一种12导联心电记录装置的制作方法

1.本技术涉及心电记录器领域，具体而言，涉及一种12导联心电记录装置。


背景技术：

2.根据世界卫生组织统计，目前心血管疾病的死亡率居世界首位。对于心血管疾病高发人群，长时间的持续心脏监测可以帮助提前发生潜在危险，提醒患者及时就医治疗。在心脏的各项指标中，心率可以最直接地反映心脏的健康状态，反映心脏每分钟跳动的次数，心率过快、过慢或心率不齐都有可能反映出心脏潜在的健康问题。
3.目前市面上存在多重便携式心电设备，可以对用户心电进行纪录，对心率进行监测，现有的12导联心电记录装置内部的主控板与采集板直接接触或者直接连接到壳体上，使用时温度容易迅速升高，影响数据采集；此外大部分设备都是在采集信号时通过硬件计算心率，心率不稳定、波动幅度比较大。且心电信号容易因呼吸、肢体运动等产生基线漂移，以及易受肌电信号干扰，很多设备展示出来的心电图波形未经过处理，可读性比较差。
4.如何发明一种12导联心电记录装置及心率计算方法来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.为了弥补以上不足，本技术提供了一种12导联心电记录装置及心率计算方法，旨在改善上述背景技术中提出的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种12导联心电记录装置，包括由上壳和底壳组装而成的外壳，所述底壳上固定连接有采集板本体，所述底壳与采集板本体之间设置有若干个筋板，所述采集板本体与上壳之间设置有主控板，所述主控板的一端连接有电源模块，所述上壳上连接有按钮，所述主控板上设置有与按钮对应的触点，所述采集板本体一端的导联线排针延伸至上壳的侧壁以外，所述采集板本体上设置有屏蔽盖，所述屏蔽盖顶部连接有若干个连接柱，所述主控板被支撑于连接柱顶部。
7.在一种具体的实施方案中，所述电源模块包括电池仓，所述电池仓的两端分别连接有正极触点和负极触点，所述电池仓连接于所述主控板一端。
8.在一种具体的实施方案中，所述上壳的侧壁上开设插槽，所述插槽与电池仓的端口处相对，所述插槽处插接有电池盖。
9.在一种具体的实施方案中，所述上壳开设有与按钮相对应的通孔，所述按钮位于上壳外部，所述按钮另一端延伸至主控板上的触点。
10.在一种具体的实施方案中，所述上壳一侧连接有灯柱，所述主控板上对应设置有与灯柱接触的指示灯贴片。
11.在一种具体的实施方案中，所述筋板与所述底壳为一体式结构，所述筋板为若干条交错分布的塑料条，所述连接柱与所述屏蔽盖为一体式结构。
12.在一种具体的实施方案中，所述上壳覆盖有面板。
13.第二方面，本技术公开了一种心率计算方法，包括上述的12导联心电记录装置，还包括如下步骤：
14.步骤1：滤波算法，采用巴特沃斯滤波器设计滤波算法，滤波器的截止频率的变换是通过先求出待设计滤波器的截止频率与基准滤波器的截止频率的比值m，再用这个m去除滤波器中的所有元件值来实现的，其计算公式如下：m＝待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率；
15.巴特沃斯滤波器的传递函数：
[0016][0017]
其中，n为滤波器的阶数；
[0018]
ωc＝截止频率＝振幅下降为-3分贝时的频率；
[0019]
ω
p
＝通频带边缘频率；
[0020]
滤波过程可以理解为解常系数线性差分方程的过程，形式如下：
[0021][0022]
其中，x(n)序列为滤波前的信号序列，ak和bi为h(z)系统函数分母与分子的系统数组，求出的y(n)即为滤波后的信号序列；
[0023]
注：x(n)与y(n)的长度要相等，且a0＝1；
[0024]
公式化简如下：
[0025][0026]
步骤2：r波检测算法，对某一导联的心电信号s1通过滤波算法进行滤波处理，得到滤波后的数据s2，在滤波后数据s2中选取一段时间t内的信号st作为样本，准确识别出st的所有r波，然后根据相邻r波的时间间隔得到心率值；
[0027]
基于心电信号r波针型状态，采用高宽比方法进行r波检测，进一步计算心率。
[0028]
包括以下步骤：
[0029]
a：找到所有的峰值点、谷值点，记录下位置和对应的幅度值；
[0030]
