專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生理信號(hào)的采集及監(jiān)測(cè)，尤其涉及一種生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平越來(lái)越高，人們的健康問(wèn)題也越來(lái)越突出。心腦血管疾病、高血壓處于高發(fā)期，發(fā)病年齡越來(lái)越早。這種疾病都有一個(gè)長(zhǎng)期累積的過(guò)程，發(fā)病突然并危險(xiǎn)。 如何監(jiān)測(cè)發(fā)病的規(guī)律，在具有發(fā)病征兆時(shí)提前預(yù)警就顯得尤為重要。從醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療領(lǐng)域的角度來(lái)看，人體維持生命的各個(gè)器官的運(yùn)行都會(huì)伴隨生物電的產(chǎn)生和傳遞，通過(guò)對(duì)于生物電的研究和觀測(cè)，可以較為直觀地了解器官的運(yùn)行情況。 因此,生物電的監(jiān)測(cè)非常重要。但是作為生理信號(hào)的生物電非常微弱，還需要經(jīng)過(guò)放大等后續(xù)處理才能被用于判斷患者的生理狀況。以心電監(jiān)測(cè)為例，醫(yī)生使用心電圖作為心臟疾病診斷的重要參考。常規(guī)心電圖是病人在靜臥情況下由醫(yī)院的心電圖儀記錄的短時(shí)間心電活動(dòng)，心電圖儀通常采用12導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)采集心電信號(hào)，需在身體各部分放置金屬電極，電極通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線(xiàn)與心電圖機(jī)電流計(jì)的正負(fù)極相連。導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)在采集心電信號(hào)時(shí)會(huì)受到外界的干擾，因此信號(hào)采集后的后續(xù)處理電路需要將干擾信號(hào)消除，將心電信號(hào)放大后輸出，在常規(guī)的心電圖儀中是通過(guò)被稱(chēng)為“接觸電極”的導(dǎo)聯(lián)電路作為公共回路來(lái)消除干擾信號(hào)的，首先從采集到的信號(hào)電路中分離出干擾信號(hào)經(jīng)反相放大，然后經(jīng)“接觸電極”反注入人體內(nèi)通過(guò)人體導(dǎo)入各導(dǎo)聯(lián)來(lái)消除干擾信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，放大后的反相干擾信號(hào)與原干擾信號(hào)實(shí)際并不能完全抵消，因此還需要經(jīng)過(guò)多重濾波等手段才能獲得相對(duì)可靠的心電信號(hào)。因此，心電圖儀還包括放大電路和濾波電路等，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要在醫(yī)院中由專(zhuān)人操作。由于心臟病發(fā)作帶有很大的偶然性和突發(fā)性，所以在非發(fā)作期做常規(guī)心電圖檢查獲取疾病信息的幾率很低。為獲得有效監(jiān)護(hù)信息，就需要長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這就要求監(jiān)測(cè)儀器操作要簡(jiǎn)單，患者可自行在家中即可使用，同時(shí)需要佩戴在身體上不影響日常生活，其結(jié)構(gòu)電路的設(shè)計(jì)要保證儀器小巧，攜帶方便。另一方面，生物電的監(jiān)測(cè)首先需使用檢測(cè)電極對(duì)生物電進(jìn)行采集。從檢出方式上，檢測(cè)電極基本可劃分為內(nèi)置式(包括刺入式和植入式)；外置式。 外置式電極是將電極與人體體表接觸，從體表引導(dǎo)出生物電信號(hào)，也被稱(chēng)為“引導(dǎo)式電極”。 在體表生物電檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)務(wù)求真實(shí)和穩(wěn)定。但體表皮膚與檢測(cè)電極之間穩(wěn)定、可靠地接觸是不易做到的。接觸狀態(tài)的不穩(wěn)定，會(huì)直接導(dǎo)致接觸電阻的變化，造成醫(yī)學(xué)界稱(chēng)之為“偽差波形”的失真，而在多路檢測(cè)和共模式檢測(cè)中，接觸電阻的變化和不平衡還會(huì)引起很大的外輸入噪聲和工頻干擾，甚至影響測(cè)量。為解決上述問(wèn)題，在以往的生物電采集過(guò)程中采用金屬材料制作采集電極，做成 “負(fù)壓吸附”或“粘貼”方式，同時(shí)對(duì)檢測(cè)點(diǎn)的皮膚做相應(yīng)地處理，即用細(xì)砂紙打磨掉皮膚角質(zhì)層、清洗、涂抹導(dǎo)電膏，以求電極在信號(hào)采集過(guò)程中與皮膚的相對(duì)固定接觸和接觸電阻的相對(duì)穩(wěn)定。[0008]金屬電極和電極的使用方式雖然可以檢測(cè)出體表電信號(hào)，但也存在很多問(wèn)題。金屬與皮膚的接觸會(huì)造成金屬分子對(duì)皮膚的滲入，“負(fù)壓吸附”會(huì)造成局部紅腫淤血、皮膚和皮下組織損傷及皮膚和皮下組織導(dǎo)電性能的改變，還會(huì)產(chǎn)生影響檢測(cè)真實(shí)性的半電池效應(yīng)。半電池效應(yīng)是金屬引導(dǎo)電極在使用過(guò)程中形成的一種超低頻干擾。