一种便携式手握心电监护仪及QRS波检测方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式手握心电监护仪及QRS波检测方法，便携式手握心电监护仪，包括手握结构；所述手握结构通过信号处理模块安装体与感应装置连接。本发明专利技术的心电监测仪简便性强，使用者的左手或右手握住手握心电传感器都是可行的，贴于胸前即可，对贴附位置没有特殊要求，传感器的灵敏性高，即使衣物较厚都能够产生相应心电波形，直接使用，不需要做任何提前准备；消除运动伪影，采用可弯曲式的感应电极，更加贴合衣服。本发明专利技术的方法运算量少，在单片机上就可以实现；实时性强，能够实时快速显示的心电信号的心率值；适应性好，能很好的去适应不同个体心电幅值不一的情况，能在移动式心电接触引起的信号波动情况下准确计算心率值。

Portable hand-held ECG monitor and QRS wave detection method

The invention discloses a hand-held portable ECG monitor and QRS wave detection method, a portable ECG monitor, including the holding structure; the holding structure connected by the signal processing module is installed and sensing device. ECG monitor of the invention is simple and strong, the user's left or right hand hold the hand ECG sensor is feasible, can be attached to the chest, no special requirements on the attached position, the sensor has high sensitivity, even thicker clothes are able to produce the corresponding ECG waveform, direct use, don't need to do anything to prepare in advance; eliminate the motion artifacts, the induction electrode bending type, more fitting clothes. The operation method of the invention is less in the microcontroller can be achieved; real-time, real-time ECG signal can quickly display the heart rate; good adaptability, can be very good to adapt to different individual ECG amplitude is a condition, can contact in the mobile ECG signal fluctuations caused by accurate calculation of the value of heart rate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及心电信号检测领域，特别是一种便携式手握心电监护仪及QRS波检测方法。
技术介绍
生物电反映了人体各种生理状态的重要信息，对人体的各种生物电的检测、记录已经成为掌握人体器官健康与否的关键依据。心脏的活动促使在人体表面的电位分布不同，而产生了心电。心电图是检测心脏疾病的重要手段，在国内最致命的三种疾病是脑卒中、冠心病以及慢性阻塞性肺病，而心脏疾病占了两个。传统的心电测量系统中，通常是采用粘有导电胶的Ag/AgCl一次性电极片或吸杯式的，这种的缺陷是必须跟人体表面皮肤直接接触，而且为了接触性良好与信号的稳定还需要在皮肤表面涂抹导电膏，占用的时间也较长。传统的心电监护仪还需要专业人士才能操作和观察。随着慢性心脏类疾病的扩散，传统的心电测量设备存在着诸多的不便，而便携式易操作的心电监护仪越来越受到人们的广泛关注。