可佩戴指套及心電圖和脈象采集終端的制作方法
【專利說明】可佩戴指套及心電圖和脈象采集終端 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療健康和芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可佩戴指套及心電圖和脈象 采集終端。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 心血管系統(tǒng)疾病是當(dāng)今社會(huì)的常見和多發(fā)疾病，根據(jù)新近的《中國心血管病報(bào) 告》，我國人口中有超過20%的該病患者，每10秒鐘就有1人因這種病而去世，占各病之首。 心電圖檢查是常規(guī)手段，但有些疾病有賴于冠狀動(dòng)脈造影、心臟超聲等，于基層應(yīng)用更是不 便。
[0003] 針對(duì)冠心病、高血壓的不同階段對(duì)脈搏波（"脈象"指中醫(yī)生切脈時(shí)指下感知到的 信號(hào)，可由柔性微納傳感器陣列采集多點(diǎn)"脈搏波"信號(hào)后逐步獲得；"脈搏波"指脈象中某 點(diǎn)的主要幅度的時(shí)間序列；"脈圖"指可視化的脈搏波圖）的研究，說明其形成和變化與心 血管疾病的發(fā)生和發(fā)展有密切聯(lián)系。但與心電圖相比，脈象感知還很困難。
[0004] 心電圖的特征識(shí)別與癥狀分類研究有豐富的階段性成果。它涉及從歸納邏輯、人 工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到支持向量機(jī)結(jié)合隱馬爾柯夫過程、高斯混合模型和主成份分析與獨(dú)立成份分 析、小波分析、模板匹配，以至分類器融合等方法。算法測試通?；贛IT/BIH標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫， 與實(shí)際的12導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)相比遠(yuǎn)不夠。諸多方法在MIT/BIH上準(zhǔn)確率高達(dá)99%以上，但在大量 臨床數(shù)據(jù)的面前，準(zhǔn)確性都有驚人的下降，有的不到上述準(zhǔn)確率的一半。究其原因，與一味 作"計(jì)算"而忽略領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)、臨床要求直接有關(guān)。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 有鑒于此，有必要提供一種可佩戴指套，該可佩戴指套能夠?qū)崟r(shí)、同步、便捷地采 集人體心電圖信號(hào)和人體脈象體征。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種可佩戴指套，包括手指狀套身，所述手指狀套身包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的第 一金屬導(dǎo)體層、絕緣體層和第二金屬導(dǎo)體層，所述第一金屬導(dǎo)體層形成左或右上肢電極，所 述第二金屬導(dǎo)體層形成右或左上肢電極，所述第一金屬導(dǎo)體層還設(shè)有脈象傳感器，所述左 上肢電極及右上肢電極用于采集人體心電圖信號(hào)，所述脈象傳感器用于采集人體脈象體 征。
[0008] 在一些實(shí)施例中，所述脈象傳感器為柔性維納脈象傳感器，所述柔性維納脈象傳 感器的材料為PVDF材料，所述柔性維納脈象傳感器的厚度為28 μ m。
[0009] 另外，本發(fā)明還提供了一種一種心電圖和脈象采集終端，包括：
[0010] 所述的可佩帶指套，所述可佩帶指套用于采集人體心電圖信號(hào)及脈象信號(hào)：
[0011] 微處理器模塊，信號(hào)連接于所述可佩帶指套，用于接收所述心電圖信號(hào)及脈象信 號(hào)，并對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行處理；
[0012] 通信模塊，信號(hào)連接于所述微處理器模塊，用于傳輸處理后的所述電圖信號(hào)及脈 象信號(hào)；及
[0013] 分析模塊，信號(hào)連接于所述通信模塊，用于接收所述通信模塊傳輸?shù)乃鲭妶D信 號(hào)及脈象信號(hào)，并對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行分析。
[0014] 在一些實(shí)施例中，所述微處理器模塊包括濾波電路、放大電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0015] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：