它的成因是 在使用金屬引導(dǎo)電極時(shí)，為求與皮膚形成穩(wěn)定的接觸狀態(tài)，預(yù)先要清潔皮膚、使用導(dǎo)電膏。 在檢測(cè)過(guò)程中，清潔溶液、導(dǎo)電膏和人體體表滲出液混合形成了有大量離子的電解質(zhì)溶液。 電解質(zhì)溶液與金屬電極接觸時(shí)，金屬電極的原子將會(huì)失去一些電子進(jìn)入溶液，而溶液中的一些金屬離子將在金屬電極表面沉積。這兩種過(guò)程相對(duì)平衡時(shí)，在金屬電極和溶液接觸面附近形成電荷分布層，也叫雙電層，并將建立一個(gè)平衡電位差。這種過(guò)程和結(jié)果宛如半個(gè)電解質(zhì)電池，被稱(chēng)為半電池效應(yīng)。當(dāng)有電流(包括信號(hào)電流、干擾信號(hào)電流、放大器輸入電流等)流過(guò)電解質(zhì)溶液和金屬電極時(shí)，會(huì)使金屬電極產(chǎn)生極化現(xiàn)象。流過(guò)電流的變化，將使半電池的電位和金屬電極的極化現(xiàn)象隨之改變。而使用粘貼的方式，在長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)過(guò)程中，容易造成皮膚腺堵塞和皮膚過(guò)敏的現(xiàn)象，也不能確保采集到的信號(hào)真實(shí)有效。在對(duì)心電信號(hào)較長(zhǎng)時(shí)段采集記錄時(shí)(例如hotler)使用金屬電極即限制了患者的行動(dòng)，也很難保證心電信號(hào)采集的真實(shí)，有效。并且，使用金屬電極采集人體體表信號(hào)會(huì)給人體帶來(lái)不舒適感，尤其對(duì)兒童患者， 使用金屬電極采集帶來(lái)的不舒適感，往往導(dǎo)致其拒絕進(jìn)行檢查或檢查過(guò)程中的不安靜導(dǎo)致電極與皮膚接觸改變，影響檢測(cè)結(jié)果或?qū)е聶z測(cè)失敗。導(dǎo)電橡膠指體積電阻在IO9歐姆/厘米以?xún)?nèi)的橡膠，是一種運(yùn)用在弱電領(lǐng)域的高分子導(dǎo)電材料。根據(jù)導(dǎo)電填料的不同分為金屬系導(dǎo)電橡膠和碳系導(dǎo)電橡膠，金屬系導(dǎo)電橡膠是在橡膠中混合金屬粉和金屬纖維等，比較常見(jiàn)的導(dǎo)電填料如玻璃鍍銀、鋁鍍銀、銀、鎳鍍銀、銅鍍銀和鎳包銅等，這些導(dǎo)電顆粒填充到橡膠中，填充到一定的體積份數(shù)時(shí)，相互接觸即可獲得導(dǎo)電性能。中國(guó)專(zhuān)利“一種心電數(shù)據(jù)采集帶”(ZL201020202052. 7)公開(kāi)了一種作為導(dǎo)聯(lián)電極
的金屬系導(dǎo)電橡膠。該導(dǎo)電橡膠將玻璃鍍銀、鋁鍍銀、銀等導(dǎo)電顆粒均勻分布在硅橡膠中， 通過(guò)壓力使導(dǎo)電顆粒接觸達(dá)到良好的導(dǎo)電性能。因此上述導(dǎo)電橡膠需要摻入金屬顆粒，依靠金屬顆粒的導(dǎo)電性能起到導(dǎo)電的作用，嚴(yán)格意義上，仍屬于金屬類(lèi)電極的范疇。在用該導(dǎo)電橡膠制作的電極與皮膚接觸時(shí)，仍然會(huì)導(dǎo)致金屬分子對(duì)皮膚的滲透，及半電池效應(yīng)的存在。而碳系導(dǎo)電橡膠則是在橡膠中充填炭黑、石墨和碳納米管甚至竹炭等，如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“竹炭基高導(dǎo)電橡膠的制備方法(200810244769. 2) ” ；“一種室溫硫化導(dǎo)電硅橡膠及其制備方法(201010011842. 9) ” ；“橡膠類(lèi)聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的制備(ZL00119155. I) ”。上述現(xiàn)有技術(shù)表明，由于炭黑相對(duì)于金屬材料其導(dǎo)電性能稍差，其電阻率為 IO-IO8Q cm，其加入炭黑的顆粒大小、比例將影響導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性能、柔軟度、拉伸強(qiáng)度、拉伸變形率等性能。一方面，碳系導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性能與摻入的碳量成正比，另一方面，隨著碳摻入量的增加，導(dǎo)電橡膠的硬度也越來(lái)越大。且因體積電阻較大，碳系導(dǎo)電橡膠要盡量薄才能獲得較好的導(dǎo)電性能。同時(shí)，一般的導(dǎo)電橡膠會(huì)摻入對(duì)人體有害的添加劑。[0016]綜合上述原因，目前尚未見(jiàn)到將碳系導(dǎo)電橡膠應(yīng)用于作為直接接觸人體的生理信號(hào)檢測(cè)電極的報(bào)導(dǎo)。同時(shí)，現(xiàn)有的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，如心電監(jiān)測(cè)儀等，或者是在醫(yī)院進(jìn)行短時(shí)監(jiān)測(cè)，或者由患者在家監(jiān)測(cè)24小時(shí)左右后將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)帶回醫(yī)院后再進(jìn)行分析處理，醫(yī)院或醫(yī)生獲得的是事后的數(shù)據(jù)，醫(yī)生無(wú)法及時(shí)了解病人的情況，因此需要能夠長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生理信號(hào)并將信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)结t(yī)院或醫(yī)生的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能使醫(yī)生及時(shí)全面地獲取病人信息，從而能及早采取措施對(duì)病人進(jìn)行治療，挽救更多的病人。