一种非接触式心电信号检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种非接触式心电信号检测系统。该系统中柔性织物电极端与移动终端无线连接；柔性织物电极端中柔性织物电极由上向下依次包括耦合层、填充层和柔性电路层；耦合层由导电织物构成，用于对人体心电信号进行非接触式拾取；填充层用于填充耦合层和柔性电路层之间的中空部分，同时固定耦合层和柔性电路层；柔性电路层与耦合层电连接，用于对人体心电信号进行处理，将处理后的人体心电信号无线发送至移动终端；柔性电路层采用液态金属打印的方式在柔性基底上打印心电信号处理电路而成；移动终端包括信号分类模块和显示装置。本发明专利技术能提高心电信号检测系统的柔软度，提高心电信号的采集质量，还能提高佩戴者在心电信号检测过程中的舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式心电信号检测系统
本专利技术涉及心电信号检测
，特别是涉及一种非接触式心电信号检测系统。
技术介绍
心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图(ECG)是诊断心血管疾病的主要手段。长期实时监测和分析心电图，对于实现心血管疾病的早期预警和治疗在降低心血管疾病发病率和死亡率中扮演着重要角色。在传统的临床心电信号检测系统中，被广泛使用的是Holter心电图检测系统。Holter心电图检测系统需要使用数个Ag-AgCl电极并通过导电膏固定在人体的各个部位，诸如前胸、手臂和腿部等特殊部位。虽然这种检测系统能够采集到较好质量的心电信号，但操作复杂，普通使用者在没有医护人员帮助的情况下很难正确的操作设备并准确的采集到心电信号。并且由于导电膏的毒性可能会给使用者带来皮肤红肿或过敏等不良后果，更重要的是，在长时间的信号采集过程中由于导电膏中水分的蒸发，采集到的心电信号质量会明显下降。因此，采用湿式电极的心电检测系统不适合用于长时间的心电检测。同湿式电极相比，干式电极使用时不需要导电膏，而是直接接触皮肤，借助人体皮肤的湿润性采集人体的心电信号，这样就避免了导电膏对人体的不适影响。最简单的干式电极就如2004年Valchinov所设计的模型，用一块诸如金属片的导电材料直接置于人体皮肤上进行信号采集。虽然干式电极的心电检测系统可以避免导电膏对人体的不适影响，但由于干式电极与人体皮肤之间的阻抗比较大，采集到的心电信号质量并不理想，因此并没有在临床中得到广泛应用。非接触式电极可以不直接接触皮肤进行人体心电信号的采集。非接触式电极可以简单的描述为通过由人体皮肤、衣物和电极极面构成的电容进行信号耦合来拾取人体心电信号。虽然人体表的心电信号很微弱，但Harland证明可以使用放大器提高系统的输入阻抗来进行心电信号的耦合拾取，目前，设计出的非接触式的采集电极，可以成功的隔着一件T恤采集心电信号，但是这种电极是使用金属板作为极板，导致非接触式信号采集装置的柔软度差；并且刚性的极板与衣物的结合度差，会影响心电信号的采集质量；此外，刚性的极板在长时间佩戴时会让使用者感到不适。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种非接触式心电信号检测系统，以提高心电信号系统的柔软度，提高心电信号的采集质量，并且提高佩戴者在心电信号检测过程中的舒适性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种非接触式心电信号检测系统，包括：柔性织物电极端和移动终端；所述柔性织物电极端与所述移动终端无线连接；所述柔性织物电极端包括柔性织物电极；所述柔性织物电极由上向下依次包括耦合层、填充层和柔性电路层；所述耦合层由导电织物构成，用于对人体心电信号进行非接触式拾取；所述填充层用于填充所述耦合层和所述柔性电路层之间的中空部分，并固定所述耦合层和所述柔性电路层；所述柔性电路层与所述耦合层电连接，用于获取所述耦合层拾取到的人体心电信号，并对所述人体心电信号进行处理，将处理后的人体心电信号无线发送至所述移动终端；所述柔性电路层是采用液态金属打印的方式在柔性基底上打印心电信号处理电路而成；所述移动终端包括信号分类模块和显示装置；所述信号分类模块与所述显示装置连接；所述信号分类模块用于对接收到的处理后的人体心电信号进行分类，得到分类结果；所述显示装置用于对所述分类结果进行显示；所述信号分类模块包括：预处理单元，用于对所述处理后的人体心电信号进行去噪处理，得到去噪后的心电信号；第一特征提取单元，用于采用波形形态特征提取算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到时域特征；第二特征提取单元，用于采用小波包分解算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到频域特征；第三特征提取单元，用于采用核独立成分分析算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到非线性特征；组合单元，用于将所述时域特征、所述频域特征和所述非线性特征进行组合，得到多域特征空间；分类单元，用于采用概率神经网络分类算法对所述多域特征空间进行训练分类，得到分类结果。可选的，所述柔性织物电极端还包括粘贴层；所述粘贴层固定于所述柔性电路层的下方，用于将所述柔性织物电极固定在所述人体的衣物上。可选的，所述导电织物的编织材料为镀银纤维。可选的，所述填充层的材料为棉纤维。可选的，所述心电信号处理电路包括：微处理器、50Hz陷波滤波器、低通滤波器、前置放大器、模数转换电路和无线收发电路；所述微处理器分别与所述50Hz陷波滤波器、所述低通滤波器、所述前置放大器、所述模数转换电路和所述无线收发电路连接；所述微处理器用于控制所述人体心电信号依次经所述50Hz陷波滤波器、所述低通滤波器、所述前置放大器和所述模数转换电路处理，并将处理后的人体心电信号经所述无线收发电路发送至所述移动终端。