姿態(tài)信息采集設備的制造方法
【專利摘要】本公開提供了一種姿態(tài)信息采集設備，包括：ECG元件；以及固定安裝在ECG元件上的姿態(tài)感測單元，所述姿態(tài)感測單元感測ECG元件的方向并將方向信息輸出到與所述姿態(tài)信息采集設備進行通訊的客戶端。所述ECG元件包括兩個或者三個電極片。
【專利說明】
姿態(tài)信息采集設備
技術領域
[0001]本公開涉及一種姿態(tài)信息采集設備，尤其涉及一種集成有姿態(tài)感測單元的ECG信息采集設備。【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的提高，人們越來越注重自己的身體健康狀況，即使在沒有任何身體不適的情況下，人們也希望能夠了解自己的身體狀況，以便基于日常的身體狀況的細微變化，采取適當?shù)念A防措施。尤其是在目前各種心臟病高發(fā)的情況下，人們希望能夠通過心電圖儀器實時測量自己的心臟狀況，了解心臟的健康程度，由此及早發(fā)現(xiàn)心臟問題，避免心臟病等突發(fā)情況導致的意外事件。
[0003]因此，人們希望擁有一種可靠的無線智能醫(yī)用ECG記錄及分析設備來實現(xiàn)對自己心臟功能的實時監(jiān)控。目前看來，大部分現(xiàn)有的ECG記錄設備都有分立的電極導線，這些電極導線的運動會產(chǎn)生噪音以及偽信號。這種設備對于患者的日常行動而言也是不便的。為此，現(xiàn)在一些廠商提供了一種可穿戴便攜式醫(yī)療裝置。該便攜式醫(yī)療裝置可以由用戶穿戴著隨意移動而活動區(qū)域不受限制。該便攜式醫(yī)療裝置從身體表面的電極獲取用戶的ECG信號。但是，這種現(xiàn)有的兩電極的單導聯(lián)便攜式ECG設備在獲取ECG信號時，其電噪聲或電極從身體表面的脫落經(jīng)常會降低ECG信號的品質。這種電噪聲通常由于用戶的過度運動造成，也可能由于將電極固定在用戶身上附屬部件在用戶身體上的微小滑動引起。有時候可能由于皮膚過于干燥會導致這種電噪聲。
[0004]—些單導聯(lián)便攜式ECG記錄儀器，其ECG信號采集電極多位兩電極形式(雙極導聯(lián))，即，兩電極之一為是和描記器負端相連的電極，其電位始終保持零電位，就成為所謂的 “無關電極”，而另一個測量電極則放在體表某一測量點，作為“探查電極”，這種測量方法叫做單極導聯(lián)。常見的便攜式ECG檢測設備采用單極胸導聯(lián)方式，將一個測量電極固定為零電位(中心電端法)，把中心電端和心電描記器的負端相連，成為無關電極，而另一個電極和描記器正端相連，作為探查電極，可放在胸壁的不同電位部位，從而記錄出心電變化的圖像。 這種便攜式ECG設備使用紐扣電池長期工作時要求較低的功耗，但是攜式ECG設備需要持續(xù)工作，因此耗電較高。更需要注意的是，由于要求這種ECG設備具有便攜性，因此往往需要盡量壓縮其體積，使得兩個電極片之間的距離盡可能縮小。通常兩個電極片之間的ECG信號強度與電極片之間的距離成反比，如果這種兩電極之間的距離太遠則采集末端由于人體的運動很容易與人體皮膚分離而脫落，而太近則導致所采集的ECG信號微弱，更易于受到電噪聲的影響。因此，為了良好檢測比常規(guī)監(jiān)護儀更微弱的信號，需要通過提高放大倍數(shù)與選用噪聲更低的元器件，這會增加便攜ECG設備的成本。
[0005]此外，盡管便攜式ECG信息采集設備為用戶帶來了一些便利，但是，在一些用戶可能存在某些心臟疾病的情況下，佩戴便攜式ECG信號采集設備時可能處于監(jiān)控范圍之外，當這些用戶可能由于心臟疾病突發(fā)導致跌倒時可能會由于不能獲得及時救治導致悲劇發(fā)生。 因此，人們希望這些ECG信息采集設備不僅能夠提供準確的ECG信息的實時監(jiān)控，也能夠在用戶跌倒時提供實時檢測并提供給緊密聯(lián)系人。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了提供一種穩(wěn)定而又能降低電噪聲以及成本的ECG信息記錄設備，本公開提供了一種姿態(tài)信息采集設備，包括:ECG元件；以及固定安裝在ECG元件上的姿態(tài)感測單元，所述姿態(tài)感測單元感測ECG元件的方向并將方向信息輸出到與所述姿態(tài)信息采集設備進行通訊的客戶端。所述ECG元件包括兩個或者三個電極片。