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)性，長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)人體生理狀況，在人體生理狀況出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，提醒用戶(hù)及時(shí)采取相應(yīng)措施。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括至少一生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，至少一移動(dòng)通訊設(shè)備和至少一后臺(tái)處理中心服務(wù)器；所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置包括采集電極、一信號(hào)放大電路，一信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)發(fā)射裝置，其中采集電極與信號(hào)放大電路、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置構(gòu)成電通路；所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)其數(shù)據(jù)發(fā)射裝置與所述移動(dòng)通訊設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，所述移動(dòng)通訊設(shè)備通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與所述后臺(tái)處理中心服務(wù)器進(jìn)行通訊；其特征在于，所述采集電極包括兩個(gè)信號(hào)采集電極和一共用參考電極，所述信號(hào)放大電路包括一高阻抗隔離前級(jí)、一信號(hào)放大器和一共模抑制放大器，所述高阻抗隔離前級(jí)的輸入端連接所述兩信號(hào)采集電極的引出部，其輸出端與所述信號(hào)放大器輸入端連接；所述信號(hào)放大器的輸出端與所述信號(hào)處理電路連通；所述共模抑制放大器與所述信號(hào)放大器的輸出端連接，其輸出端與所述共用參考電極連接。所述數(shù)據(jù)發(fā)射裝置為藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置，所述移動(dòng)通訊設(shè)備為藍(lán)牙手機(jī)。所述采集電極為生理信號(hào)采集電極，包括一生理信號(hào)采集層；所述生理信號(hào)采集層為導(dǎo)電橡膠，包含重量百分比70% 85%的橡膠和重量百分比15% 30%的碳粉。所述碳粉為800-1200目碳粉,所述生理信號(hào)采集層的厚度為0. 8mm I. Omm ;所述生理信號(hào)采集層包含的橡膠選自符合國(guó)際食品安全標(biāo)準(zhǔn)的橡膠。所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置具有一殼體，所述信號(hào)放大電路、信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)發(fā)射裝置設(shè)置于殼體內(nèi)；殼體前面板上設(shè)置三個(gè)與所述信號(hào)放大電路電連接的電極接口，其中兩信號(hào)采集電極接口對(duì)稱(chēng)設(shè)置于共用參考電極接口兩側(cè)。各所述電極接口均為一固定卡槽，設(shè)導(dǎo)電接觸簧片；各所述電極壓入卡槽內(nèi)，各所述電極的生理信號(hào)采集層下表面與接觸簧片具有電連接通路。兩信號(hào)采集電極為條狀，共用參考電極為圓環(huán)狀。所述信號(hào)采集電極為心電信號(hào)采集電極，即生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置為心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置。所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置(心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置)還包括一胸音傳感器，具有兩引線(xiàn)，一引線(xiàn)接地；一胸音信號(hào)放大器，其輸入端與胸音傳感器另一引線(xiàn)電連接，其輸出端與所述信號(hào)處理電路具有電連接通路，所述胸音傳感器固定于所述共用參考電極內(nèi)環(huán)部， 為圓盤(pán)形壓電陶瓷片。[0028]所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置(心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置)也可包括一胸音傳感器，具有兩引線(xiàn)，一引線(xiàn)接地；一前級(jí)放大器，其輸入端與胸音傳感器另一引線(xiàn)電連接；一胸音信號(hào)放大器，其輸入端與前級(jí)放大器輸出端連接，其輸出端與所述信號(hào)處理電路具有電連接通路，所述胸音傳感器固定于所述共用參考電極內(nèi)環(huán)部，為圓盤(pán)形壓電陶瓷片。