[0016] 本發(fā)明提供的可佩戴指套包括手指狀套身，所述手指狀套身包括由外向內(nèi)依次設(shè) 置的第一金屬導(dǎo)體層、絕緣體層和第二金屬導(dǎo)體層，所述第一金屬導(dǎo)體層和所述第二金屬 導(dǎo)體層形成左或右上肢電極，所述左上肢電極及右上肢電極采集人體心電圖信號(hào)，所述第 一金屬導(dǎo)體層上的脈象傳感器采集人體脈象體征，本申請(qǐng)上述可佩戴指套能位于醫(yī)生指下 而不影響醫(yī)生的切脈動(dòng)作；同時(shí)，將脈象傳感器與心電圖電極集成于一體，能夠同步獲得 心電圖和脈象以進(jìn)行比對(duì)與綜合，有效利用了心電圖和脈象在疾病檢測上的互補(bǔ)性和互參 性，從而為醫(yī)護(hù)人員在疾病程度、確定精度、診斷廣度等方面獲得科學(xué)準(zhǔn)確的診斷綜合結(jié) 論。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種心電圖和脈象采集終端，通過可佩帶指套采集人體心電圖信 號(hào)及脈象信號(hào)，再經(jīng)微處理器模塊對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的電 圖信號(hào)及脈象信號(hào)經(jīng)通信模塊傳輸至分析模塊進(jìn)行分析，本申請(qǐng)?zhí)峁┑男碾妶D和脈象采集 終端以可佩帶指套為載體，通過可佩帶指套采集人體心電圖和脈象，并將人體心電圖和脈 象遠(yuǎn)程傳輸至包含監(jiān)護(hù)、診斷、急救等系列化服務(wù)平臺(tái)中進(jìn)行常見心血管疾病的分析，不僅 能減少醫(yī)生工作量，還給患者帶來莫大便利。 【【附圖說明】】
[0018] 圖1為本發(fā)明提供的可佩戴指套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明提供的心電圖和脈象采集終端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明提供的三維網(wǎng)絡(luò)組織與映射示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明進(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)施例僅用以解釋本發(fā) 明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022] 在申請(qǐng)文件中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作 與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種 實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性 的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還 包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要 素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個(gè)……"限定的要素，并不排除在包括所述 要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0023] 請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的可佩戴指套，包括：指狀套身110,所述手 指狀套身110包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的第一金屬導(dǎo)體層120、絕緣體層130和第二金屬導(dǎo)體 層 140。
[0024] 其中，所述第一金屬導(dǎo)體層120形成左或右上肢電極，所述第二金屬導(dǎo)體層140形 成右或左上肢電極，所述第一金屬導(dǎo)體層120還設(shè)有脈象傳感器150,所述左上肢電極及右 上肢電極用于采集人體心電圖信號(hào)，所述脈象傳感器150用于采集人體脈象體征。
[0025] 具體地，指狀套身110設(shè)計(jì)成中食指套的形式，設(shè)計(jì)由中間絕緣的內(nèi)外兩層構(gòu)成 的"指套"，內(nèi)外兩層分別是金屬導(dǎo)體，即第一金屬導(dǎo)體層120和第二金屬導(dǎo)體層140,形成 心電圖的左、右腕電極，它們構(gòu)成I肢體導(dǎo)聯(lián)，第一金屬導(dǎo)體層120同時(shí)附有脈象傳感器 150,即脈象傳感器150中的柔性脈象傳感器陣列與左、右腕電極中的一個(gè)腕電極融為一 體，使用者只要食指戴上"指套"并模擬切脈方式將其按住另一手臂橈動(dòng)脈的寸、關(guān)、尺部位 中的一個(gè)，即可采集心電圖和三部九侯的脈象體征。
[0026] 所述第一金屬導(dǎo)體層及第二金屬導(dǎo)體層的材料均為常用導(dǎo)體。所述絕緣體層的材 料為常用絕緣材料。
[0027] 優(yōu)選地，所述脈象傳感器為柔性維納脈象傳感器，所述柔性維納脈象傳感器的材 料為PVDF (聚偏氟乙烯）材料。
[0028] 可以理解，為了使傳感器模塊不影響醫(yī)生指下的感覺實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓，使用厚度為 28 μ m的傳感器（PVDF)材料，并且在PVDF設(shè)備的后端附有手指縱向位移傳感器，使醫(yī)生手 指下壓或機(jī)器下壓時(shí)能于同樣深度的位置取脈，努力重現(xiàn)醫(yī)生的切脈過程，并找到相應(yīng)的 特征。由于醫(yī)生切脈時(shí)其手指可以自由移動(dòng)，因此柔性微納脈象傳感器陣列也必須能在三 維方向被靈活調(diào)控，且快速于最佳取脈位置或于特定位置取脈。
