本實(shí)用新型涉及智能可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種心搏監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)代社會中，由于科學(xué)技術(shù)與社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對保障健康的要求也逐漸變高并且越來越強(qiáng)調(diào)醫(yī)療實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，為了滿足這一需求，各式各樣的便攜醫(yī)療設(shè)備紛紛進(jìn)入人們的視線。在這些智能醫(yī)療設(shè)備中，大多數(shù)設(shè)備共有的缺陷是較差的攜帶性和空間限制性，沒有給用戶帶來較好的體驗(yàn)，部分設(shè)備由于較大的體積和重量，用戶無法將設(shè)備隨身攜帶，所以用戶只能在某一固定地點(diǎn)花費(fèi)一定時(shí)間來完成測量。

在早期醫(yī)療界中，由于心臟病的高死亡率，對ECG心電信號的精準(zhǔn)鑒別顯得尤為重要。與傳統(tǒng)的生理特征信號不同的是ECG信號具有無創(chuàng)傷、反應(yīng)信息多等優(yōu)勢，這也是ECG信號在心臟疾病監(jiān)測中有著大量運(yùn)用的原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷，本實(shí)用新型提供了一種心搏監(jiān)測裝置，其目的在于對人體進(jìn)行健康監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)疾病時(shí)，本實(shí)用新型裝置發(fā)出警告提示，提醒用戶注意休息或及時(shí)治療。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型提供了一種心搏監(jiān)測裝置，配置于一衣物，其特征在于，包括：

一心電信號采集單元，設(shè)置在衣物前部內(nèi)側(cè)，用于采集人體ECG信號；

一小型智能終端設(shè)備，包括數(shù)據(jù)處理模塊和輸出模塊，所述小型智能終端設(shè)備設(shè)置在衣物外側(cè)，

所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對所述心電信號采集單元采集的ECG信號進(jìn)行分類操作、同時(shí)將進(jìn)行分類操作處理后的ECG信號數(shù)據(jù)傳輸至輸出模塊；

所述輸出模塊用于輸出所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的ECG信號數(shù)據(jù)；

所述心電信號采集單元和所述小型智能終端設(shè)備電連接。

優(yōu)選地，所述小型智能終端設(shè)備還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于所述存儲數(shù)據(jù)處理模塊處理后輸出的ECG信號數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述小型智能終端設(shè)備還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的ECG信號數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述小型智能終端設(shè)備還包括數(shù)據(jù)顯示模塊，用于直接顯示所述輸出模塊輸出的所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的ECG信號數(shù)據(jù)或直接調(diào)用所述存儲模塊存儲的ECG信號數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述小型智能終端設(shè)備還包括無線通信模塊，用于將所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的ECG信號數(shù)據(jù)或所述數(shù)據(jù)存儲模塊存儲的ECG信號數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)絺€(gè)人移動設(shè)備，如手機(jī)或者云端。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括異常心搏鑒別模塊，所述異常心搏鑒別模塊用于鑒別所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后輸出的ECG信號數(shù)據(jù)是否正常。

優(yōu)選地，所述小型智能終端設(shè)備還包括提示模塊，用于對突發(fā)疾病情況的應(yīng)急處理，當(dāng)所述異常心搏鑒別模塊分析得出ECG信號數(shù)據(jù)非正常時(shí)，會通過聲音提示用戶，并且通過無線通信模塊發(fā)送提醒消息至個(gè)人移動設(shè)備。

優(yōu)選地，所述心電信號采集單元包括接口單元和多個(gè)電極，所述電極設(shè)置在衣物內(nèi)側(cè)，接口單元設(shè)置在衣物外側(cè)，所述電極和所述接口單元之間通過導(dǎo)電纖維連接。

優(yōu)選地，所述接口單元為多個(gè)按扣，所述按扣包括母扣和公扣，所述母扣設(shè)置在衣物上，所述公扣設(shè)置在所述小型智能終端設(shè)備上，所述母扣和公扣相配合。

優(yōu)選地，所述電極，接口單元和導(dǎo)電纖維都覆蓋了一層柔性材料。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，通過與衣服相結(jié)合的心搏監(jiān)測裝置，再加以個(gè)人移動設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對人體健康的監(jiān)護(hù)，當(dāng)用戶出現(xiàn)突發(fā)疾病癥狀，本實(shí)用新型裝置會發(fā)出警告提示，提醒用戶注意休息或及時(shí)治療。在不干擾用戶日常生活的前提下，起到精確測量、實(shí)時(shí)健康監(jiān)測等作用。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例中所述的心搏監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)施例中所述小型智能終端設(shè)備正面示意圖；