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，采用二個(gè)信號(hào)采集電極和一個(gè)置于兩采集電極之間的共用參考電極，將采集到兩種信號(hào)其一是要采集的生理信號(hào)，即以身體為源向皮膚傳導(dǎo)的心電信號(hào)；其二為周?chē)臻g存在的工頻電磁場(chǎng)和其他干擾電磁場(chǎng)通過(guò)人體及皮膚向地傳導(dǎo)的工頻干擾和其他干擾信號(hào)。而兩個(gè)信號(hào)采集電極與共用參考電極排列為對(duì)稱(chēng)方式，且共用參考電極在兩個(gè)采集電極之間的中點(diǎn)位置，兩信號(hào)采集電極為條狀，共用參考電極為圓環(huán)狀，使兩個(gè)信號(hào)采集電極以共用參考電極為對(duì)稱(chēng)中心，采集到的信號(hào)可分解為兩個(gè)大小相等、極性相反的生理信號(hào)(稱(chēng)差模信號(hào))和兩個(gè)大小相等、極性相同的干擾信號(hào)(包括工頻干擾)(稱(chēng)共模干擾信號(hào))，共模干擾信號(hào)的傳輸路徑是通過(guò)人體進(jìn)入大地，其實(shí)際參考點(diǎn)是大地。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)設(shè)置共模抑制放大器和高阻抗隔離前極， 保證了生理信號(hào)不失真和信號(hào)的靈敏度。信號(hào)放大器的輸入端設(shè)計(jì)為三端雙輸入抗共模電路。其對(duì)共模信號(hào)只做傳導(dǎo)，而對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大，而放大器的前級(jí)(輸入級(jí))設(shè)計(jì)增益為I (高阻抗隔離)。由于采集電極的共用參考極不連接大地，參考極同樣會(huì)引入很大的干擾信號(hào)；從放大器的輸出端取出隨被采集的生理信號(hào)同時(shí)進(jìn)入放大器的共模干擾信號(hào)連接到共模抑制放大器的輸入引腳，通過(guò)共模抑制放大器將其放大輸出并連接到共用參考電極，用以抵消參考電極(及與皮膚接觸的電阻)上引入的干擾信號(hào)，達(dá)到為心電信號(hào)放大器去除干擾的作用，大大提高心臟信號(hào)放大器的信噪比。高阻抗隔離放大器，前級(jí)設(shè)計(jì)增益為1，其呈現(xiàn)的阻抗為原輸入阻抗的幾萬(wàn)到十萬(wàn)倍(數(shù)值為幾百兆到幾千兆歐姆)那么，從身體傳出電信號(hào)到信號(hào)放大器的全部路徑電阻 (包括人體傳導(dǎo)電阻、皮膚傳導(dǎo)電阻、采集電極與皮膚接觸電阻、采集電極的體積電阻等) 及電阻變化的影響都會(huì)降到很小，可以忽略不計(jì)。因此本實(shí)用新型的采集電極只需貼住皮膚并固定即可，而不需要對(duì)皮膚進(jìn)行處理。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，采用無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射裝置，利于信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流發(fā)送，降低了對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的占用，保證多用戶(hù)、大批量生理信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，在殼體上設(shè)置卡合式的電極接口，電極可方便地拆卸和更換。本實(shí)用新型的心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置，同時(shí)提供心電和胸音信號(hào)，為準(zhǔn)確判斷用戶(hù)的生理狀況提供更加全面的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置中采用圓盤(pán)形壓電陶瓷片作為胸音傳感器， 減小了其他形狀壓電陶瓷在壓力一一電信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，頻率不均勻性而引起的采集失真。將壓電陶瓷片放置在圓環(huán)形共用參考電極內(nèi)，可以造成一個(gè)小的胸音采集空腔， 提高了采集的靈敏度。[0039]本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置的采集電極，采用導(dǎo)電橡膠，避免了金屬電極及金屬類(lèi)導(dǎo)電橡膠存在的離子滲入和半電池效應(yīng)。使用裝配本實(shí)用新型的心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置，不會(huì)影響患者的日?；顒?dòng)。除極劇烈運(yùn)動(dòng)(打球、賽跑等)和特殊運(yùn)動(dòng)(游泳)外，醫(yī)護(hù)人員和患者能隨時(shí)通過(guò)心電、胸音曲線(xiàn)了解心臟的狀態(tài)。使用裝配本實(shí)用新型的醫(yī)用數(shù)據(jù)非金屬檢測(cè)電極的心臟監(jiān)護(hù)儀，不會(huì)給患者帶來(lái)不舒適的感覺(jué)，長(zhǎng)期使用亦不會(huì)給皮膚和皮下組織造成任何損傷。