b：然后根据公式依次对所有峰、谷等点计算高宽比，并记录位置和相应的高宽比。高宽比计算方式如下：
[0031]
第一个谷值点为p0，其幅值为p0f；峰值点为p1，其幅值为p1f；第二个谷值点为p2，其幅值为p2f，计算高宽比公式为：
[0032][0033]
c：根据高宽比进行排序，相应的位置也跟着排序；
[0034]
d：求取高宽比的数量级，然后根据心率范围选取数量级合适的高宽比和对应位置作为r波待选位置；12导联心电记录仪的心率范围是30-300bpm；
[0035]
e：根据心率范围对应的rr周期对待选位置进行筛选，留下的即为要找的r波；
[0036]
步骤3：计算心率，对找到的st的所有r波位置做记录，个数记为n，位置记为ri，i＝1，2，
…
，n，单导联心电记录仪的采样率为samplerate；
[0037]
a：计算t时间段内的所有rr间期，记为rri；
[0038]
rri＝r
i+1-r
i i＝1，2，...n-1；
[0039]
b：计算rr间期的平均值，公式如下：
[0040][0041]
c：结合采样频率计算t时间段内的心率hr，公式如下：
[0042][0043]
利用该均值即可求得到一定时间长度内的平均心率。
[0044]
本技术提供了一种12导联心电记录装置及心率计算方法具有如下有益效果：
[0045]
1.通过该筋板的设计，采集板本体与底壳之间接触区域大大减少，采集板本体不容易发热；
[0046]
2.通过该连接柱的设计，主控板与采集板本体之间也不需要直接接触，有利于改善现有技术中主控板与采集板本体直接接触容易发热的问题，进而有助于心电设备数据采集的工作稳定；
[0047]
3.本技术提供的方法从采集的一段连续心电信号序列中提r波顶点，并计算出相邻特征点间的时间间隔，再计算这些时间间隔的均值，利用该均值即可求得到一定时间长度内的平均心率。该方法可以快速准确地从心电信号中自动计算得到心率值。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0049]
图1是本技术实施方式提供的12导联心电记录装置结构示意图；
[0050]
图2为本技术实施方式提供的上壳结构示意图；
[0051]
图3为本技术实施方式提供的主控板结构示意图；
[0052]
图4为本技术实施方式提供的采集板本体结构示意图；
[0053]
图5为本技术实施方式提供的底壳结构示意图；
[0054]
图6为本技术实施方式提供的插槽处结构示意图；
[0055]
图7为本技术实施方式提供的立体结构示意图；
[0056]
图8为本技术实施方式提供的心率计算方法流程图。
[0057]
图中：1-面板；2-按钮；3-上壳；4-灯柱；5-电池仓；6-正极触点；7-负极触点；8-主控板；9-电池盖；10-采集板本体；11-屏蔽盖；12-底壳；13-插槽；14-连接柱；15-筋板。
具体实施方式
[0058]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
[0059]
为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
[0060]
因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
[0061]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0062]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0063]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0064]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0065]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0066]