圖3為本實(shí)施例中所述小型智能終端設(shè)備背面示意圖；

圖4為本實(shí)施例中所述小型智能終端設(shè)備模塊圖；

圖5為本實(shí)施例中小波變換處理流程圖；

符號說明：

101-衣服，102、103-導(dǎo)電纖維，104-第一電極，105-第二電極，106-小型智能終端設(shè)備，107-第一按扣，108-第二按扣；202-液晶顯示屏，203-開關(guān)，204-USB充電插口，205-揚(yáng)聲器，402-數(shù)據(jù)處理模塊，403-數(shù)據(jù)存儲模塊，404-提示模塊，405-無線通信模塊，406-數(shù)據(jù)顯示模塊，407-電源模塊，408-個(gè)人手機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的心搏監(jiān)測裝置由衣服本身101，導(dǎo)電纖維102、103，第一電極104，第二電極105，小型智能終端設(shè)備106，按扣107、108組成。

其中，衣服101由緊身紡織面料組成，屬于貼身衣物，可以滿足用戶對舒適度的要求。導(dǎo)電纖維102、103采用柔性紡織導(dǎo)線，由普通纖維和超細(xì)不銹鋼纖維結(jié)合而成，導(dǎo)電且可水洗，第一電極104，第二電極105采用紡織干電極，當(dāng)然也可以在導(dǎo)電纖維和電極上覆蓋柔性材料，以滿足穿著舒適可西洗要求。第一電極104，第二電極105分別通過導(dǎo)電纖維102、103與按扣107,108連接，按扣一般分母扣和公扣，母扣安裝在衣服上，公扣安裝在小型智能終端設(shè)備106上，小型智能終端設(shè)備106剛好通過公扣與母扣相配合，扣裝在衣服上，拆卸安裝極為方便。導(dǎo)電纖維102、103縫合在智慧衣內(nèi)側(cè)，用戶不會察覺到導(dǎo)電纖維102、103的存在。第一電極104，第二電極105用于采集用戶的ECG信號，分別位于衣服內(nèi)部胸腔左右兩側(cè)，縫合在衣服101內(nèi)側(cè)，由于體積較小并且重量較輕，不會對穿戴者造成重量上的負(fù)擔(dān)。

小型智能終端設(shè)備106具體結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，小型智能終端設(shè)備201正面有一液晶顯示屏202用于顯示ECG信號波形或提示文字，下方有小型揚(yáng)聲器205，可以發(fā)出提示音來提醒用戶。小型智能終端設(shè)備側(cè)面有控制整個(gè)終端的開關(guān)203，通過滑動可控制終端的開或關(guān)，小型智能終端設(shè)備底面有一個(gè)USB充電插口204，可以通過此插口為終端進(jìn)行充電，或直接安裝電池為小型智能終端設(shè)備供電。

如圖4所示，本實(shí)施例提供的小型智能終端模塊401包括數(shù)據(jù)處理模塊402，數(shù)據(jù)存儲模塊403，提示模塊404，無線通信模塊405，數(shù)據(jù)顯示模塊406，電源模塊407。數(shù)據(jù)處理模塊402，用于接收采集到的人體ECG信號，并進(jìn)行信號去噪、特征提取、分類等一系列操作，得到處理后的ECG信號，數(shù)據(jù)處理模塊402將處理后的ECG信號發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示模塊406，可以實(shí)時(shí)顯示用戶心電信號的波形，在用戶處于疾病的情況下會顯示“需要休息”或“SOS”等字樣。當(dāng)用戶沒有及時(shí)查看顯示模塊406顯示的信息時(shí)，為了方便用戶后續(xù)查看，在小型智能終端設(shè)備106在增加一數(shù)據(jù)存儲模塊403，用于存儲數(shù)據(jù)處理模塊402處理后輸出的ECG信號數(shù)據(jù)，方便用戶后續(xù)查看。同時(shí)為了方便用戶在移動端也能查看到自身心電狀況，在小型智能終端設(shè)備106在增加一無線通信模塊405，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲模塊403存儲的ECG信號數(shù)據(jù)量累積到一定大小時(shí),數(shù)據(jù)存儲模塊403將所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至無線通信模塊405發(fā)送至個(gè)人手機(jī)408，還可以是其他個(gè)人移動設(shè)備，如云端、個(gè)人手機(jī)408，這些都可用于保存用戶健康記錄或在用戶患病時(shí)進(jìn)行呼救、聯(lián)系家屬。手機(jī)中安裝有本套設(shè)備配套APP，在接收到小型智能終端的消息時(shí)，會進(jìn)行一系列的反饋操作，例如：手機(jī)推送“您需要休息”字樣提示語或疾病突發(fā)時(shí)發(fā)送求救短信至用戶家屬和醫(yī)生。無線通信模塊405主要采用藍(lán)牙技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低功耗短距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