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置與藍(lán)牙手機(jī)和后臺(tái)處理中心服務(wù)器一起可以組成本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置將采集的人體生理信號(hào)，比如心電信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙模式近距離傳輸給藍(lán)牙手機(jī)，藍(lán)牙手機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)處理中心服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。心電信號(hào)可以轉(zhuǎn)化為心電圖，后臺(tái)處理中心服務(wù)器可以分析心電圖的波形，在心電圖存在異常波形時(shí)，由后臺(tái)處理中心服務(wù)器發(fā)出預(yù)警信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給手機(jī)，提醒用戶(hù)及早就醫(yī)或采取其它相應(yīng)措施。


[0042]圖[0043]圖[0044]圖意圖；[0045] 閱圖圖;圖原理圖；[0047]圖
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置采集面的采集電極排列示意
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I導(dǎo)電橡膠的制備將重量百分比70 %的橡膠基料與30 %的1200目的碳粉混合均勻；倒入型模中固化成型即可。本實(shí)用新型選用符合國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的橡膠，杜絕橡膠的毒副作用。制得的導(dǎo)電橡膠硬度為65°，厚度約為1mm，體積電阻100 Q。為減小由于人體體表皮膚分泌的油脂、汗液及帶出的各種體內(nèi)排出物粘連采集極表面而影響檢測(cè)結(jié)果，導(dǎo)電橡膠貼近皮膚的一面要平整光滑。電極的制備將上述方法獲得的導(dǎo)電橡膠制備為電極。也可以根據(jù)情況制成包括導(dǎo)電橡膠采集層和橡膠基層的電極，以增加電極的柔軟度，兩者依次層疊，導(dǎo)電橡膠采集層連接穿出橡膠基層的引線(xiàn)。本實(shí)用新型在導(dǎo)電橡膠采集層外可設(shè)一硬度較低、厚度較厚的橡膠基層，以降低電極的整體硬度。當(dāng)然，橡膠基層并不是必須的。[0057]橡膠基層厚度8mm，用橡膠基料按設(shè)計(jì)的硬度加入固化劑型模成型，硬度設(shè)定在 30。 35。。實(shí)施例2導(dǎo)電橡膠的制備將重量百分比85%的橡膠基料與15%的800目的碳粉混合均勻；倒入型模中固化成型即可。制得的導(dǎo)電橡膠的硬度為50°，厚度約為0. 8mm，體積電阻約為400 Q。電極的制備電極包括上述方法獲得導(dǎo)電橡膠采集層和金屬片，兩者依次層疊形成電通路。金屬片為銅片，厚度為0. 3mm。實(shí)施例3導(dǎo)電橡膠的制備將重量百分比80 %的橡膠基料與20 %的1000目的碳粉混合均勻；倒入型模中固化成型即可。制得的導(dǎo)電橡膠的硬度為60°，厚度約為0. 8mm,體積電阻約為300 Q。電極的制備本實(shí)用新型心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置的采集電極10包括導(dǎo)電橡膠信號(hào)采集層1，第一金屬片2，橡膠基層3和第二金屬片1，四層依次層疊排列。兩層金屬片之間用細(xì)金屬引線(xiàn)(約0. Imm) 4連接為電通路。該采集電極10的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2。金屬片厚度0. Imm,表面鍍金。橡膠基層厚度4mm，用橡膠基料按設(shè)計(jì)的硬度加入固化劑型模成型，硬度設(shè)定在 30° 35°導(dǎo)電橡膠信號(hào)采集層，第一金屬片，橡膠基層和第二金屬片可用粘接或熱熔的方法使之成為一體。這樣，電極整體的硬度遠(yuǎn)低于導(dǎo)電橡膠的硬度。通過(guò)信號(hào)采集層、金屬片、橡膠基層、金屬片的設(shè)計(jì)，一方面與人體接觸面為安全的導(dǎo)電橡膠；同時(shí)利用了金屬材料的傳導(dǎo)作用，保證了信號(hào)的靈敏度和穩(wěn)定度；另外，整體電極的硬度降低，消除給人體帶來(lái)的不適合感。實(shí)施例4以實(shí)施例3獲得的電極制備的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置、藍(lán)牙手機(jī)和后臺(tái)處理中心服務(wù)器，生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給藍(lán)牙手機(jī)，藍(lán)牙手機(jī)再將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺(tái)處理中心服務(wù)器，后臺(tái)處理中心服務(wù)器將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析等處理。下面以心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)為例，具體說(shuō)明本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。