[0007]根據(jù)本公開信息采集設備，所述ECG元件包括兩個或者三個電極片。所述ECG原件可以位于一個柔性基片。
[0008]根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備，在ECG元件包含三個電極時，所述三個電極之一為驅動電極，而另外兩個電極構成一組差分電極。所述柔性基片為一印刷電路板，在該印刷電路板上嵌入有一些電子元件，從而構成處理器，通過布置在所述每個支腿中的信號線與所述對應的電極片電連接，由此，獲取來自每個電極片的電信號，并處理所獲取的電信號從而形成輸出信號。所述處理器包括前端電路，所述差分電極的信號好直接被輸入到所述前端電路中的儀表放大器，由此放大所述差分電極輸入的信號的代數(shù)和。
[0009]根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備，還包括:存儲器，用于存儲從所述處理器輸出的輸出信號。所述柔性基片為一種柔性片狀支架，其在電極被貼合到人體表面是能夠與人體的身體表面相吻合。
[0010]根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備還包括電源，其為處理器提供電力。根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備還包括無線通訊接口，所述處理器通過其將所處理過的信號無線傳輸給一個信號接收裝置。此外，所述三個支腿的末端形成任意三角形。并且，所述電極片的底面上有粘附到人體表面的導電膠。進一步，所述支腿的末端集成有鈕扣插件，所述鈕扣插件與所述電極相配合。
[0011]綜上，根據(jù)本公開的信息采集設備，可方便而準確人體ECG與體姿信息，對部分人體突發(fā)情況，如運動、睡眠、日常動作、跌倒，能夠可靠預警，甚至可以進行姿態(tài)糾正?！靖綀D說明】
[0012]此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。
[0013]圖1A-1C所示的是根據(jù)本公開的信息采集裝置的示意圖。
[0014]圖2所示的是根據(jù)本公開的電極片的連接結構的局部剖視圖。
[0015]圖3所示的是根據(jù)本公開的實施例的姿態(tài)信息采集設備的電路示意圖。
[0016]圖4A和4B所示的是根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備使用狀態(tài)的示意圖。[〇〇17]圖5A所示的是常規(guī)ECG姿態(tài)信息采集設備在用戶步行狀態(tài)下所采集的ECG信號示意圖。以及
[0018]圖5B所示的是根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備在用戶步行狀態(tài)下所采集的ECG信號的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0019]這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
[0020]在本公開使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本開。在本公開和所附權利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應當理解，本文中使用的術語“和/或”是指并包含一個或多個相關聯(lián)的列出項目的任何或所有可能組合。