传统的动态心电仪虽然符合要求但是需要长时间的佩戴电极片，而且还是需要直接跟身体皮肤直接接触。而长时间电极与皮肤的接触会给局部皮肤造成大的刺激性，并且给使用者造成很大的不便，未受过医学专业训练的一般人也不能自己操作。近年来，虽然非接触式心电监测技术发展速度飞快，而显现出的问题也很多，离取代传统的心电监测还很遥远。非接触式心电监测技术的核心是电容耦合原理如图1所示，感应电极20、衣物18、电极接触部分皮肤19构成一个耦合电容，当人体体表电位发生变化时，电极表面的电荷也随之发生运动，所以心电信号通过耦合电容间接输入到电路中。但耦合电容很容易受外界因素的干扰，比如运动伪影问题，当使用者身体与心电监护仪接触面发生相对运动时，耦合电容的电容值会发生变化，导致信号出现运动伪影。另外衣物上的静电电荷以及衣物电荷传导性也会对信号有影响，由于电荷的积累，静电电荷无法尽快释放会导致心电信号被噪声覆盖或削弱。衣物上以及感应电极上的静电电荷的影响会导致心电信号延迟，不能快速的在显示模块上显示出良好的心电波形。现代家庭领域所需求的是智能化医疗仪器，即操作简单方便、智能化显示、等待时间短、非专业人员也可使用。便携式心电监测设备需要能快速对动态心电信号进行实时的检测诊断，即使未受过医学专业训练的一般人都能直接操作，直观的在显示屏上显示身体健康指标，以便能为用户或医生提供指导和医学咨询。另一方面快速实时显示准确的心率，心率检测算法是至关重要的。现有的小型移动设备运算能力有限，不能够使用一些复杂的运算量大的算法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种便携式手握心电监护仪及QRS波检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种便携式手握心电监护仪，包括手握结构；所述手握结构通过信号处理模块安装体与感应装置连接。所述感应装置与安装体之间通过喷雾装置连接，且所述喷雾装置通过喷雾出口与所述感应装置连通。喷雾装置可以防止电容耦合中由于衣服的材质性、电荷传导性差，造成的电荷积累引起噪声从而对心电信号形成干扰。高湿度还有利于心电信号初始检测时能快速观察到稳定的心电波形，保持信号的低延迟。本专利技术还提供了一种利用上述便携式手握心电监护仪检测QRS波的方法，该方法的步骤包括：1)采集心电信号，利用信号处理模块安装座内的处理器滤除心电信号的噪声；2)对采样到的心电信号x(n)，取该采样点前2s～4s的心电数据，得到心电数据集X(n)，求取X(n)中相邻时刻心电数据的正差分和负差分，得到正差分数组D(n)和负差分数组d(n)，去除正差分数组和负差分数组中的连续的2～3个最大值，得到D’(n)和d’(n)；3)求取D’(n)中的最大值Dmax、均值Dmean，以及d’(n)的最大值dmax、均值dmean；根据下列公式算出阈值THD，THd；THD＝2/3Dmax+1/3Dmea；THd＝2/3dmax+1/3dmea；4)对心电信号x(n)进行相邻两点心电数据的差分判断，若连续Nd个差分值都比-THd小，则这些差分值对应的采样点为RS波段的采样点；再检测RS波段采样点前的90～120ms内采样点对应的心电数据的正差分值大小，若连续Nd个正差分值都比THD大，则这些采样点即为QR波段的采样点，即锁定QRS波群，QRS波群中的最大值则为R波峰峰值点；其中：Nd＝80f/1000*1/2；f为采样频率；5)在R波峰峰值点200ms后，重复上述步骤4)，继续检测下一个R波峰峰值点；6)在步骤3)算出阈值THD，THd的3-4分钟后，重新选取算出阈值THD，THd的3-4分钟后的2s～4s的心电信号，并返回步骤2)，继续进行检测。利用数字带通滤波器和数字带阻滤波器去除心电信号噪声，且所述数字带通滤波器的频率范围是0.05HZ-100HZ。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术的心电监测仪简便性强，使用者的左手或右手握住手握心电传感器都是可行的，贴于胸前即可，对贴附位置没有特殊要求，传感器的灵敏性高，即使衣物较厚都能够产生相应心电波形，可以直接使用，不需要做任何提前准备；消除运动伪影，采用可弯曲式的感应电极，可以更加贴合衣服。采用由导电织物包裹的导电性泡沫具备有柔软性，能够紧密的跟衣服接触移动少。