如圖I所示，本實(shí)用新型的心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置包括兩條信號(hào)通路其一為心電信號(hào)通路，采集電極采到的心電信號(hào)經(jīng)隔離前級(jí)傳輸至心電信號(hào)放大器，經(jīng)由接口電路，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，交由微處理器進(jìn)行信號(hào)處理，然后通過(guò)藍(lán)牙等無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置發(fā)射給相應(yīng)的后臺(tái)進(jìn)行處理。其中，微處理器并不是象現(xiàn)有技術(shù)中的通過(guò)數(shù)據(jù)楨的模式傳輸心電圖像信號(hào)，而是將信號(hào)處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流輸出。其二為胸音信號(hào)通路，胸音傳感器9，如壓電陶瓷片，將同步采集的胸音信號(hào)經(jīng)前級(jí)放大電路傳送至胸音信號(hào)放大器，經(jīng)由接口電路，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，交由微處理器進(jìn)行信號(hào)處理，然后通過(guò)藍(lán)牙等無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置發(fā)射。同樣地，微處理器將信號(hào)處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流輸出。心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置具有一殼體，信號(hào)放大電路、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)輸出接口或數(shù)據(jù)發(fā)射裝置設(shè)置于殼體內(nèi)；殼體前面板上設(shè)置三個(gè)與所述信號(hào)放大電路電連接的電極接口，其中兩信號(hào)采集7電極接口對(duì)稱(chēng)設(shè)置于共用參考電極8接口兩側(cè)。參見(jiàn)圖4心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置設(shè)有兩采集電極7和一共用參考電極8，采用三端雙向輸入。如圖I和圖4所示，使用兩個(gè)長(zhǎng)條形采集電極7和一個(gè)圓圈形共用參考極8。兩采集電極7的引出部分別與隔離前級(jí)的輸入端連接，隔離前級(jí)的輸出端與心電放大器的輸入端連接，心電放大器的一輸出端連接接口電路，將采集電極獲得的差模信號(hào)發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換器； 心電放大器的該輸出端同時(shí)引出連接共模抑制放大器的輸入腳，共模抑制放大器的輸出腳連接共用參考極，抵消共用參考電極引入的干擾信號(hào)。心電信號(hào)采集放大電路部分的工作原理參見(jiàn)圖5，Rl、R2、R3、R4、Al、A2、R5、R6、R7 和R9構(gòu)成了高阻抗隔離前級(jí)7，設(shè)計(jì)增益為I ;R8、A3、A4、R10、R11、R12和R13構(gòu)成了心臟信號(hào)放大器8 ;A5、A6、R14、R15、R16、R17和R18構(gòu)成共模抑制放大器9。兩心電采集極5輸入Jl和J2，共用參考極6連接J3。當(dāng)兩心電采集極5和共用參考極6按圖4的排列方式置于患者前胸左側(cè)時(shí)，如果Jl和J3之間提取一個(gè)正相心電信號(hào)，則J2和J3之間提取一個(gè)反相信號(hào)(具體由采集電極的排列位置決定)，這樣的心電信號(hào)就是差模信號(hào)。同時(shí)Jl、J2和J3對(duì)地提取三個(gè)同相的共模干擾信號(hào)。放大器Al和A2以I : I的放大量把這兩個(gè)信號(hào)傳到輸出端。放大器Al和A2分別把信號(hào)傳輸?shù)椒糯笃鰽3和A4的輸入端,放大器A3和A4對(duì)差模信號(hào)放大,對(duì)共模干擾信號(hào)只傳輸不放大，在放大器A3和A4的輸出端上，心電信號(hào)被放大并相位相反，共模干擾信號(hào)不被放大且同相。在放大器A3的輸出端與放大器A4的輸出端連接兩只相同阻值的電阻R12和R13， 連接在一起的連接點(diǎn)為K，對(duì)于差模信號(hào)，K點(diǎn)在兩個(gè)反相信號(hào)的中點(diǎn)，其信號(hào)為零；對(duì)于共模干擾信號(hào)，K點(diǎn)在兩個(gè)同相信號(hào)的中點(diǎn)，其信號(hào)與兩放大器的輸出端相同，把K點(diǎn)連接到共模抑制放大器的輸入端，共模抑制放大器的輸出端通過(guò)J3與共用參考極連接，則從K點(diǎn)獲得的共模干擾信號(hào)又反相輸入到共用參考極，皮膚在與J3接觸電阻上的干擾信號(hào)與采集放大電路的零點(diǎn)對(duì)共用參考極的信號(hào)就完全一樣了，也就起到了消除共模干擾信號(hào)的作用。共用參考極的中間固定胸音檢測(cè)用的傳感器圓盤(pán)形壓電陶瓷片，傳感器的兩引出線(xiàn)分別連接到線(xiàn)路“地”和通過(guò)前級(jí)放大器到胸音放大器輸入端。為了使心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置體積小，且便于長(zhǎng)期佩戴，如圖4所示，心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置殼體的前面板上設(shè)計(jì)有用于固定采集電極的固定卡槽5，卡槽5內(nèi)裝有接觸簧片6，接觸簧片用細(xì)導(dǎo)線(xiàn)焊接并分別連接到高阻抗隔離前級(jí)的同相輸入端和共模抑制放大器輸出端。