请参阅图1-图7，本技术提供一种12导联心电记录装置，包括由上壳3和底壳12组装而成的外壳，在一些具体的实施方案中，上壳3和底壳12之间通过螺钉连接固定。所述底壳12上固定连接有采集板本体10，所述底壳12与采集板本体10之间设置有若干个筋板15，所述筋板15与所述底壳12为一体式结构，具体可采用注塑成型。所述筋板15为若干条交错分布的塑料条，通过该筋板15的设计，采集板本体10与底壳12之间接触区域大大减少，采集板本体10不容易发热。
[0067]
所述采集板本体10与上壳3之间设置有主控板8，所述主控板8的一端连接有电源模块，所述上壳3上连接有按钮2，所述主控板8上设置有与按钮2对应的触点，所述采集板本体10一端的导联线排针延伸至上壳3的侧壁以外，所述采集板本体10上设置有屏蔽盖11，所述屏蔽盖11顶部连接有若干个连接柱14，所述主控板8被支撑于连接柱14顶部，所述连接柱14与所述屏蔽盖11为一体式结构，做好导线排线的连接后。将屏蔽盖11安装在采集板10之上。通过该连接柱14的设计，主控板8与采集板本体10之间也不需要直接接触，有利于改善现有技术中主控板8与采集板本体10直接接触容易发热的问题，进而有助于心电设备数据采集的工作稳定。
[0068]
请参阅图3，所述电源模块包括电池仓5，所述电池仓5的两端分别连接有正极触点6和负极触点7，所述电池仓5连接于所述主控板8一端，所述上壳3的侧壁上开设插槽13，所述插槽13与电池仓5的端口处相对，所述插槽13处插接有电池盖9。
[0069]
所述上壳3开设有与按钮2相对应的通孔，所述按钮2位于上壳3外部，所述按钮2另一端延伸至主控板8上的触点。
[0070]
所述上壳3一侧连接有灯柱4，所述主控板8上对应设置有与灯柱4接触的指示灯贴片，将灯柱4固定在上壳3的侧面。将主控板8固定在上壳3。主控板8的指示灯贴片与灯柱4接触，实现设备整体的指示灯功能。
[0071]
需要说明的是，所述上壳3覆盖有面板1，面板1具体通过粘合方式固定。
[0072]
请参阅图8，本技术还公开了一种心率计算方法，包括上述的12导联心电记录装置，还包括如下步骤：
[0073]
步骤1：滤波算法，本技术针对心电信号所受干扰因素，提出了基线漂移滤波算法、肌电干扰滤波算法和工频干扰滤波算法。本技术采用巴特沃斯滤波器设计滤波算法。巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波特图上，从某一边界角频率开始，振幅随着角频率的增加而逐步减少，趋向负无穷大。采用巴特沃斯滤波器设计滤波算法，滤波器的截止频率的变换是通过先求出待设计滤波器的截止频率与基准滤波器的截止频率的比值m，再用这个m去除滤波器中的所有元件值来实现的，其计算公式如下：m＝待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率；
[0074]
巴特沃斯滤波器的传递函数：
[0075][0076]
其中，n为滤波器的阶数；
[0077]
ωc＝截止频率＝振幅下降为-3分贝时的频率；
[0078]
ω
p
＝通频带边缘频率；
[0079]
滤波过程可以理解为解常系数线性差分方程的过程，形式如下：
[0080][0081]
其中，x(n)序列为滤波前的信号序列，ak和bi为h(z)系统函数分母与分子的系统数组，求出的y(n)即为滤波后的信号序列；
[0082]
注：x(n)与y(n)的长度要相等，且a0＝1；
[0083]
公式化简如下：
[0084][0085]
默认条件，当k＜0时，x(k)，y(k)都为0。
[0086]
本技术中，基线漂移滤波算法通过高通滤波器实现，截止频率为0.05hz、0.15hz和0.3hz。肌电干扰滤波算法通过低通滤波器实现，截止频率为25hz、35hz和150hz。工频干扰滤波器通过带阻滤波器实现，滤除50hz和60hz的工频干扰。
[0087]
步骤2：r波检测算法，本技术对某一导联的心电信号s1通过滤波算法进行滤波处理，得到滤波后的数据s2，本技术在滤波后数据s2中选取一段时间t内的信号st作为样本，准确识别出st的所有r波，然后根据相邻r波的时间间隔得到心率值；
[0088]
基于心电信号r波针型状态，采用高宽比方法进行r波检测，进一步计算心率。
[0089]
包括以下步骤：
[0090]
a：找到所有的峰值点、谷值点，记录下位置和对应的幅度值；
[0091]
