[發(fā)明專利]一種用于測(cè)量呼吸和心跳的心電信號(hào)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310035195.2
• 申請(qǐng)日: 2023-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN116115234A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳潔;裘紅翠;黃旭庭;周文濤;嚴(yán)文杰;張中錦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/318
• 分類號(hào): A61B5/318;A61B5/0205;A61B5/053
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發(fā)明公開了一種用于測(cè)量呼吸和心跳的心電信號(hào)系統(tǒng)。主要由雙線圈柔性傳感器、鑒相電路、數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)電路、上位機(jī)處理方法構(gòu)成，雙線圈分別位于柔性基板的兩側(cè)，呈對(duì)稱分布，其中一個(gè)作為激勵(lì)線圈另一個(gè)作為感應(yīng)線圈。柔性基板可以選用柔性的聚酰亞胺(PI)板材，線圈為圓形平面螺旋線圈，采用印制電路板來制作傳感器線圈。鑒相電路相位檢測(cè)電路基于乘法器原理，采用模擬鑒相芯片實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)電路采用微處理器驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行信號(hào)采集，并將采集到的原始信號(hào)存儲(chǔ)在SD卡中。將原始信號(hào)數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，即可采用信號(hào)分解算法，分離出心跳和呼吸信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種用于測(cè)量呼吸和心跳的心電信號(hào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)中年輕人因突發(fā)性心臟疾病而導(dǎo)致的猝死的報(bào)導(dǎo)的增加，以及心肺疾病帶來的危害性的提升，國民對(duì)自身健康狀況，尤其心、腦、肺健康狀況的關(guān)注度不斷上升。心肺活動(dòng)的監(jiān)護(hù)在臨床和家庭監(jiān)護(hù)中具有極其重要的地位。現(xiàn)今臨床中常用的心肺活動(dòng)檢測(cè)方式主要包括使用貼片電極和其他接觸類傳感器，但是接觸式電極給患者帶來諸多不便，如電極材料過敏、限制日常活動(dòng)等問題。

最近幾年，非接觸檢測(cè)方式逐漸走進(jìn)人們的視野中，為臨床無創(chuàng)、長(zhǎng)期、便攜、連續(xù)檢測(cè)提供了新的解決方案。非接觸檢測(cè)主要包括光電容積描記法(Photoplethysmography,PPG)、生物雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)、紅外檢測(cè)技術(shù)以及電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)等。電磁感應(yīng)技術(shù)主要根據(jù)渦流檢測(cè)原理，能將生物組織電導(dǎo)率差異反饋到感生磁場(chǎng)中，通過分析感生磁場(chǎng)的相位、頻率、幅度等，得到生物組織的電特性，進(jìn)行處理后即可得到需要的生理信號(hào)，在生理信號(hào)檢測(cè)方面具有巨大的潛力。

早期，電磁感應(yīng)技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，比如渦流探傷、位移檢測(cè)等場(chǎng)合，在生理信號(hào)檢測(cè)方面最早應(yīng)用于生物組織電導(dǎo)率檢測(cè)。由于電磁感應(yīng)技術(shù)能夠克服骨屏蔽，目前大量應(yīng)用于腦腫瘤、腦出血以及腦水腫的研究。

作為磁電效應(yīng)的一個(gè)重要分支——電磁感應(yīng)效應(yīng)正是這個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，電磁感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于心肺信號(hào)檢測(cè)是一個(gè)新穎的領(lǐng)域，基于渦流效應(yīng)原理的電磁感應(yīng)技術(shù)正是非接觸測(cè)量方式之一，可以實(shí)現(xiàn)無接觸測(cè)量，適應(yīng)范圍廣泛，有著巨大的潛能。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提出了一種基于電磁感應(yīng)技術(shù)的心跳和呼吸信號(hào)檢測(cè)的系統(tǒng)，磁感應(yīng)相位移(MIPS)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)所得到的響應(yīng)信號(hào)和激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行分解，得到呼吸和心跳信號(hào)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種用于測(cè)量呼吸和心跳的心電信號(hào)系統(tǒng)包括雙線圈柔性傳感器、鑒相電路、數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)電路、上位機(jī)處理方法四個(gè)部分；其中，雙線圈柔性傳感器包括激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈；數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)電路包括數(shù)據(jù)采集電路、STM32主控電路、存儲(chǔ)電路；激勵(lì)信號(hào)首先輸入雙線圈柔性傳感器和鑒相電路，雙線圈柔性傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)也輸入到鑒相電路，鑒相電路輸出的相位差信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)電路，數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)電路的輸出信號(hào)輸入到上位機(jī)處理方法，由上位機(jī)處理方法得到相應(yīng)的心率和呼吸率。

其中，

所述雙線圈柔性傳感器采用雙線圈和基板構(gòu)成，雙線圈分別位于基板的兩側(cè)，線圈為圓形平面螺旋線圈，參數(shù)都相同，呈對(duì)稱分布，基板可以選用柔性的聚酰亞胺PI板材或者硬質(zhì)的基板。

所述鑒相電路采用模擬鑒相芯片實(shí)現(xiàn)。

所述模擬鑒相芯片的型號(hào)為AD8302。

所述數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)電路采用微處理器驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行信號(hào)采集，并將采集到的原始信號(hào)存儲(chǔ)在SD卡中，微處理器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集和保存。

所述微處理器采用處理器STM32F103實(shí)現(xiàn)。

所述上位機(jī)處理方法將原始信號(hào)數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，采用信號(hào)分解方法，分離出心跳和呼吸信號(hào)；

具體包括：