链式心电检测系统

本发明涉及一种心电检测装置，尤其涉及一种基于菊花链拓展的分布式同步心电实时监测系统。

背景技术：

1、心脏疾病是当今社会威胁人类生命健康的最主要疾病之一。对于心脏疾病患者来说，实时的监测心脏健康状况可以有效降低发病率，心电图检测是心血管疾病诊断中常用的可靠检测手段之一。在现代医疗中，常规的十二导联心电图监测已经可以在临床上获取准确的心电数据，但常规心电图检测对患者体位具有较高要求且需要相对繁杂的皮肤处理步骤，并且用于测试的十个电极与测试设备之间都需要较长的导联线进行连接，设备繁琐不易携带。市场上可穿戴式心电监测设备具有便携轻便，长期实时检测的优势，适合在日常生活中的使用。可穿戴心电监测设备有监测手环手表类、监测胸带腰带类、衣物类等。但目前可穿戴心电监测设备大部分都是单导联心电检测，可以监测的心脏异常信号有限。有的可穿戴心电检测衣物可以监测多导联心电信号，但衣物制作复杂，电极之间必要的导联线使得衣物制作要求较高，且导联方式不易扩展。

2、现有的一些心电衣类型的产品，成本较高且穿戴舒适度低，多个导联之间仍然采用传统的模拟信号线传输信号，在日常生活中会引入很大的干扰且成本较高，目前尚停留在实验室阶段不能很好地推向市场。

3、菊花链技术可以利用一个通信接口，在主板上用一个主控芯片控制多个从板的模拟前端或者数模转换芯片，经常被利用在拓展多通道的脑电检测中，也在分布式的系统控制通信中有很多的应用，同时由于各个从板的数据采用数字量传输，提高了稳定性减小了模拟量的干扰，各个从板上没有主控芯片也降低了使用成本。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的不足，本发明提出一种多导联菊花链式心电检测系统。

2、为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种多导联菊花链式心电检测系统，如附图1，包括多个分布式采集节点，处理器主系统和一个上位机，其特征在于所述多个分布式采集节点完全相同，可以相互级联成为上级或者下级节点传输数据；每个分布式采集节点包括心电电极，前端调理电路，a/d转换模块，电源管理模块和菊花链输入接口，菊花链输出接口，通过心电电极在人体体表采集不同位置的心电信号，经过前端调理电路后传输到a/d转换模块，处理后通过菊花链输出接口传输数字信号给处理器主系统或者上级分布式采集节点，本分布式采集节点的数据也可以作为中间节点通过菊花链输入接口从下级分布式采集节点接收数据，与本分布式采集节点数据组合后再统一发给上级分布式采集节点或者处理器主系统；所述处理器主系统节点包括心电电极，前端调理电路，a/d转换模块，mcu主控模块，菊花链输入接口，电源管理模块和无线传输模块，心电电极在主系统所在位置采集心电信号，经过前端调理电路之后传到a/d转换模块将本节点心电信号进行采样转换，并与通过菊花链输入接口接收到的下级分布式采集节点数据进行整合后统一发给mcu主控模块，mcu主控模块收集到a/d转换模块传来的数据并打包处理后发送给无线传输模块，传送至上位机；所述上位机将协调器发送的每两个采集节点数据做差分，滤波等处理，得到不同导联下的心电信号，并实时显示与存储。

4、进一步地，所述分布式采集节点的菊花链输入接口和菊花链输出接口包括电源线，地线，收发数据线，总线时钟线，ad时钟线。

5、进一步地，所述分布式采集节点的菊花链输入接口和菊花链输出接口连接线可以用杜邦线，phb端子线，也可以用其他同轴传输线。

6、进一步地，所述分布式采集节点的a/d转换模块使用菊花链拓展功能实现，菊花链技术可以在只使用主控芯片一个通信接口的情况下控制多个级联起来的a/d转换模块并把所有a/d转换模块采集的数据拼接后统一接收处理。

7、进一步地，所述处理器主系统的mcu主控模块只用一个通信接口控制所有分布式采集节点的a/d转换模块，实现同步采集的要求。

8、进一步地，所述处理器主系统的a/d转换模块采用内部时钟并输出时钟信号给分布式采集节点，分布式采集节点的a/d转换模块采用外部时钟，实现多节点时钟同步的要求。

9、进一步地，所述分布式采集节点设计完全相同，每个分布式采集节点有且仅有一个电极与人体体表接触，且电极大小、面积完全一致，电极材质可选用湿性ag/agcl电极或表面镀锡干性电极等。