[0029] 本申請(qǐng)上述可佩戴指套能位于醫(yī)生指下而不影響醫(yī)生的切脈動(dòng)作；同時(shí)，將脈象 傳感器與心電圖電極集成于一體，能夠同步獲得心電圖和脈象以進(jìn)行比對(duì)與綜合，有效利 用了心電圖和脈象在疾病檢測上的互補(bǔ)性和互參性，從而為醫(yī)護(hù)人員在疾病程度、確定精 度、診斷廣度等方面獲得科學(xué)準(zhǔn)確的診斷綜合結(jié)論。
[0030] 請(qǐng)參閱圖2,圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的心電圖和脈象采集終端，包括：可佩帶指 套210、微處理器模塊220、通信模塊230及分析模塊240。
[0031] 其中，所述可佩帶指套210用于采集人體心電圖信號(hào)及脈象信號(hào)：
[0032] 微處理器模塊220信號(hào)連接于所述可佩帶指套210,用于接收所述心電圖信號(hào)及 脈象信號(hào)，并對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行處理；
[0033] 優(yōu)選地，所述微處理器模塊220包括濾波電路、放大電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0034] 通信模塊230信號(hào)連接于所述微處理器模塊220,用于傳輸處理后的所述電圖信 號(hào)及脈象信號(hào)；
[0035] 可以理解，通信模塊230可以以無線形式或者有線形式傳輸上述信號(hào)。
[0036] 分析模塊240信號(hào)連接于所述通信模塊230,用于接收所述通信模塊230傳輸?shù)乃?述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)，并對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行分析。
[0037] 優(yōu)選地，所述分析模塊240為移動(dòng)終端。
[0038] 所述分析模塊240用于采用下述構(gòu)造公式對(duì)所述心電圖、脈象分別采用相應(yīng)的深 層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分析局部信息得出整體結(jié)論，
[0039] 由于脈象數(shù)據(jù)如單側(cè)橈動(dòng)脈三部九侯，由傳感器模塊采集所得為二維數(shù)據(jù)，加入 時(shí)間信息就構(gòu)成三維數(shù)據(jù)，并且只有一個(gè)通道，故相應(yīng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算公式為
[0040]
[0041] 其中，輸入樣本為X，frav(X)為三維卷積函數(shù)，f sub(X)為三維降維函數(shù)，f(x)是激 勵(lì)函數(shù)；gE是分類層計(jì)算函數(shù)，這里采用softmax函數(shù)；gD是全連接層計(jì)算函數(shù)；g A1、gBJPI gcl分別是前三層卷積單元計(jì)算函數(shù)，這里均采用f sub (f_ (X))。
[0042] 其中，
[0043]
[0044] 其中，第i層的卷積核和采樣核均為P1X Q1X R1，表示"第i層第j個(gè)特征體坐 標(biāo)位置是（X，y，z) "的神經(jīng)元輸出值，表示"第i層第j個(gè)特征體"指向"第i-Ι層第 m個(gè)特征體"的核權(quán)值，表示"第i層第j個(gè)特征體"的偏置。
[0045] 請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖3,圖3形象展示了 frav(x)函數(shù)的計(jì)算過程：紅色立方體代表尺寸 SP1XQ1XR1的核，A層表示原始三維數(shù)據(jù)，即輸入層；B層和C層分別為映射層。卷積核在 輸入的三維數(shù)據(jù)A中滑動(dòng)，產(chǎn)生多個(gè)特征體B，然后新的卷積核在映射層B的每個(gè)特征體中 又進(jìn)行滑動(dòng)，使得映射層C同樣形成特征體。由于上一層的卷積核所在區(qū)域數(shù)據(jù)映射到下 一層只形成一個(gè)點(diǎn)，所以下一個(gè)映射層中每個(gè)特征體的體積會(huì)變小。
[0046] 上述網(wǎng)絡(luò)模型在用于疾病診斷之前，需要事先用一定量的脈象樣本進(jìn)行訓(xùn)練以獲 得最佳的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值。之后給定任意脈象，分類模型給出其屬于某種疾病的概率。
[0047] 基于心電圖數(shù)據(jù)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也類似，以單導(dǎo)聯(lián)為例，其計(jì)算公式為
[0048]
[0049] 其中，輸入樣本為x，fCDV(x)為一維卷積函數(shù)，fsub(x)為一維降維函數(shù)，爐以)是激 勵(lì)函數(shù)；g E是分類層計(jì)算函數(shù)，這里采用softmax函數(shù)；gD是全連接層計(jì)算函數(shù)；gA1、g BJPI gcl分別是前三層卷積單元計(jì)算函數(shù)，這里同樣均采用f sub(fOTV(x))。