[0021]應當理解，盡管在本公開可能采用術語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應限于這些術語。這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本公開范圍的情況下，第一電極也可以被稱為第二電極，類似地，第二電極也可以被稱為第一電極。取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當…… 時”或“響應于確定”。
[0022]為了使本領域技術人員更好地理解本公開，下面結合附圖和【具體實施方式】對本公開作進一步詳細說明。
[0023]圖1A-1C所示的是根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備的示意圖。如圖1A所示，根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備1〇〇包括柔性基片110,該柔性基片包括三個支腿120。盡管在本公開中以三個支腿作為實例進行描述，但是該支架也可以只包括兩個支腿，或者可以包括4個或5個支腿。該姿態(tài)信息采集設備100還包括安裝在每個支腿120上的電極片130以及安裝在柔性基片其它位置的姿態(tài)感測單元150。當有4個或5個支腿時，只需要在其中2個或3個支腿上安裝電極片，其它未安裝電極的支腿可以起到平衡和穩(wěn)定支架貼附在人體表面的作用。 盡管在所示的附圖中柔性基片顯示為一種三個支腿結構，但是根據(jù)需要也可以直接采用整體片狀結構，例如圓形、橢圓、方形等結構，而電極片可以安裝在該片狀結構的不同方向。本公開之所以在實例中采用支腿結構，其目的是為了節(jié)省支架的材料以及減輕支架的重量。 根據(jù)本公開，支架采用片狀結構也能實現(xiàn)本公開的技術的目的。
[0024]所述柔性基片110為硅膠、熱塑性彈性體或硅樹脂等材料構成，使得將設備緊貼身體曲線更加容易，由此使得電極的布置更加靈活。在該柔性基片的主要部分，例如三個支腿 120的相交的中心位置植入有印刷電路板(PCB)，或者該柔性基片110本身就是印刷電路板。 該印刷電路板中包含有后面將描述的處理器1105,該處理器包含有用于接收來自各個電極 130的電信號的前端電路1110、微型控制器M⑶1120、電源管理單元1130以及電源1140,這將在后面詳細描述。[〇〇25]這種三電極的ECG信息記錄設備的電極采用三點布局，通常該三個電極成正三角形排列，能夠使胸貼受力均衡，便于長時間佩戴，有效地提供了一種穩(wěn)定方式，因此有效地減小了電極片從用戶體表脫落的可能性。傳統(tǒng)信息采集裝置的輸入電阻由導聯(lián)脫落檢測電路的拉偏電阻決定，通常為10M，當運動時，皮膚與電極片的接觸電阻出現(xiàn)波動，波動的接觸電阻在通路上是與拉偏電阻串聯(lián)的，從而產(chǎn)生了足以影響ECG信號的干擾信號，因此傳統(tǒng)信息采集裝置通過提高輸入電阻來降低信息采集裝置對用戶運動的敏感度。在根據(jù)本公開的三電極片中，導聯(lián)脫落電路中有兩個將差分紐扣拉偏的電阻，增大拉片電阻即降低拉片電流，ECG電路的輸入阻抗主要由拉片電阻與運放輸入阻抗構成，由于運放輸入阻抗很大，因此ECG電路的輸入阻抗主要由拉片電阻的阻值決定，因此增大拉片電阻的阻值即增加了輸入阻抗。由此，實現(xiàn)了通過增大導聯(lián)脫落拉偏電阻來降低運動敏感度的目的。即，可以提高姿態(tài)信息采集設備的輸入電阻，即提高ECG采集電路的輸入電阻，從而降低姿態(tài)信息采集設備對用戶運動的敏感度。
[0026]與通常的便攜式姿態(tài)信息采集設備需要電極導線不同，根據(jù)本公開的實施例中的電極130與處理器1105間的連接信號線嵌入了柔性基片110內(nèi)。根據(jù)本公開姿態(tài)信息采集設備有效地縮短了連接信號線的長度從而完全不需要考慮電極導線的相對用戶體表的運動。 這種結構同時消除了或最小化了連接信號線與電極片130的相對運動。由于在信號采集設備中沒有運動導體，因此，可以消除導聯(lián)導線以及電極的運動而產(chǎn)生的、會導致所采集的信號(例如ECG信號)中的大幅值尖峰、各種噪聲以及模糊跟蹤的運動噪聲。一些運動噪聲與 ECG信號的頻率區(qū)間相同并因此很難通過電子濾波器或算法消除。由于運動噪聲在動態(tài)監(jiān)測及記錄系統(tǒng)中是非常普遍的，因此，消除或最小化運動噪聲是非常有益的。與傳統(tǒng)的ECG 姿態(tài)信息采集設備相比，根據(jù)本公開的實施例中提供的一體化配置能夠輸出優(yōu)良的ECG信號。
