本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術領域，尤其涉及一種心電采集及分析系統(tǒng)。

背景技術：

心臟收縮引起的動作電位將電流從心臟傳播到整個人體，它一般比較微弱，頻率為0.05～100赫茲，倘若要采集這些心電信號，目前市場上的主要方法為，使用金屬或者鹽類電極接觸皮膚，從而感應不同部位的電勢，但此種方法采集到的電壓數(shù)值非常小，且存在于幅值較大的高頻噪聲中，又夾雜著與電極信號混頻的50Hz固有振蕩模式干擾和共模所有電極的共模電壓，相對于噪聲干擾，心電信號的強度是十分微弱的。除此之外，采集到的心電信號圖，若非專業(yè)醫(yī)務人員，很少有人能夠準確全面的讀出其中所包含的信息。對于有心臟監(jiān)測需求的使用者而言，他們并不能很好的獲取到心臟的實時信息，也就不能夠?qū)ψ陨淼男呐K健康狀況做出判斷。

公開號為CN102247139A的中國專利提出了一種遠程家庭心電監(jiān)護系統(tǒng)，包括家庭監(jiān)護終端、機頂盒和遠程監(jiān)護中心，通過ZigBee傳輸技術，但主要面向長距離組網(wǎng)，而且在目前的智能手機或常用移動終端設備上并不能夠預配ZigBee；公開號為CN101548886A的中國專利提出了基于藍牙2.0的心電監(jiān)護裝置，其采用藍牙2.0的傳輸技術，但是藍牙2.0的傳輸效率不高，功耗大，速度慢，在智能手機領域正被逐步淘汰；公開號為CN205163068U的中國專利提出一種由采集前端和顯示監(jiān)測模塊組成的實時心電監(jiān)護系統(tǒng)，其在ARM9上運行Linux操作系統(tǒng)，由單片機控制A/D轉(zhuǎn)換，通過串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM9芯片上，但是整個系統(tǒng)需要采用非常繁雜的線路，用戶需要時刻注意線路的連接狀況，十分地不便。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術的缺陷和問題，本發(fā)明提供一種心電采集及分析系統(tǒng)。

一種心電采集及分析系統(tǒng)，其包括：

信號采集放大模塊，用于采集心電信號；

數(shù)字處理模塊，用于對所述心電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換及降噪處理，獲得處理后心電信號；

信號輸出模塊，用于將所述處理后心電信號傳輸至手機客戶端，所述手機客戶端獲得心電數(shù)據(jù)；

分析顯示模塊，用于對所述心電數(shù)據(jù)進行分析，并顯示于所述手機客戶端的屏幕。

本發(fā)明一較佳實施方式中，所述信號采集放大模塊包括采集原始心電信號的貼片電極及對所述原始心電信號進行放大的放大器。

本發(fā)明一較佳實施方式中，所述數(shù)字處理模塊包括對所述心電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元及對所述心電信號進行降噪的數(shù)字濾波器。

本發(fā)明一較佳實施方式中，還包括保護接觸電極的人體皮膚和心臟不受高壓傷害的過壓保護器。

本發(fā)明一較佳實施方式中，所述信號輸出模塊為藍牙4.0傳輸模塊。

本發(fā)明一較佳實施方式中，所述心電采集及分析系統(tǒng)采用直流低電壓供電。

相對于現(xiàn)有技術，所述心電采集及分析系統(tǒng)中心電信號經(jīng)采集放大后，輸入至數(shù)字信號處理器中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字濾波，將模擬心電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并作濾波處理，并由數(shù)字信號處理器的串口輸出至數(shù)字隔離的數(shù)字信號輸入端，得到由數(shù)字接口電路的數(shù)字信號輸出端輸出的放大、降噪、隔離后的數(shù)字信號。整個采集模塊輕巧便攜，由于輸入的較高阻抗，噪聲干擾也較低。除此之外，由藍牙4.0傳輸模塊將采集到的心電信號傳輸?shù)绞謾C客戶端上，由客戶端進行分析處理，不需要由傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)線進行連接，且傳輸速度快，十分方便迅速。因此，通過所述心電采集及分析系統(tǒng)可以低成本、低功耗、低噪聲地提取心電信號并傳輸至智能手機客戶端上，進行分析處理，將直觀的心臟健康狀況反映給用戶。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一較佳實施例提供的心電采集及分析系統(tǒng)的示意圖；

圖2為圖1所示心電采集及分析系統(tǒng)中放大器的示意圖；

圖3為圖1所示心電采集及分析系統(tǒng)中數(shù)字處理模塊的示意圖；

圖4為圖1所示心電采集及分析系統(tǒng)中過壓保護器和數(shù)字濾波器的原理圖；

圖5為圖1所示心電采集及分析系統(tǒng)中信號輸出模塊的示意圖；

圖6為圖1所示心電采集及分析系統(tǒng)中手機客戶端的程序流程圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施方式。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參閱圖1，本發(fā)明一較佳實施例提供一種心電采集及分析系統(tǒng)100，其包括信號采集放大模塊10、數(shù)字處理模塊20、信號輸出模塊30及分析顯示模塊40；所述信號采集放大模塊10用于采集心電信號；所述數(shù)字處理模塊20用于對所述心電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換及降噪處理，獲得處理后心電信號；所述信號輸出模塊30用于將所述處理后心電信號傳輸至手機客戶端50，所述手機客戶端50獲得心電數(shù)據(jù)；所述分析顯示模塊40用于對所述心電數(shù)據(jù)進行分析，并顯示于所述手機客戶端50的屏幕。

