一种小型化心电脉搏同步采集与处理的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种小型化的可同步进行心电信号与脉搏波采集的装置与处理方法。由心电传感器、光电式脉搏波传感器、信号调理模块、数据采集与传输模块、供电模块及控制软件等构成。所述心电传感器和光电式脉搏波传感器分别与信号调理模块相连接；所述信号调理模块与数据采集与传输模块相连接；所述数据采集与传输模块与控制软件相连接；所述供电模块给每个模块提供电源。本发明专利技术装置小型化，使用方便，可实现心电与脉搏信号的同步采集，并通过对心电脉搏信号进行算法分析即对两种信号相关性进行生理状态/病理状态的分析。

A miniature device and method for synchronous acquisition and processing of electrocardiogram pulse

The object of the present invention is to provide a miniaturized device and processing method for synchronous acquisition of ECG signal and pulse wave. It consists of ECG sensor, photoelectric pulse wave sensor, signal conditioning module, data acquisition and transmission module, power supply module and control software. The ECG sensor and the photoelectric pulse wave sensor are respectively connected with the signal conditioning module; the signal conditioning module is connected with the data acquisition and transmission module; the data acquisition and transmission module is connected with the control software; and the power supply module provides power for each module. The device has the advantages of miniaturization, convenient operation, synchronous acquisition of ECG and pulse signals, and analysis of physiological state/pathological state of the correlation between the two signals through algorithm analysis of ECG and pulse signals.