[0027]由于信息采集設備中集成了姿態(tài)感測單元，因此，在貼裝ECG元件時，姿態(tài)感測單元可用來引導用戶正確貼裝ECG元件。而且，由于姿態(tài)感測單元與ECG元件之間的固定位置關系以及ECG元件一旦被貼裝之后與用戶之間的固定位置關系，用戶可以通過姿態(tài)感測單元所輸出的信號判斷佩戴該ECG元件的用戶的是處于站立還是臥躺狀態(tài)，也就是說可以判斷用戶是否跌倒。此外，也可以根據(jù)姿態(tài)感測單元所輸出的信息的周期性變化，判斷用戶是否處于跑步狀態(tài)。[〇〇28]根據(jù)本公開的實施例，每個姿態(tài)信息采集設備具有三個ECG電極130。為了將電極穩(wěn)定貼附到用戶表皮上，通常采用常規(guī)的導電膠并在貼附前對用戶的將被貼附的表皮進行醫(yī)學處理。電極130的間距(三角形邊長)為1至6厘米之間，通常可以設置為3、4、5厘米。柔性基片110面向用戶表皮的一面也可以涂敷一層非導電的醫(yī)用粘合劑層，用于進一步穩(wěn)固姿態(tài)信息采集設備與用戶表皮之間的貼合穩(wěn)定性。當然，由于電極130之間的距離較近，并且電極片面對用戶表皮的一面涂有導電膠，因此，通常不需要在該柔性基片上涂敷醫(yī)用粘合劑層。圖1B和1C所示的圖1A所示的信號采集設備的不同角度的立體視圖。
[0029]根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備的柔性基片也可以采用具有透氣性的彈性材料制成。或者，在柔性基片的不安裝電子元件的部位增加一些透氣通孔以維持用戶皮膚表面的舒適度。該柔性基片可以采用旋頁式結構(如圖所示)，這樣可以在不增加整體尺寸的情況下增加連接臂的長度，可以提高其柔軟度?？蛇x擇地，其他的布局方式也可以實現(xiàn)，甚至非三角形的方式仍然可以正確實現(xiàn)該功能。
[0030]圖2所示的是根據(jù)本公開的電極片的連接結構的局部剖視圖。如圖2所示，在該姿態(tài)信息采集設備中，電極片130通過其上表面上的凸面紐扣聯(lián)插頭1310插入位于柔性基片 110的支腿120的末端處的紐扣聯(lián)插槽1210而固定在柔性基片上。在電極片與支腿末端連接的情況下，電極片130所感測的電信號通過嵌入或植入支腿內(nèi)的信號線1150傳遞給處理器 1105。由于信號線1150嵌入和植入支腿內(nèi)，因此，在監(jiān)測周期內(nèi)，電極片、處理器以及信號線之間都不會發(fā)生相對運動。盡管在圖1A-1C中顯示為用于卡扣電極片130的支腿上的紐扣聯(lián)插槽1210位于支腿的末端，但是，該紐扣聯(lián)插槽1210可以位于支腿上離末端遠一些的位置，或者在在一個支腿上可以有多個紐扣聯(lián)插槽1210,從而用戶可以根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)電極片130在支腿120上的安裝位置，以便適用于具有不同體型或曲線的用戶關于電極片130,用戶可以采用市場上可用戶的ECG電極。關于電極片130與支腿末端的連接方式，用戶可以根據(jù)需要采用不同方式，只要兩者連接后能夠傳遞電極片所感測電信號到處理器即可。常規(guī)的可佩戴動態(tài)ECG設備將內(nèi)置的電極作為設備的一部分，因此，使用后需要將整個設備丟棄，因為電極不能更換。根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備，其電極是與包含電路的柔性基片通過插扣耳可分離的連接。當用戶在進行一次長時間ECG心電信號采集后，可以將電極從柔性基片上取下并丟掉。而該柔性基片則可與新的電極一起重復使用。這樣的設置允許使用用戶需要的電極并且可以根據(jù)用戶皮膚敏感度的不同而選用背后具有不同粘合層的電極， 因此，用戶使用起來更方便靈活。