有些用戶其實(shí)并不清楚輸出的ECG信號數(shù)據(jù)是否正常，為了讓普通用戶都能夠很清楚的了解自身身體狀況，數(shù)據(jù)存儲模塊403還設(shè)置了一異常心搏鑒別模塊，該模塊能夠鑒別數(shù)據(jù)處理模塊處理后輸出的ECG信號數(shù)據(jù)是否正常，同時(shí)很清楚的顯示出來，為了能夠及時(shí)提醒用戶，在小型智能終端設(shè)備上再設(shè)置一提示模塊404，提示模塊404接收到異常心搏鑒別模塊傳來的ECG信號數(shù)據(jù)，若異常心搏鑒別模塊傳來的ECG信號數(shù)據(jù)結(jié)果為健康，則將ECG信號數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)顯示模塊406；若從異常心搏鑒別模塊傳來的檢測結(jié)果為心臟輕微疾病，則會發(fā)出提示音，引起用戶注意，告知用戶需要盡快進(jìn)行休息和治療，并調(diào)用數(shù)據(jù)顯示模塊406在小型智能終端設(shè)備106的顯示屏上顯示需要休息等字樣，還會調(diào)用無線通信模塊405發(fā)送消息至個(gè)人手機(jī)408，在相應(yīng)手機(jī)APP端顯示需要休息字樣；若從異常心搏鑒別模塊傳來的檢測結(jié)果為突發(fā)疾病，提示模塊404則會發(fā)出連續(xù)響亮的警報(bào)聲，以免用戶暈倒而無法呼救，調(diào)用數(shù)據(jù)顯示模塊406在小型智能終端設(shè)備106的顯示屏上顯示SOS等求救字樣，調(diào)用無線通信模塊405，通過個(gè)人手機(jī)配套APP發(fā)送求救信息給主治醫(yī)生或用戶的家人，求救信息中包括用戶的所在地，方便及時(shí)的救助；用戶近十分鐘的心電圖，提供給醫(yī)生提前了解病人疾病情況，從而及時(shí)進(jìn)行救治。電源模塊407對小型智能終端設(shè)備進(jìn)行供電，并且提供為小型智能終端充電的功能。

本實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)處理模塊402，采用了一種異常心搏的檢測算法，具體模塊包括ECG信號提取與預(yù)處理模塊；ECG信號提取與預(yù)處理模塊；ECG信號特征提取模塊；特征向量標(biāo)準(zhǔn)化模塊；異常心搏鑒別模塊。

其中，ECG信號提取與預(yù)處理模塊用于對獲取的ECG信號數(shù)據(jù)進(jìn)行濾除高頻噪聲和去除基線漂移的工作，具體包括：采集ECG信號數(shù)據(jù)，通過用戶穿戴智慧衣獲取一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的ECG信號并存儲在數(shù)據(jù)文件中；數(shù)據(jù)濾波處理，采集的數(shù)據(jù)中包含各種噪聲，對最后的分析結(jié)果會有一定的干擾，因此，濾波并去除噪聲是首先要進(jìn)行的操作；本實(shí)施例中濾波過程主要包括如下幾方面：1.使用濾波器處理信號消除高頻噪聲；2.消除基線漂移，主要對低頻信號進(jìn)行處理。經(jīng)過以上步驟處理，可以有效地達(dá)到消除噪聲和基線漂移現(xiàn)象的目的。