[0050] 其中，
[0051]
[0052] 其中，第i層的卷積核和采樣核均為P1, V;表示"第i層第j個(gè)特征線坐標(biāo)位置是 (X) "的神經(jīng)元輸出值，表示"第i層第j個(gè)特征線"指向"第i_l層第m個(gè)特征線" 的核權(quán)值，表示"第i層第j個(gè)特征線"的偏置。
[0053] 為了能夠診斷疾病，同樣需要事先用一定量的心電圖樣本對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練。 之后給定任意一幅心電圖，分類模型給出其屬于某種疾病的概率。
[0054] 最后針對(duì)同一個(gè)人的脈象診斷結(jié)論和心電圖診斷結(jié)論，分析模塊240給出一個(gè)綜 合診斷結(jié)論。
[0055] 本發(fā)明還提供了一種心電圖和脈象采集終端，通過可佩帶指套采集人體心電圖信 號(hào)及脈象信號(hào)，再經(jīng)微處理器模塊對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的電 圖信號(hào)及脈象信號(hào)經(jīng)通信模塊傳輸至分析模塊進(jìn)行分析，本申請(qǐng)?zhí)峁┑男碾妶D和脈象采集 終端以可佩帶指套為載體，通過可佩帶指套采集人體心電圖和脈象，并將人體心電圖和脈 象遠(yuǎn)程傳輸至包含監(jiān)護(hù)、診斷、急救等系列化服務(wù)平臺(tái)中中進(jìn)行常見心血管疾病的分析，不 僅能減少醫(yī)生工作量，還給患者帶來莫大便利。
[0056] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì) 以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可佩戴指套，其特征在于，包括手指狀套身，所述手指狀套身包括由外向內(nèi)依次 設(shè)置的第一金屬導(dǎo)體層、絕緣體層和第二金屬導(dǎo)體層，所述第一金屬導(dǎo)體層形成左或右上 肢電極，所述第二金屬導(dǎo)體層形成右或左上肢電極，所述第一金屬導(dǎo)體層還設(shè)有脈象傳感 器，所述左上肢電極及右上肢電極用于采集人體心電圖信號(hào)，所述脈象傳感器用于采集人 體脈象體征。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可佩戴指套，其特征在于，所述脈象傳感器為柔性維納脈象 傳感器，所述柔性維納脈象傳感器的材料為PVDF材料，所述柔性維納脈象傳感器的厚度為 28 μ m〇3. -種心電圖和脈象采集終端，其特征在于，包括： 權(quán)利要求1所述的可佩帶指套，所述可佩帶指套用于采集人體心電圖信號(hào)及脈象信 號(hào)： 微處理器模塊，信號(hào)連接于所述可佩帶指套，用于接收所述心電圖信號(hào)及脈象信號(hào)，并 對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行處理； 通信模塊，信號(hào)連接于所述微處理器模塊，用于傳輸處理后的所述電圖信號(hào)及脈象信 號(hào)；及 分析模塊，信號(hào)連接于所述通信模塊，用于接收所述通信模塊傳輸?shù)乃鲭妶D信號(hào)及 脈象信號(hào)，并對(duì)所述電圖信號(hào)及脈象信號(hào)進(jìn)行分析。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的心電圖和脈象采集終端，其特征在于，所述微處理器模塊包 括濾波電路、放大電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的心電圖和脈象采集終端，其特征在于，所述分析模塊為移動(dòng) 終端。
【專利摘要】本發(fā)明提供的可佩戴指套包括手指狀套身，所述手指狀套身包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的第一金屬導(dǎo)體層、絕緣體層和第二金屬導(dǎo)體層，所述第一金屬導(dǎo)體層和所述第二金屬導(dǎo)體層形成左或右上肢電極，所述左上肢電極及右上肢電極采集人體心電圖信號(hào)，所述第一金屬導(dǎo)體層上的脈象傳感器采集人體脈象體征，本申請(qǐng)上述可佩戴指套能位于醫(yī)生指下而不影響醫(yī)生的切脈動(dòng)作；同時(shí)，將脈象傳感器與心電圖電極集成于一體，能夠同步獲得心電圖和脈象以進(jìn)行比對(duì)與綜合，有效利用了心電圖和脈象在疾病檢測上的互補(bǔ)性和互參性，從而為醫(yī)護(hù)人員在疾病程度、確定精度、診斷廣度等方面獲得科學(xué)準(zhǔn)確的診斷綜合結(jié)論。另外，本發(fā)明還提供了一種心電圖和脈象采集終端。
【IPC分類】A61B5/0402, A61B5/0205
【公開號(hào)】CN105708441
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410727539
【發(fā)明人】董軍, 金林鵬
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所