[0031]由于本公開采用市場上的電極片而非專用電極片兒使得公開的姿態(tài)信息采集設備使用起來靈活也使得用戶更方便。在一種實施例中，為了得到好的信號質量，可將氯化銀凝膠電極作為一種理想的選擇，因為其可提供低偏置電壓并且對消除運動偽信號有幫助。
[0032]圖3所示的是根據(jù)本公開的實施例的姿態(tài)信息采集設備的電路示意圖。如圖3所示，姿態(tài)信息采集設備100的電路由電極130、位于柔性基片110上的處理器1105以及姿態(tài)感測單元150構成。該處理器1105中集成有前端電路1110、微處理單元1120、電源管理單元 1130。該前端電路1110包括儀表放大器(IA)1150以及運算放大器1160。其中三個電極130中的兩個電極構成一對差分電極，例如圖3中的電極1和電極2,其實其也可以被編號為電極2 和電極3。三個電極130中的另一個電極，例如圖3中的電極3，作為驅動電極，與運算放大器 1160相連。[0〇33]儀表放大器(IA) 1150是一種具有差分輸入和相對參考端單端輸出的閉環(huán)增益組件，具有差分輸入和相對參考端的單端輸出。與運算放大器不同之處是運算放大器的閉環(huán)增益是由反相輸入端與輸出端之間連接的外部電阻決定，而儀表放大器則使用與輸入端隔離的內(nèi)部反饋電阻網(wǎng)絡。儀表放大器的2個差分輸入端施加輸入信號，其增益即可由內(nèi)部預置，也可由用戶通過引腳內(nèi)部設置或者通過與輸入信號隔離的外部增益電阻預置。因此，相比僅僅采用兩個電極而需要提供更大放大倍數(shù)的運算放大器而言，由于所述信息采集設備直接將兩個電極的差分信號輸入到儀表放大器，并且構成一組差分電極的兩個電極的信號通常為同相差分輸入方式，同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗，即，通過采用電極中的一個電極片提供參考電位，有利于降低共模干擾，提高輸入阻抗，由此，減小電路對微弱輸入信號的衰減，并且差分輸入可以使電路只對差模信號放大，而對共模輸入信號只起跟隨作用，使得送到后級的差模信號與共模信號的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高， 因此，采用三電極和對應儀表放大器的配置可以有效降低放大器的放大倍數(shù)。
[0034] 所述姿態(tài)感測單元150感測用戶的各種姿態(tài)。姿態(tài)感測單元150是基于MEMS技術的高性能三維運動姿態(tài)測量系統(tǒng)。它包含三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸電子羅盤等運動傳感器，通過內(nèi)嵌的低功耗ARM處理器得到經(jīng)過溫度補償?shù)娜S姿態(tài)與方位等數(shù)據(jù)。利用基于四元數(shù)的三維算法和特殊數(shù)據(jù)融合技術，實時輸出以四元數(shù)、歐拉角表示的零漂移三維姿態(tài)方位數(shù)據(jù)。姿態(tài)感測單元可廣泛嵌入到航模無人機，機器人，機械云臺，車輛船舶，地面及水下設備，虛擬現(xiàn)實，人體運動分析等需要自主測量三維姿態(tài)與方位的產(chǎn)品設備中。[〇〇35]包含有三軸加速傳感器的姿態(tài)感測單元150設置在柔性基片110內(nèi)。在所述柔性基片貼附在用戶的人體表面時，所述三軸加速度傳感器可監(jiān)測用戶的運動和方向，它根據(jù)用戶(或者柔性基片)運動和方向改變而輸出信號的電壓值，X、Y、Z軸的信號在不運動或不被重力作用的狀態(tài)下加速度為〇g，其輸出為一個電壓值。三軸加速度傳感器有不同的靈敏度級別，如果沿著某一個方向運動，或者受到重力作用，輸出電壓就會根據(jù)其運動方向以及設定的傳感器靈敏度而改變其輸出電壓。輸出的電壓再通過微處理單元1120中的數(shù)據(jù)采集單元1170,微處理單元1120中的其他數(shù)據(jù)處理模塊(未示出)進行A/D(模/數(shù))轉換，就可以讀取用戶(即，帶有柔性基片的用戶)的姿態(tài)信號進而監(jiān)測用戶的運動狀態(tài)。