本實施例中，所述信號采集放大模塊10包括采集原始心電信號的貼片電極11及對所述原始心電信號進行放大的放大器13。具體地，所述貼片電極11采集所述原始心電信號，并將所述原始心電信號傳輸至所述放大器13；所述放大器13對所述原始心電信號進行放大，并輸出放大的原始心電信號。可以理解的是，所述放大器13的輸入阻抗必須要足夠高，否則信號源阻抗的波動就不可能忽略不計，將會對測量造成不穩(wěn)定，當然，輸入阻抗也不能太高，否則引入的干擾會更多。

可以理解的是，所述貼片電極11，即采集電極可選擇不同導聯(lián)方式，本實施例中，仍采用AgCl貼片電極作為采集電極。

本實施例中，所述放大器13，即心電信號前端放大電路如圖2所示，包括雙通道運放芯片OPA2337、儀表運算放大器芯片AD8220以及輸入AD端口的電平抬升電路芯片AD8613。具體地，所選擇的各芯片均為低噪聲、低失調(diào)、高精度，以為精確采集信號提供保證。進一步地，右腿驅(qū)動電路也在其中，采用OP2177運放組成，電阻R4、R5、電容C6均為心電常用右腿驅(qū)動電路所需電阻。其中R4為500K，R5為900K，電容C6為68pf，電阻R7、R8均為24.9K。

本實施例中，所述數(shù)字處理模塊20包括對所述心電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元21及對所述心電信號進行降噪的數(shù)字濾波器23?？梢岳斫獾氖牵鰯?shù)字處理模塊20處理的所述心電信號為放大的原始心電信號。具體地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元21將含有噪聲的所述放大的原始心電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過所述數(shù)字濾波器23消除各階噪聲，得到降噪的心電數(shù)字信號。

請參閱圖3，本實施例中，所述數(shù)字處理模塊20選擇100腳封裝的STM32L103系列，其自帶12位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，且完全足夠支持8通道心電采集。STM32L的處理能力優(yōu)越，完全勝任數(shù)字濾波所需的MCU處理能力。STM32的12、13腳連接外部8M高頻晶振及R62、C68、C69；23～26腳、29～32腳作為采集信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端，14端接電阻R57，R58、電容C70組成復位鍵。94腳與電阻R59連接，37腳與電阻R60連接后接地，分別為BOOT口。6、59、75、100、28、11管腳接電源。10、27、49、74、99均接地。由程序選擇采樣頻率和波特率，模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，存至DMA寄存器中，81管腳進行輸出至藍牙通信模塊，即所述信號輸出模塊30的輸入端。

進一步地，所述心電采集及分析系統(tǒng)100還包括保護接觸電極的人體皮膚和心臟不受高壓傷害的過壓保護器60。具體地，所述過壓保護器60和所述數(shù)字濾波器23的原理圖如圖4所示。其中，MMBZ5239BS是一種齊納二極管，正相到同電壓為0.9V，反向擊穿電壓典型值為8.65V，反向擊穿電流為20mA。MMBZ5239BS可以用來限制電極上的最大電壓幅度，當胸導聯(lián)信號正向過壓，就會先擊穿右側(cè)的齊納二極管，保護接觸電極的人體皮膚和心臟不受高壓傷害，當電極反向過壓就會正向?qū)ǘ偷?.9V。

本實施例中，所述信號輸出模塊30為藍牙4.0傳輸模塊，所述處理后心電信號，即降噪的心電數(shù)字信號通過藍牙4.0傳輸模塊進行傳輸，并輸出至所述手機客戶端50，再由所述分析顯示模塊40對所述心電數(shù)據(jù)，即降噪的心電數(shù)字信號進行分析，并顯示于所述手機客戶端50的屏幕。

具體地，所述信號輸出模塊30，即藍牙4.0傳輸模塊為HJ-580X，尺寸僅為5*6.2mm，藍牙核心選擇功耗較低的DA14580，休眠下的電流僅為2uA，500ms的廣播間隙，最大電流僅為80uA左右，在不廣播的時候為2uA，10ms連接間隙，最大功耗僅僅280uA左右。退出休眠模式，全速工作后，平均電流小于1.3mA，原理圖如圖5所示。

所述信號輸出模塊30采集完成心電信號之后，將信號傳輸給手機客戶端60，手機客戶端60的程序流程圖如圖6所示，主線程分為三部分：繪圖子線程，藍牙收發(fā)數(shù)據(jù)子線程及心電數(shù)據(jù)處理子線程。

優(yōu)選地，所述心電采集及分析系統(tǒng)100采用直流低電壓供電。

相對于現(xiàn)有技術，所述心電采集及分析系統(tǒng)100中心電信號經(jīng)采集放大后，輸入至數(shù)字信號處理器中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字濾波，將模擬心電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并作濾波處理，并由數(shù)字信號處理器的串口輸出至數(shù)字隔離的數(shù)字信號輸入端，得到由數(shù)字接口電路的數(shù)字信號輸出端輸出的放大、降噪、隔離后的數(shù)字信號。整個采集模塊輕巧便攜，由于輸入的較高阻抗，噪聲干擾也較低。除此之外，由藍牙4.0傳輸模塊將采集到的心電信號傳輸?shù)绞謾C客戶端上，由客戶端進行分析處理，不需要由傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)線進行連接，且傳輸速度快，十分方便迅速。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。