[发明专利]一种便携式心电图和心震图联合采集系统及数据处理方法

说明书

本发明公开一种便携式心电图和心震图联合采集系统及数据处理方法，通过心电与心震信号采集单元实现对人体心脏电信号与机械振动信号的长期同步采集，在经过信号的前端处理后，通过信号传输模块传输至数据处理模块，经处理后的心电信号与心震信号能够为人体心脏的电‑机械偶联关系的分析提供依据，更有利于进行对心脏健康状况的评估。心电信号采集单元采用具有超高输入阻抗的电容耦合电极，心震信号采集单元采用MEMS加速度传感器，使用时无需直接接触人体，并且采集信号具有准确性；采用心电图和心震图联合采集智能服装，增强舒适性，能够实现对心电信号与心震信号的长期便携式采集；信号传输采用无线蓝牙传输单元，拓宽了心脏健康监护的应用场景。

技术领域

本发明属于便携式心脏健康监护领域，具体涉及一种心电图和心震图联合采集系统及数据处理方法。

背景技术

心血管病是威胁我国人民健康的“头号杀手”。随着我国人口老龄化程度不断加剧，我国的心血管疾病流行愈发明显。与此同时，随着社会经济的不断发展，城镇化进程的加速使国民的生活节奏与饮食习惯发生了变化，随之而来的是国民的不健康生活方式愈发突出，一些心血管疾病的危险因素加速了我国心血管病的发病率的增长趋势。我国现有的患心血管疾病的人数高达3.3亿，约占全国人口的23％，与此同时，心血管疾病的死亡率始终高居首位，且上升趋势较为明显。

目前临床上最常使用的心血管疾病的诊断方式包括超声心动图以及心电图等，由于这些检测设备大多体积较大，且使用较为复杂，要完成对心脏健康状况的评估需要患者前往医院进行相应的检查。然而我国目前面临着优质医疗资源总数不足、城乡差异明显、有效利用率较小的问题，加之新冠肺炎疫情的不断反复，使患者出入医院的流程更加复杂，大量心血管疾病患者前往医院进行定期检查必将会给医院及个人带来更多负担。

为适应未来远程医疗、智慧医疗、分布式医疗等新型医疗模式，便携式的智能心脏健康监护设备得到了人们的关注。然而目前的便携式心脏健康监护设备往往仅对心电进行采集，而心脏活动具有电-机械耦合特性，心脏的机械振动信号对于心脏健康状况评估同样具有重要意义，仅仅依靠采集的心电信号所能够获取的心脏生理参数有限，同时也存在易误诊的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种便携式心电图和心震图联合采集系统及数据处理方法，旨在解决现有技术中不能通过便携式设备同时采集心脏电信号与机械振动信号以完成心脏健康监护的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种便携式心电图和心震图联合采集系统，包括信号采集模块、信号传输模块以及数据处理模块，其中信号采集模块包括心电信号采集单元、心震信号采集单元，分别与心电信号采集单元和心震信号采集单元连接的心电信号前端处理单元和心震信号前端处理单元；信号传输模块包括与心电信号前端处理单元和心震信号前端处理单元连接的微控制单元(MCU)以及与微控制单元连接的与蓝牙传输单元；数据处理模块包括与蓝牙传输单元连接的PC端，心电信号与心震信号分别由心电信号采集单元与心震信号采集单元提取，并分别由心电信号前端处理单元与心震信号前端处理单元进行前端处理，随后由微控制单元进行A/D转换，通过蓝牙传输单元同步传输至PC端，PC端将实现对信号数据的进一步处理。

进一步的，所述心电信号采集单元采用电容耦合电极，利用电容耦合原理实现心电信号的非接触式采集，心电信号采集单元包括电容耦合电极层与具有超高输入阻抗的非接触缓冲电路，其中非接触缓冲电路为基于仪表运放设计的交流自举电路，非接触缓冲电路的阻抗在心电信号的有效信息集中频率范围内达到25GΩ及以上，电容耦合电极层包括两个平行设置的心电采集PCB板以及设置于两个心电采集PCB板之间的耦合电极，耦合电极外圈为与其间隔设置的同心屏蔽环，其中一个心电采集PCB板的一侧设有非接触缓冲电路及心电信号前端处理单元，同时设有作为耦合电极信号地的敷铜层，心电信号采集的方式为胸导联，采用八通道信号采集，使用八个电容耦合电极与一个参考电极，同时采集多路并联的心电模拟信号。