[〇〇36]該數(shù)據(jù)采集單元1170包括本地存儲設備，存儲所接收的用戶姿態(tài)信號數(shù)據(jù)，或者說柔性基片的姿態(tài)信號數(shù)據(jù)。微處理單元1120可以通過其藍牙模塊1180將所接收到的戶姿態(tài)信號數(shù)據(jù)直接發(fā)送到外部處理裝置，諸如移動終端的客戶端，例如用戶的移動通訊設備 (諸如，手機)(未示出)，從而在手機上的客戶端顯示柔性基片的貼附狀態(tài)。由此，由于柔性基片與姿態(tài)感測單元之間的絕對固定的空間向量，在用戶進行柔性基片貼裝時，具體而言， 在用戶進行ECG信息采集設備的貼裝時，用戶只需要確定身體上的一個貼裝電極片，就可以基于姿態(tài)感測單元(G sensor)所感測的被發(fā)送給客戶端的信息，調(diào)整信息采集設備的貼裝方向。也就是說，姿態(tài)感測單元可以引導用戶正確貼裝信息采集設備中的電極片。信息采集設備(諸如ECG設備)中電極片的正確貼裝對ECG信號采集的重要影響。
[0037]可選擇地，可以在柔性基片上安裝SM卡模塊(未示出)，通過SM卡將用戶姿態(tài)信息數(shù)據(jù)發(fā)送到與該信息采集設備相關聯(lián)的管理用戶客戶端。用戶可以在客戶端存儲所述姿態(tài)感測單元在用戶跌倒狀態(tài)下的數(shù)據(jù)模型。隨后，當用戶佩戴有根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備，并且用戶意外跌倒時，信息采集設備中的姿態(tài)感測單元中的三軸加速傳感器將所獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器，隨后由處理器通過S頂卡模塊發(fā)送給監(jiān)護設備的客戶端?？蛻舳藢淖藨B(tài)感測單元獲取的數(shù)據(jù)與用戶跌倒狀態(tài)下的數(shù)據(jù)模型進行比較，并根據(jù)比較結果 (例如，兩者非常相似)，向用戶的監(jiān)護人發(fā)出用戶跌倒的警告。[〇〇38]所述信息采集設備可以通過其唯一的二維碼與手機賬號綁定，從而通過處理器將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至與該設備綁定的APP賬戶中。[〇〇39]可選擇地，在本公開的信息采集設備中，還可以集成GPS信息模塊，從而可通過SM 卡模塊向客戶端提供用戶的地理位置信息。這樣，在用戶跌倒時，監(jiān)護人能夠更迅速定位用戶位置，由此能夠及時地采取救助措施。
[0040]前端電路1110所獲得ECG信號輸入到微處理單元1120的數(shù)據(jù)采集單元1170。該數(shù)據(jù)采集單元1170包括本地存儲設備，存儲所接收的ECG信號數(shù)據(jù)。微處理單元1120可以通過其藍牙模塊1180將所接收到的ECG信號直接發(fā)送到外部處理裝置，諸如移動終端的客戶端， 從而形成常見的ECG圖形信號?？蛇x擇地，也可以在該信息采集裝置上設置USB接口，通過 USB連接方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠刻幚硌b置。電源1140為一種小型化的電池，為該姿態(tài)信息采集設備的所有電子元件提供電能。該電池的電能不僅應該能夠維持該姿態(tài)信息采集設備在待機模式下運行1年之久，還能夠維持其正常工作至少5-10天。[〇〇41]通過采用電極1-3這種三電極片結構，能夠實現(xiàn)對微弱信號的良好采集效果，即， 通過采用電極130中的一個電極片(例如電極3)提供參考電位，有利于降低共模干擾，提高輸入阻抗。所謂的“差分電極”是相對而言的，三個電極中，其中一個電極用于提供參考電位，ECG的信號是另外兩個電極之間的電位差。根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備實質上一種單極胸導聯(lián)結構，其中一個作為參考電極，獲取另外兩個電極的電位差作為ECG信號的輸入信號。