ECG信號小波變換處理模塊，具體包括：將信號經(jīng)過二級離散小波變換得到子波段，見圖5。經(jīng)過預(yù)處理后的ECG信號x(n)通過高頻濾波器g(n)和低頻濾波器h(n)組成的迭代濾波器組。對濾波后的信號進(jìn)行下抽樣。下抽樣的特性解決了如何選擇尺度函數(shù)頻率寬度的問題。我們每次迭代濾波器，下一級的抽樣點(diǎn)的數(shù)量都會減半。經(jīng)過迭代濾波器組的一級處理，可以得到細(xì)節(jié)波段D1和平均波段A1，分別對應(yīng)著信號的高頻波段和低頻波段。再將平均波段A1經(jīng)過迭代濾波器的二級處理可以得到細(xì)節(jié)波段D2和平均波段A2。D1,D2,A2三個(gè)信號即為獲取的子波段。

ECG信號特征提取模塊。經(jīng)過二級迭代濾波器的處理后，會得到不同子波段D1，D2，A2，其中包含部分重要特征。具體包括：

1)原始信號中交流能量，部分波段中的信號方差代表了波段中的平均交流能量，對于樣本N中的離散時(shí)間信號x，樣本方差被定義為：

是信號的樣本均值，使用離散信號的方差作為本方法的第一個(gè)特征值。

2)各子波的小波系數(shù)的交流能量，提取各子波的小波系數(shù)作為第二個(gè)特征值，即D1，D2，A2中的小波系數(shù)。

3)各子波自動校正函數(shù)的小波函數(shù)的交流能量。

自動校正函數(shù)作為測量信號x(n)與它臨近信號的相似性和一致性的方法，作為本方法中需要提取的第二個(gè)特征值。假設(shè)x(n)是有N個(gè)采樣點(diǎn)的波段，自動校正函數(shù)可以被表示為：

公式中l(wèi)是代表的為時(shí)間標(biāo)注，對子波段中的采樣點(diǎn)進(jìn)行該種處理，得到一致性計(jì)算結(jié)果。通過測量自動校正函數(shù)中的平均交流能量來計(jì)算各子波段的相似性。對子波段D1，D2，A2進(jìn)行此類處理，分別提取特征值。

4)各子波小波系數(shù)的最大值與最小值的比例系數(shù)。

離散信號x(n)的相對振幅被定義為：

min(x(n))/max(x(n))

該特征代表了信號在形態(tài)學(xué)上的特征，本方法中將它作為第三個(gè)特征值。對每個(gè)子波D1，D2，A2進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，求得特征值。

5)ECG信號中的瞬時(shí)RR間隔。

某些有關(guān)ECG心律失常的疾病，例如APB(房顫)和PVC(陣發(fā)性室性心動過速)，與過早心跳相關(guān)，表現(xiàn)的結(jié)果為與其他正常ECG信號相比有短的RR間隔。RR間隔的變化在描繪心律失調(diào)的特征時(shí)有很重要的作用，所以我們將RR間隔作為第四個(gè)特征。RR間隔位置檢測。為提取第四個(gè)特征，需檢測出波形中R波峰位置，連續(xù)兩個(gè)R波峰之間的波形即為RR間隔。對當(dāng)前ECG信號，計(jì)算當(dāng)前R波峰的位置與下一個(gè)相鄰的R波峰的位置之間的波形作為RR間隔。

特征向量標(biāo)準(zhǔn)化模塊。由于不同特征的數(shù)量有著極大的區(qū)別，所以我們需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的過程將特征統(tǒng)一在同一數(shù)量級上。標(biāo)準(zhǔn)化公式如下：

x_ij代表第i個(gè)特征向量中第j個(gè)特征。x_jmax代表第j類特征中取值最大的數(shù)據(jù)，x_jmin代表第j類特征中取值最小的數(shù)據(jù)。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后，特征值都位于[0,1]的區(qū)間內(nèi)，降低了運(yùn)算量并方便之后的分類算法。

異常心搏鑒別模塊：

本方法采用了MIT-BIH心律失常數(shù)據(jù)庫(MIT-BIH arrhythmia Database,MITDB)中的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，根據(jù)不同的特征，劃分出了8種不同的類別，分別是：正常心跳、左束支傳導(dǎo)阻滯、右束支傳導(dǎo)阻滯、房性早搏、心室早期收縮、心室與正常搏動的融合、心室顫動波、起搏心跳、起搏心跳和正常心跳的融合。在鑒別過程中使用了支持向量機(jī)的方法，將測試樣本與訓(xùn)練樣本一起作為輸入，支持向量機(jī)會根據(jù)樣本不同的特征向量對其進(jìn)行歸類。根據(jù)支持向量機(jī)給出的分類結(jié)果，來判別用戶是否處于健康狀態(tài)。最終，算法得出鑒別結(jié)果。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。