10、进一步地，所述分布式采集节点和处理器主系统的a/d转换模块，以不低于250hz的采样率采样，且噪声不超过2μv。

11、本发明所提出的一种多导联菊花链式心电检测系统，实现了分布式同步心电实时监测，使用菊花链拓展功能实现了多了点位的心电进行同步数字量传输，主板和从板之间共享数据接口节省了主控的资源与成本，并且该系统传感器节点具有可扩展，可穿戴，小型化等显著优点。

技术特征：

1.一种多导联菊花链式心电检测系统，包括多个分布式采集节点，处理器主系统和一个上位机，其特征在于所述多个分布式采集节点完全相同，可以相互级联成为上级或者下级节点传输数据；每个分布式采集节点包括心电电极，前端调理电路，a/d转换模块，电源管理模块和菊花链输入接口，菊花链输出接口，通过心电电极在人体体表采集不同位置的心电信号，经过前端调理电路后传输到a/d转换模块，处理后通过菊花链输出接口传输数字信号给处理器主系统或者上级分布式采集节点，本分布式采集节点的数据也可以作为中间节点通过菊花链输入接口从下级分布式采集节点接收数据，与本分布式采集节点数据组合后再统一发给上级分布式采集节点或者处理器主系统；所述处理器主系统节点包括心电电极，前端调理电路，a/d转换模块，mcu主控模块，菊花链输入接口，电源管理模块和无线传输模块，心电电极在主系统所在位置采集心电信号，经过前端调理电路之后传到a/d转换模块将本节点心电信号进行采样转换，并与通过菊花链输入接口接收到的下级分布式采集节点数据进行整合后统一发给mcu主控模块，mcu主控模块收集到a/d转换模块传来的数据并打包处理后发送给无线传输模块，传送至上位机；所述上位机将协调器发送的每两个采集节点数据做差分，滤波等处理，得到不同导联下的心电信号，并实时显示与存储。

2.根据权利要求1所述的一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，所述分布式采集节点的菊花链输入接口和菊花链输出接口包括电源线，地线，收发数据线，总线时钟线，ad时钟线。

3.根据权利要求1所述的一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，所述分布式采集节点的菊花链输入接口和菊花链输出接口连接线可以用杜邦线，phb端子线，也可以用其他同轴传输线。

4.根据权利要求1所述的一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，所述分布式采集节点的a/d转换模块使用菊花链拓展功能实现，菊花链技术可以在只使用主控芯片一个通信接口的情况下控制多个级联起来的a/d转换模块并把所有a/d转换模块采集的数据拼接后统一接收处理。

5.根据权利要求1所述的一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，所述处理器主系统的mcu主控模块只用一个通信接口控制所有分布式采集节点的a/d转换模块，实现同步采集的要求。

6.根据权利要求1所述的一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，所述处理器主系统的a/d转换模块采用内部时钟并输出时钟信号给分布式采集节点，分布式采集节点的a/d转换模块采用外部时钟，实现多节点时钟同步的要求。

7.根据权利要求1所述的一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，所述分布式采集节点设计完全相同，每个分布式采集节点有且仅有一个电极与人体体表接触，且电极大小、面积完全一致，电极材质可选用湿性ag/agcl电极或表面镀锡干性电极等。

8.根据权利要求1所述的一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，所述分布式采集节点和处理器主系统的a/d转换模块，以不低于250hz的采样率采样，且噪声不超过2μv。

技术总结
本发明提出一种多导联菊花链式心电检测系统，其特征在于，包括多个分布式采集节点，处理器主系统和一个上位机，分布式采集节点包括心电电极，前端调理电路，A/D转换模块，电源管理模块和菊花链接口，在人体体表采集不同位置的心电信号并传输给处理器主系统或者分布式采集节点；所述处理器主系统包括心电电极，前端调理电路，A/D转换模块，MCU主控模块，菊花链接口，电源管理模块和无线传输模块，用于连接分布式采集节点，采集存储和发送多个采集节点的信号。本发明利用菊花链功能，可实现人体多点心电信号的同步采集与检测，避免了传统多导联检测系统导联线距离长导致的模拟干扰问题，体积小，方便佩戴，适宜于长被动心电实时监测的运动干扰抑制。

技术研发人员：张丽敏,徐鲲,李昱,张雅慧
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1