b：然后根据公式依次对所有峰、谷等点计算高宽比，并记录位置和相应的高宽比。高宽比计算方式如下：
[0092]
第一个谷值点为p0，其幅值为p0f；峰值点为p1，其幅值为p1f；第二个谷值点为p2，其幅值为p2f，计算高宽比公式为：
[0093][0094]
c：根据高宽比进行排序，相应的位置也跟着排序；
[0095]
d：求取高宽比的数量级，然后根据心率范围选取数量级合适的高宽比和对应位置作为r波待选位置；12导联心电记录仪的心率范围是30-300bpm；
[0096]
e：根据心率范围对应的rr周期对待选位置进行筛选，留下的即为要找的r波；
[0097]
步骤3：计算心率，对找到的st的所有r波位置做记录，个数记为n，位置记为ri，i＝1，2，
…
，n，单导联心电记录仪的采样率为samplerate；
[0098]
a：计算t时间段内的所有rr间期，记为rri；
[0099]
rri＝r
i+1-r
i i＝1，2，...n-1；
[0100]
b：计算rr间期的平均值，公式如下：
[0101][0102]
c：结合采样频率计算t时间段内的心率hr，公式如下：
[0103][0104]
利用该均值即可求得到一定时间长度内的平均心率。
[0105]
本技术提供的方法从采集的一段连续心电信号序列中提r波顶点，并计算出相邻特征点间的时间间隔，再计算这些时间间隔的均值，利用该均值即可求得到一定时间长度内的平均心率。该方法可以快速准确地从心电信号中自动计算得到心率值。
[0106]
在其他的实施方式中，12个导联包括6个肢体导联(i、ii、iii、avr、avl、avf)和6个胸导联(v1～v6)。肢体导联包括标准双极导联(i、ii和iii)和加压导联(avr、avl和avf)。双极导联因记录两级间的电压差别而命名。
[0107]
将设备上的导联线按照标准佩戴在人体对应的位置上，当导联脱落时或连接松动时，设备会报警提醒。在佩戴好后，设备会采集到心电信号，将微弱的心电信号进行多级放大、分析、处理，转换为数字信号，发送至单片机，再通过无线(蓝牙)方式传输到上位机。上位机收到数据，进行滤波等处理后，实时显示12导联心电波形等，并计算出心率等参数供用户观察，数据保存到服务器上可以随时调用。该设备很好地实现了心电数据动态采集、存储、显示和数据发送等一系列功能。
[0108]
设备由两节5号电池供电，拆卸方便，普通干电池可连续使用4h以上，带有蓝牙状态指示和低电量提醒。设备配有开机键和功能键，开机键短按开机、长按关机；功能键可更改蓝牙名称，操作简单。设备重量轻、体积小，便于携带，适用性强。
[0109]
需要说明的是，设备电源模块为两节5号电池，拆卸方便，普通干电池可连续使用4h以上，带有蓝牙状态指示和低电量提醒。设备配有开机键和功能键，开机键短按开机、长按关机；功能键可更改蓝牙名称，操作简单。设备重量轻、体积小，便于携带，适用性强。
[0110]
此外，在其他实施方式中，本技术还可以配合导联心电记录仪app使用，主要与12导联心电记录仪进行蓝牙连接，接收12导联心电记录仪上传的心电数据，通过自定义页面显示，实时显示出心电波形，心率数据信息。
[0111]
首先通过用户名、密码登录app，点击蓝牙选择按钮，进入蓝牙设备选择页面，选择蓝牙，app自动连接蓝牙，进行蓝牙数据通信，app接收到12导联心电设备通过蓝牙上传的心电数据，进行数据解密、重新组合、数据封装等操作，实时动态显示到app页面，通过按钮点击可以切换2x6、3x4、1x12显示模式，给患者最直观的12导联心电图显示，通过按钮选择，可以对实时心电数据进行低通、高通、工频滤波，将心电数据经过数据重新组合，传递给心率算法，计算出当前的实时心率信息，并实时显示到app页面。点击保存按钮，app进入10s倒计时，开始记录10s内的心电数据信息，10s倒计时结束后，app会自动生成10s内心电信息的pdf文档，保存到pad sd卡上，可以供患者或这医护人员打印，做出相应的诊断报告，使用简单，方便操作，界面数据易懂。
[0112]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0113]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。