可选的，所述镀银纤维的直径为0.08mm。可选的，所述导电织物是采用三维立体机织法织造而成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种非接触式心电信号检测系统。该系统包括：柔性织物电极端和移动终端；柔性织物电极端与移动终端无线连接；柔性织物电极端中的柔性织物电极由上向下依次包括耦合层、填充层和柔性电路层；耦合层由导电织物构成；柔性电路层是采用液态金属打印的方式在柔性基底上打印心电信号处理电路而成；柔性电路层与耦合层电连接；移动终端包括信号分类模块和显示装置。本专利技术能够避免传统心电检测系统存在的使用者佩戴不方便、导电膏易脱水导致所采集的心电信号质量下降等问题；以导电织物作为柔性织物电极的耦合层，不仅能够提高心电信号系统的柔软度，而且柔性织物电极更易与衣物结合和分离，能够提高心电信号的采集质量，还能够降低在心电检测过程中刚性电极给佩戴者带来的不适感；柔性织物电极由上向下依次包括耦合层、填充层和柔性电路层，柔性电路层是采用液态金属打印的方式在柔性基底上打印心电信号处理电路而成，实现了将心电信号采集电极同心电信号处理电路集成一体化，避免了传统导联电极和心电信号处理电路的冗杂度；通过无线的方式将心电信号传输到移动终端，并设置包括信号分类模块和显示装置的移动终端，不仅实现了对心电信号直观的监测和心律异常信息的显示，而且提高了检测精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种非接触式心电信号检测系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例非接触式心电信号检测系统中柔性织物电极端的结构图；图3为本专利技术具体实施例中导电织物的截面图；图4为本专利技术具体实施例中导电织物的组织结构图；图5为本专利技术具体实施例中导电织物表面电阻率测试原理图；图6为本专利技术具体实施例人体皮肤和电极界面等效电路图；图7为本专利技术具体实施例隔着不同厚度的棉质T恤测得的心电图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式心电信号检测系统，其特征在于，包括：柔性织物电极端和移动终端；所述柔性织物电极端与所述移动终端无线连接；所述柔性织物电极端包括柔性织物电极；所述柔性织物电极由上向下依次包括耦合层、填充层和柔性电路层；所述耦合层由导电织物构成，用于对人体心电信号进行非接触式拾取；所述填充层用于填充所述耦合层和所述柔性电路层之间的中空部分，并固定所述耦合层和所述柔性电路层；所述柔性电路层与所述耦合层电连接，用于获取所述耦合层拾取到的人体心电信号，并对所述人体心电信号进行处理，将处理后的人体心电信号无线发送至所述移动终端；所述柔性电路层是采用液态金属打印的方式在柔性基底上打印心电信号处理电路而成；所述移动终端包括信号分类模块和显示装置；所述信号分类模块与所述显示装置连接；所述信号分类模块用于对接收到的处理后的人体心电信号进行分类，得到分类结果；所述显示装置用于对所述分类结果进行显示；所述信号分类模块包括：预处理单元，用于对所述处理后的人体心电信号进行去噪处理，得到去噪后的心电信号；第一特征提取单元，用于采用波形形态特征提取算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到时域特征；第二特征提取单元，用于采用小波包分解算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到频域特征；第三特征提取单元，用于采用核独立成分分析算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到非线性特征；组合单元，用于将所述时域特征、所述频域特征和所述非线性特征进行组合，得到多域特征空间；分类单元，用于采用概率神经网络分类算法对所述多域特征空间进行训练分类，得到分类结果。...

【技术特征摘要】
1.一种非接触式心电信号检测系统，其特征在于，包括：柔性织物电极端和移动终端；所述柔性织物电极端与所述移动终端无线连接；所述柔性织物电极端包括柔性织物电极；所述柔性织物电极由上向下依次包括耦合层、填充层和柔性电路层；所述耦合层由导电织物构成，用于对人体心电信号进行非接触式拾取；所述填充层用于填充所述耦合层和所述柔性电路层之间的中空部分，并固定所述耦合层和所述柔性电路层；所述柔性电路层与所述耦合层电连接，用于获取所述耦合层拾取到的人体心电信号，并对所述人体心电信号进行处理，将处理后的人体心电信号无线发送至所述移动终端；所述柔性电路层是采用液态金属打印的方式在柔性基底上打印心电信号处理电路而成；所述移动终端包括信号分类模块和显示装置；所述信号分类模块与所述显示装置连接；所述信号分类模块用于对接收到的处理后的人体心电信号进行分类，得到分类结果；所述显示装置用于对所述分类结果进行显示；所述信号分类模块包括：预处理单元，用于对所述处理后的人体心电信号进行去噪处理，得到去噪后的心电信号；第一特征提取单元，用于采用波形形态特征提取算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到时域特征；第二特征提取单元，用于采用小波包分解算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到频域特征；第三特征提取单元，用于采用核独立成分分析算法对所述去噪后的心电信号进行特征提取，得到非线性特征；组合单元，用于将所述时域特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿强，魏小清，王禹寒，谢睿，孙世文，王蒙，王润洁，米海宁，丁文彬，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12