盡管在此將其中一個電極稱為參考電極，其在該姿態(tài)信息采集設備中實際上為驅動電極。需要指出的是，在只有兩個電極的姿態(tài)信息采集設備中，其中一個電極作為參考電極，可能會導致共模電壓，這種共模電壓對所采集的信號，例如ECG信號，有影響。共模干擾通常為工頻干擾，此干擾存在與被測量物體與被測量物體之外的物體之間，在ECG上，即為人體的電位與人體之外的物體(典型為大地)的電位之間的電位差。ECG貼整體貼裝于人體身上，因此大部分常規(guī)ECG采集方式存在的共模干擾在ECG貼上不存在，由于空間電磁場與 ECG貼與衣服等因此可能存在微弱的共模干擾，因此使用IA來消除這種微弱的共模干擾，由此可以得到良好的ECG波形。[〇〇42]如圖3所示，該信息采集設備還包括LED和按鍵模塊。LED可以提供報警指示，諸如電源電力不足以及心電圖出現(xiàn)異常等。按鍵可以為用戶提供通信功能，例如，在特定情況下，用戶可以通過按鍵向監(jiān)護人發(fā)送求救信號，以便及時獲得幫助。[〇〇43]圖4A和4B所示的是根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備使用狀態(tài)的示意圖。如圖4A和 4B所示，可以將三電極姿態(tài)信息采集設備貼在左胸部位，即靠近心臟的位置，可以采集心電圖，即采集ECG信號。用戶可以通過測試得到一個信號良好的貼裝位置，并記住此位置以便下次貼裝。但是，由于本公開的信息采集設備中集成了姿態(tài)感測單元150,因此，本公開的 ECG信息采集設備能夠感知柔性基片的垂直角度，從而引導用戶進行貼裝，并因此獲得更準確的ECG信號。實際產(chǎn)品中，三個電極片是相同的，但在裝置主體上會有標示哪個電極為驅動電機，即視圖中最下方的電極片為驅動電極。實際上，在實際使用過程中無需刻意調(diào)整位置就能夠獲得良好的ECG信號輸出，因為本公開的姿態(tài)信息采集設備采用來上述三電極結構，即使在兩個“差分電極”處于人體等電位上或者靠近與等電位線(右腿至左手的連線稱為等電位線)時，以及在有小部分人的導聯(lián)信號比較弱時，通過差分電極以及儀表放大器獲得較好的ECG信號。[〇〇44]圖5A所示的是常規(guī)ECG姿態(tài)信息采集設備在用戶步行狀態(tài)下所采集的ECG信號示意圖。圖5B所示的是根據(jù)本公開的姿態(tài)信息采集設備在用戶步行狀態(tài)下所采集的ECG信號的示意圖。如圖5A和5B顯示的ECG波形可以明顯看出，圖5A所示的采用傳統(tǒng)ECG姿態(tài)信息采集設備所采集的ECG心電圖顯示出各種大幅值尖峰、各種噪聲、基線不穩(wěn)、小復合(small complexes)以及模糊跟蹤的運動噪聲等現(xiàn)象，而圖5B所示的采用根據(jù)本公開的ECG姿態(tài)信息采集設備所采集的ECG心電圖基線平穩(wěn)，不存在大幅值尖峰，基本不存在噪聲，尤其是沒有模糊跟蹤的運動噪聲。通常，運動噪聲在動態(tài)監(jiān)測及記錄系統(tǒng)中是非常普遍的，而且運動噪聲與ECG信號的頻率區(qū)間相同并因此很難通過電子濾波器或算法消除，因此，消除或最小化運動噪聲對獲取準確的ECG心電圖非常有益，有助于醫(yī)生進行準確的醫(yī)學判斷。通過上述對比能夠發(fā)現(xiàn)，采用根據(jù)本公開的集成有姿態(tài)感測單元的三電極信息采集裝置，能夠正確地貼裝信息采集設備，并且很大限度上便利地采集人體模擬導聯(lián)，即，標準導聯(lián)之外的人體任意兩點得到的ECG信號，并且即使用戶進行較劇烈的運動，該裝置也能在中長時間獲取穩(wěn)定的ECG模擬導聯(lián)波形。[〇〇45]綜上所述，根據(jù)本公開的三電極姿態(tài)信息采集設備的結構主要采用三角形一體化排列，能夠使胸貼受力均衡，便于長時間佩戴，容許用戶在二十四小時內(nèi)或更長時間進行其日常工作的情況下使用，這就鼓勵了用戶經(jīng)常進行該類信息采集。
[0046]盡管以上描述是基于ECG信號進行的，但是該設備也可以用于其它信號的采集。