把采集電極摁入卡槽內(nèi)固定。心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置設(shè)外接電源接口，或內(nèi)置電源，內(nèi)置電源可選用可充電電池，以提供電源。使用時(shí)只需要將心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置的電極采集面緊貼前胸左側(cè)皮膚，穿上純棉緊身背心，以固定心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置的檢測(cè)位置。比較干燥的天氣或冬季，可用溫水潤(rùn)一下接觸采集電極部位的皮膚。開(kāi)啟心臟監(jiān)護(hù)儀后，其檢測(cè)到的心電信號(hào)和胸音信號(hào)曲線(xiàn)圖(如圖6所示)即可通過(guò)藍(lán)牙發(fā)射器發(fā)送到后臺(tái)處理中心服務(wù)器。心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送到藍(lán)牙手機(jī)上，而藍(lán)牙手機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)處理中心服務(wù)器，后臺(tái)處理中心服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，醫(yī)護(hù)人員和患者能隨時(shí)通過(guò)心電、胸音曲線(xiàn)了解心臟的狀態(tài)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)的心臟隱患。圖6顯示了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的一個(gè)時(shí)間段的心電信號(hào)和胸音信號(hào)曲線(xiàn)截圖，圖右上角顯示信號(hào)采集的時(shí)間，圖中上方的曲線(xiàn)表示心電信號(hào)，下方曲線(xiàn)表示的是胸音信號(hào)。后臺(tái)監(jiān)控終端可根據(jù)上述曲線(xiàn)圖中出現(xiàn)異常圖形來(lái)判斷患者的心臟狀況，比如在圖6(b)中兩個(gè)R 波之間的一個(gè)低于R波的上升波顯示患者可能心臟早搏，需進(jìn)一步的診療。使用本實(shí)用新型的心臟心電信號(hào)監(jiān)護(hù)裝置，不會(huì)影響患者的日?；顒?dòng)，除極劇烈運(yùn)動(dòng)(打球、賽跑等)和特殊運(yùn)動(dòng)(游泳)夕卜。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以保證多用戶(hù)、大批量的生理信號(hào)長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)擁塞。后臺(tái)處理中心服務(wù)器可以有多個(gè)，可以分布在多個(gè)城市，甚至多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，并可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分布式系統(tǒng)。后臺(tái)處理中心服務(wù)器可以設(shè)置在醫(yī)院內(nèi)，也可以設(shè)置在醫(yī)院外。后臺(tái)處理中心服務(wù)器通過(guò)存儲(chǔ)大量人體生理信號(hào)數(shù)據(jù)，可以完成用于人體醫(yī)學(xué)研究的第一手資料的積累。人體生理信號(hào)數(shù)據(jù)的后臺(tái)處理，可以通過(guò)分析軟件來(lái)自動(dòng)完成對(duì)接收的人體生理信號(hào)的分析和處理，也可以通過(guò)具有醫(yī)務(wù)經(jīng)驗(yàn)的人員來(lái)進(jìn)行人力分析和處理。雖然本具體實(shí)施方式
以心電信號(hào)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)為例，但本領(lǐng)域的人員可以在不違背本實(shí)用新型的意圖的情況下應(yīng)用于人體其它生理信號(hào)的監(jiān)護(hù)，比如血壓信號(hào)、血糖信號(hào)、腦電信號(hào)等其它人體臟器信號(hào)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)的內(nèi)容為準(zhǔn)，本具體實(shí)施方式
不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。
權(quán)利要求1.一種生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括至少一生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，至少一移動(dòng)通訊設(shè)備和至少一后臺(tái)處理中心服務(wù)器；所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置包括采集電極、一信號(hào)放大電路，一信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)發(fā)射裝置，其中采集電極與信號(hào)放大電路、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)發(fā)射裝置構(gòu)成電通路；所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