【技术实现步骤摘要】
一种小型化心电脉搏同步采集与处理的装置及其方法
本专利技术涉及人体信号检测技术以及信号的处理方法，尤其涉及一种小型化心电脉搏同步采集与处理的装置及其方法。
技术介绍
多数的疾病监测以及对身体机能的评价都需要同时获取心电和脉搏波的数据。其中，心电记录的是心脏跳动的规律性，对心率失常、心肌劳损等判别有举足轻重的作用；而脉搏波记录的是血流的脉动情况，有助于心血管机能状况的评价和动脉硬化程度的判别。心电信号和脉搏波信号都蕴藏有人体丰富的生理信息，它们可以很好地反映出人体内一些子系统的生理状态和病理变化。目前，现有的医疗监护装置存在只能提供简单数据和波形，对于用户而言可读性差，必须专业的心电医生的分析，即不能对于非医学专业的普通患者进行指导的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，提出一种小型化心电脉搏同步采集与处理的装置，实现快速、便捷、实时地监测人体的生理状态。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种小型化的可同步进行心电信号与脉搏波信号采集的装置与处理方法，其装置包括心电传感器、光电式脉搏波传感器、信号调理模块、数据采集与传输模块、供电模块及控制软件。所述心电传感器和光电式脉搏波传感器分别和信号调理模块相连接；所述信号调理模块和数据采集与传输模块相连接；所述数据采集与传输模块和控制软件相连接；并通过对心电脉搏信号进行算法分析即对两种信号相关性进行生理状态/病理状态的分析。按上述方案，所述信号调理模块主要由有心电和脉搏波两种信号的放大、滤波处理电路，所述心电信号的放大滤波处理电路主要包括依次连接的隔离电路、前置放大电路、右腿驱动电路、高通滤波电路、工频滤波电路，后置放大电路，低通滤波电路；所述脉搏波的放大滤波处理电路包括高通滤波电路、低通滤波电路。按上述方案，所述前置放大电路采用AD620芯片，AD620芯片是一款常用的高性能仪表放大器，噪声系数小、低漂移、高带宽、高共模抑制比。后级放大电路由两个运算放大器级联实现。按上述方案，所述心电传感器由三片心电电极构成，贴于人体体表特定位置上。按上述方案，所述光电式脉搏波传感器选用反射式光电传感器。按上述方案，所述信号数据采集与传输模块采用MSP430F149单片机完成信号的AD转换，控制蓝牙传输数据。按上述方案，所述控制软件具有接收数据、显示波形以及对信号预处理和采用去趋势波动分析算法对心电脉搏信号进行分析的功能，得出相关的生理/病理信息。本专利技术的有益效果：本专利技术的成本低，小型化，使用方便，能够实现心电脉搏信号的同步采集与处理。本专利技术在信号发送到控制软件上时首先对信号进行滤除基线漂移，并且利用基于小波变换的“模极大值”法精确的检测到波形的峰值点，便于准确提取信号的特征参数，用于后面的算法分析。附图说明图1为本专利技术系统结构框图图2为心电脉搏信号调理结构框图图3为心电信号的预处理以及提取特征参数算法流程图图4为脉搏信号的预处理以及提取特征参数的算法流程图图5为去趋势互相关分析的算法流程图具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案以及优点更加清晰，下面结合附图与具体实施例对本专利技术作进一步说明。应当指出，这里所描述的具体实施例，只用于解释本专利技术，并不限定本专利技术。如图1所示，一种小型化的可同步进行心电信号与脉搏波信号采集的装置与处理方法，其装置包括心电传感器、光电式脉搏波传感器、信号调理模块、数据采集与传输模块、供电模块及控制软件。所述心电传感器和光电式脉搏波传感器分别和信号调理模块相连接，心电传感器由三片心电电极构成，贴于人体体表特定位置上，所述光电式脉搏波传感器选用反射式光电传感器，对波形信号没有损伤且简单易行；所述信号调理模块和数据采集与传输模块相连接；所述数据采集与传输模块和控制软件相连接；并通过对心电脉搏信号进行算法分析即对两种信号相关性进行生理状态/病理状态的分析。数据采集模块与传输模块采用MSP430F149单片机，信号采集使用MSP430F149单片机内部自带的12位分辨率AD采集模块，其参考电压为2.5V即2500/4096mV/bit。根据采样定理，这里使用fs＝200Hz的采样率，采样时间的控制通过单片机内部定时器T0完成，即每5ms获得一个心电数据。为了提高数据的准确性，可以采用多次采样求平均值得方法，利用定时器T1，设置采样率为1000Hz，每采样5次求的平均值，存放在一个变量中，当进入定时器T0的中断程序时，采集的平均值会通过数据传输模块如蓝牙设备等发送给控制软件。如图2所示，所述信号调理模块主要由有两种信号的处理电路，即心电信号和脉搏波信号，所述心电信号的处理电路主要包括依次连接的隔离电路、前置放大电路、右腿驱动电路、高通滤波电路、工频滤波电路，后置放大电路，低通滤波电路；所述脉搏波的处理电路包括高通滤波电路、低通滤波电路。所述隔离电路使用运算放大器TL082搭建射极跟随电路，作为输入缓冲电路，这种电路输入阻抗高，输出阻抗低，因而从信号源索取的输入电流小而带负载能力强，其放大倍数接近1，输入信号与输出信号相位相同，是一种理想的阻抗变换和级间隔离电路。所述前置放大电路采用AD620芯片，AD620芯片是一款常用的高性能仪表放大器，噪声系数小、低漂移、高带宽、高共模抑制比，其放大倍数可以用一个电阻RG来控制，放大增益公式为G＝(R1+R2)/RG+1。后级放大电路由两个运算放大器级联实现，其电路原理和电路连接都十分简单。所述右腿驱动电路一般用于生理信号放大器中，以减少共模干扰，其原理是在前置放大电路的输出中提取共模电压，然后经过驱动电路的反相后再加到人体表面，这样就形成了一个对共模电压的负反馈电路，很好的抑制了共模干扰，特别是50Hz的工频干扰。这个负反馈信号通常添加在人体的右腿，所以称为右腿驱动电路。滤波电路要实现与手机中软件算法相同的功能，即高通过滤波、低通滤波、工频滤波。低通滤波电路的截止频率为100Hz，高通滤波的截止频率为0.05Hz，都是采用TL084运放实现的二阶有源滤波。工频滤波电路采用采用双T性陷波电路，滤除50H在的工频干扰。如图3，4，5所示，控制软件采用Android手机软件对心电和脉搏信号进行一系列的预处理以及去趋势波动分析算法进行分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化的可同步进行心电信号与脉搏波信号采集的装置与处理方法，其特征在于：由心电传感器、光电式脉搏波传感器、信号调理模块、数据采集与传输模块、供电模块及控制软件等构成。所述心电传感器和光电式脉搏波传感器分别和信号调理模块相连接；所述信号调理模块和数据采集与传输模块相连接；所述数据采集与传输模块和控制软件相连接；并通过对心电脉搏信号进行算法分析即对两种信号相关性进行生理状态/病理状态的分析。

【技术特征摘要】
1.一种小型化的可同步进行心电信号与脉搏波信号采集的装置与处理方法，其特征在于：由心电传感器、光电式脉搏波传感器、信号调理模块、数据采集与传输模块、供电模块及控制软件等构成。所述心电传感器和光电式脉搏波传感器分别和信号调理模块相连接；所述信号调理模块和数据采集与传输模块相连接；所述数据采集与传输模块和控制软件相连接；并通过对心电脉搏信号进行算法分析即对两种信号相关性进行生理状态/病理状态的分析。2.根据权利1所述一种小型化的可同步进行心电信号与脉搏波信号采集的装置与处理方法，其特征在于：所述信号调理模块主要由心电和脉搏波两种信号的放大、滤波处理电路，所述心电信号的放大滤波处理电路主要包括依次连接的隔离电路、前置放大电路、右腿驱动电路、高通滤波电路、工频滤波电路，后置放大电路，低通滤波电路；所述脉搏波的放大滤波处理电路包括高通滤波电路、低通滤波电路。3.根据权利2所述一种小型化的可同步进行心电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马千里，谢欢欢，卞春华，胡栋，王俊，
申请(专利权)人：南京邮电大学，南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32