[0047]以上結合具體實施例描述了本公開的基本原理，但是，需要指出的是，對本領域的普通技術人員而言，能夠理解本公開的方法和裝置的全部或者任何步驟或者部件，可以在任何計算裝置(包括處理器、存儲介質等)或者計算裝置的網(wǎng)絡中，以硬件、固件、軟件或者它們的組合加以實現(xiàn)，這是本領域普通技術人員在閱讀了本公開的說明的情況下運用他們的基本編程技能就能實現(xiàn)的。
[0048]因此，本公開的目的還可以通過在任何計算裝置上運行一個程序或者一組程序來實現(xiàn)。所述計算裝置可以是公知的通用裝置。因此，本公開的目的也可以僅僅通過提供包含實現(xiàn)所述方法或者裝置的程序代碼的程序產(chǎn)品來實現(xiàn)。也就是說，這樣的程序產(chǎn)品也構成本公開，并且存儲有這樣的程序產(chǎn)品的存儲介質也構成本公開。顯然，所述存儲介質可以是任何公知的存儲介質或者將來所開發(fā)出來的任何存儲介質。[〇〇49]還需要指出的是，在本公開的裝置和方法中，顯然，各部件或各步驟是可以分解和/或重新組合的。這些分解和/或重新組合應視為本公開的等效方案。并且，執(zhí)行上述系列處理的步驟可以自然地按照說明的順序按時間順序執(zhí)行，但是并不需要一定按照時間順序執(zhí)行。某些步驟可以并行或彼此獨立地執(zhí)行。
[0050]上述【具體實施方式】，并不構成對本公開保護范圍的限制。本領域技術人員應該明白的是，取決于設計要求和其他因素，可以發(fā)生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本公開的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本公開保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種姿態(tài)信息采集設備，包括:ECG元件；以及固定安裝在ECG元件上的姿態(tài)感測單元，所述姿態(tài)感測單元感測ECG元件的方向并將方 向信息輸出到與所述姿態(tài)信息采集設備進行通訊的客戶端。2.如權利要求1所述的姿態(tài)信息采集設備，其中，所述ECG元件包括兩個或者三個電極片。3.如權利要求1或2所述的姿態(tài)信息采集設備，其中，所述ECG元件的電極片可拆卸地安 裝在ECG原件的不同位置。4.如權利要求3所述的姿態(tài)信息采集設備，其中所述包含三個電極的ECG元件中的電極 之一為驅動電極，而另外兩個電極構成一組差分電極。5.如權利要求4所述的姿態(tài)信息采集設備，所述ECG元件含有其上具有印刷電路板的柔 性基片，在該印刷電路板上嵌入有一些電子元件，從而構成處理器，通過布置在所述每個支 腿中的信號線與所述對應的電極片電連接，由此，獲取來自每個電極片的電信號，并處理所 獲取的電信號從而形成輸出信號。6.如權利要求5所述的姿態(tài)信息采集設備，其中所述處理器包括前端電路，所述差分電 極的信號好直接被輸入到所述前端電路中的儀表放大器，由此放大所述差分電極輸入的信 號的代數(shù)和。7.如權利要求6所述的姿態(tài)信息采集設備，還包括:存儲器，用于存儲從所述處理器輸 出的輸出信號。8.如權利要求6所述的姿態(tài)信息采集設備，其中所述柔性基片為一種柔性片狀支架，其 在電極被貼合到人體表面是能夠與人體的身體表面相吻合。9.如權利要求3所述的姿態(tài)信息采集設備，還包括無線通訊接口，所述處理器通過其將 所處理過的信號無線傳輸給一個信號接收裝置。10.如權利要求4所述的姿態(tài)信息采集設備，其中所述三電極片形成任意三角形。11.如權利要求3所述的姿態(tài)信息采集設備，其中所述ECG元件集成有鈕扣插槽，所述鈕 扣插槽與所述電極的紐扣插頭相配合。
【文檔編號】A61B5/11GK105997049SQ201610291027
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】吳征瑜, 趙子柱
【申請人】深圳諾康醫(yī)療設備股份有限公司