)其數(shù)據(jù)發(fā)射裝置與所述移動(dòng)通訊設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，所述移動(dòng)通訊設(shè)備通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與所述后臺(tái)處理中心服務(wù)器進(jìn)行通訊；其特征在于，所述采集電極包括兩個(gè)信號(hào)采集電極和一共用參考電極，所述信號(hào)放大電路包括一高阻抗隔離前級(jí)、一信號(hào)放大器和一共模抑制放大器，所述高阻抗隔離前級(jí)的輸入端連接所述兩信號(hào)采集電極的引出部，其輸出端與所述信號(hào)放大器輸入端連接；所述信號(hào)放大器的輸出端與所述信號(hào)處理電路連通；所述共模抑制放大器與所述信號(hào)放大器的輸出端連接，其輸出端與所述共用參考電極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)發(fā)射裝置為藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置，所述移動(dòng)通訊設(shè)備為藍(lán)牙手機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述采集電極為生理信號(hào)采集電極，包括一生理信號(hào)采集層；所述生理信號(hào)采集層為導(dǎo)電橡膠，包含橡膠和碳粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述碳粉為800-1200目碳粉，所述生理信號(hào)采集層的厚度為0. 8mm I. Omm ;所述生理信號(hào)采集層包含的橡膠選自符合國(guó)際食品安全標(biāo)準(zhǔn)的橡膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置具有一殼體，所述信號(hào)放大電路、信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)發(fā)射裝置設(shè)置于殼體內(nèi)；殼體前面板上設(shè)置三個(gè)與所述信號(hào)放大電路電連接的電極接口，其中兩信號(hào)采集電極接口對(duì)稱(chēng)設(shè)置于共用參考電極接口兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，各所述電極接口均為一固定卡槽，設(shè)導(dǎo)電接觸簧片；各所述電極壓入卡槽內(nèi)，各所述電極的生理信號(hào)采集層下表面與接觸簧片具有電連接通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，兩信號(hào)采集電極為條狀，共用參考電極為圓環(huán)狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)采集電極為心電信號(hào)采集電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置還包括一胸音傳感器，具有兩引線(xiàn)，一引線(xiàn)接地；一胸音信號(hào)放大器，其輸入端與胸音傳感器另一引線(xiàn)電連接，其輸出端與所述信號(hào)處理電路具有電連接通路，所述胸音傳感器固定于所述共用參考電極內(nèi)環(huán)部，為圓盤(pán)形壓電陶瓷片。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置還包括一胸音傳感器，具有兩引線(xiàn)，一引線(xiàn)接地；一前級(jí)放大器，其輸入端與胸音傳感器另一引線(xiàn)電連接；一胸音信號(hào)放大器，其輸入端與前級(jí)放大器輸出端連接，其輸出端與所述信號(hào)處理電路具有電連接通路，所述胸音傳感器固定于所述共用參考電極內(nèi)環(huán)部，為圓盤(pán)形壓電陶瓷片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括至少一生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，至少一移動(dòng)通訊設(shè)備和至少一后臺(tái)處理中心服務(wù)器；監(jiān)測(cè)裝置包括采集電極、一信號(hào)放大電路，一信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)發(fā)射裝置；采集電極包括兩個(gè)信號(hào)采集電極和一共用參考電極，信號(hào)放大電路包括一高阻抗隔離前級(jí)、一信號(hào)放大器和一共模抑制放大器，高阻抗隔離前級(jí)的輸入端連接所述兩信號(hào)采集電極的引出部，其輸出端與信號(hào)放大器輸入端連接；信號(hào)放大器的輸出端與信號(hào)處理電路連通；共模抑制放大器與信號(hào)放大器的輸出端連接，其輸出端與共用參考電極連接。本實(shí)用新型的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)和傳輸生理信號(hào)數(shù)據(jù)，并提醒用戶(hù)數(shù)據(jù)異常時(shí)及早就醫(yī)或采取其它相應(yīng)措施。
文檔編號(hào)A61B5/0402GK202288274SQ20112029615
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者崔偉, 張思琦 申請(qǐng)人:北京正業(yè)德盈科技有限公司, 張思琦