手握装置的弹簧能够消除手抖动带来的相对移动，又能够让衣物与感应电极贴合的更加紧密，缓冲电路也有减小运动伪影的效果；能减少测量的等待时间，通常当心电仪启动，人体接触电极后都需要等待一段时间才会有显示清晰的心电波形，而且前面一段时间的心电信号由于电容耦合作用电极面的电荷释放缓慢造成延迟。这些都是因为人体与导电体构成的耦合电容是等效上的电容，会导致电荷的聚集而影响心电信号。通过增加喷雾和高吸水性的树脂加快电荷的释放，可在短时间内即可输出较好的心电波形；通过检测人体心脏不同部位的动态心电图，能够更加立体直观的观察心脏的活动状态。将各个部位的心电动态图存储后再一起观察可以构成人体体表电位图，更加动态直观。人体体表电位图相比于单一的心电图，得到的信息会更加全面，能直观的判断病人的心脏状况；本专利技术的方法运算量相对少，在单片机上就可以实现；实时性强，能够实时快速显示的心电信号的心率值；适应性好，动态QRS波检测方法能很好的去适应不同个体心电幅值不一的情况，能在移动式心电接触引起的信号波动情况下准确计算心率值。附图说明图1为非接触式心电监测技术的核心是电容耦合原理图；图2为本专利技术心电监护仪结构示意图；图3为本专利技术感应装置和喷雾装置结构示意图；图4为本专利技术感应装置结构示意图；图5为本专利技术缓冲电路与单端差动放大电路原理图；图6为本专利技术带阻滤波器原理图；图7为本专利技术电路结构框图；图8为本专利技术方法流程图；图9为本专利技术初步实验后的心电波形。具体实施方式如图2所示，本专利技术一实施例心电监护仪包括手握结构；所述手握结构通过信号处理模块安装体与感应装置5连接。手握结构包括金属手柄1；所述金属手柄1与伸缩式外壳2连接；所述伸缩式外壳2内固定有弹簧3；所述弹簧3一端与所述信号处理模块安装体4连接；所述弹簧3另一端折弯为挂钩状，且该挂钩状设在所述金属手柄1内。如图3所示，感应装置与安装体之间通过喷雾装置连接，且所述喷雾装置通过喷雾出口与所述感应装置连通。喷雾装置包括超声波雾化器6；所述超声波雾化器6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式手握心电监护仪，其特征在于，包括手握结构；所述手握结构通过信号处理模块安装体与感应装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种便携式手握心电监护仪，其特征在于，包括手握结构；所述手握结构通过信号处理模块安装体与感应装置连接。2.根据权利要求1所述的便携式手握心电监护仪，其特征在于，所述感应装置与安装体之间通过喷雾装置连接，且所述喷雾装置通过喷雾出口与所述感应装置连通。3.根据权利要求2所述的便携式手握心电监护仪，其特征在于，所述手握结构包括金属手柄(1)；所述金属手柄(1)与伸缩式外壳(2)连接；所述伸缩式外壳(2)内固定有弹簧(3)；所述弹簧(3)一端与所述信号处理模块安装体(4)连接；所述弹簧(3)另一端折弯为挂钩状，且该挂钩状设在所述金属手柄(1)内。4.根据权利要求2所述的便携式手握心电监护仪，其特征在于，所述感应装置包括吸水层(17)；所述吸水层(17)的顶面和底面分别与顶层棉织物(12)、底层棉织物(16)接触；所述顶层棉织物(12)顶面与导电层(11)接触；所述底层棉织物(16)底面与导电体(15)接触。5.根据权利要求4所述的便携式手握心电监护仪，其特征在于，所述导电体(15)包括导电性聚合物泡沫和包裹在所述导电性聚合物泡沫上的导电织物；所述吸水层(17)上设有缓冲电路。6.根据权利要求5所述的便携式手握心电监护仪，其特征在于，所述缓冲电路包括第一运算放大器；所述第一运算放大器正输入端与导电体(15)电连接；所述第一运算放大器正输入端、负输入端、输出端接第二运算放大器正输入端；所述第二运算放大器输出端接入所述第一运算放大器正输入端与导电体(15)之间，且与所述第二运算放大器正输入端连接；所述第一运算放大器输出端与所述导电层(11)电连接；所述第一运算放大器输出端与带通滤波器连接；所述带通滤波器输出端与单端差动放大器正输入端连接；所述单端差动放大器负输入端与所述金属手柄(1)电连接。7.根据权利要求6所述的便携式手握心电监护仪，其特征在于，所述吸水层(17)、底层棉织物(12)、顶层棉织物(16)、导电层(11)、导电体(15)构成的感应单元包裹在透气缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐效文，李天涵，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43