一种单臂式心电辅助跌倒检测仪制造技术

本发明专利技术提供一种单臂式心电辅助跌倒检测仪，针对老年人跌倒这种特殊体位变化的检测，在监测人体实时体位变化的同时检测人的心电信号参数，采用3D加速度传感器实时采集人体前、后、左、右的加速度信号来监测人体各个方向上的体位变化，并将采集到的实时信号通过无线通讯协议ZigBee发送至系统控制中心进行存储和分析；通过对3D加速度传感器与单臂式心电信号的综合分析，确定是否真正发生跌倒事件，然后通过短信猫向监护对象的亲友发送报警短信；本发明专利技术的检测仪所采集的单臂式心电信号比起传统肢体导联采集的心电信号更为方便，且整个采集终端设备只需4节5号电池供电，很好的实现了穿戴式和便携式的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗监护设备
，具体涉及一种单臂式心电辅助跌倒检测仪。
技术介绍
目前，老年人在社会中所占的比例逐年增加，老年人的行动安全已成为社会的重要问题。面对老年人容易跌倒的问题，除了实现防范之外，在发生跌倒情况时，最重要的就是第一时间内尽快的送至医院，以降低伤害。现有人体跌倒检测的技术，跌倒检测方法一般都是基于各种3D加速度传感器来感知人体的跌倒状况，用的最多的就是陀螺仪或者三轴加速度传感器，因为其价格便宜，控制简单，灵敏度高，而且采样方便，但是并不能结合人体其他的生理信息参数来综合统一地分析判断。人体的跌倒现象与心率的异变情况是密切相关的。传统的心电监护仪采用12导联，5导联来采集心电信号，最少也要左右手和右腿驱动这3导联来完成心电信号的采集。 这样在心电采样时就限制了人的自由性。采用多导联可以获得更多的心电信息，但是针对跌倒检测，需要的只是少数具有特殊意义的心电信息，比如心率、P波高度、Q波S波距离。 这些心电信息在人体跌倒时，会发生一定程度的变化。现在有将3D加速度模块和心电信号相结合的跌倒检测系统，但是该系统对于心电信号的采集还是传统的肢体导联的心电采集方式，将心电电极安置在检测对象的左右手，并用长长的导联线将原始信号引入采集系统，这样很大程度上约束了检测对象的自由度，并没有实现真正意义上的便携式和穿戴式的特点。目前，也有一些针对人体跌倒检测的跌倒检测装置，这些方法对于跌倒情形的鉴定只是通过分析3D加速度传感器在X、Y、Z轴上的加速度变化，采取一个方面的检测方式， 往往都不能达到很高的监测精度。如果能同时采用多维检测方式，在监测人体体位变化同时监测人体相关生理信息参数，如果发现在某种意义上都发生的改变，再进行判断，则可以大大提高判定跌倒事件的准确性。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术旨在提供一种便携式、穿戴式的单臂式心电辅助跌倒检测仪，该检测仪利用加速度传感器检测人体跌倒状况的同时，实时地采集有价值的心电信号来辅助判断跌倒状况，并将采集到的数据通过无线通讯协议Zigbee发送给系统控制中心。本专利技术的单臂式心电辅助跌倒检测仪包括电源模块、2路心电导联、心电信号调理模块、加速度传感器、中央处理及收发模块、两个电极贴片、T型天线。所述电源模块包括电压逆变器和电源稳压器；4所述心电信号调理模块包括前置放大器、带通滤波电路、主放大及滤波电路、陷波及电平抬高电路。所述带通滤波电路包括低通滤波电路、高通滤波电路；所述低通滤波电路包括第一运算放大器、第二运算放大器；所述高通滤波电路包括第三运算放大器；所述主放大及滤波电路包括主放大电路、滤波电路；所述主放大电路包括第四运算放大器；所述滤波电路包括第五运算放大器；所述陷波及电平抬高电路包括陷波电路、电平抬高电路；所述陷波电路包括第六运算放大器、第七运算放大器；所述电平抬高电路包括第八运算放大器。所述电源模块的电压逆变器和电源稳压器的输入均为DC输入。所述两个电极贴片分别连接2路心电导联的两路输入，2路心电导联的两路输出分别连接所述前置放大器的正输入端、负输入端；所述前置放大器的输出与带通滤波电路的输入相连接； 所述带通滤波电路的输出与主放大及滤波电路的输入相连接； 所述主放大及滤波电路的输出与陷波及电平抬高电路的输入相连接； 所述陷波及电平抬高电路的输出连接到中央处理及收发模块的一个输入。所述带通滤波电路的输入依次通过两个串联电阻与第一运算放大器的正输入端相连接，第一运算放大器的负输入端通过电阻接地，第一运算放大器的输出依次通过两个串联电阻与第二运算放大器的正输入端相连接，第二运算放大器的负输入端通过电阻接地，第二运算放大器的输出依次通过两个串联电容与第三运算放大器的正输入端相连接， 第三运算放大器的负输入端通过电阻接地，第三运算放大器的输出作为带通滤波器的输出ο所述带通滤波器的输出与主放大及滤波电路的输入相连接，主放大及滤波电路的输入与第四运算放大器的正输入端相连接，第四运算放大器的负输入端通过电阻接地，第四运算放大器的输出通过电阻与第五运算放大器的正输入端相连接，第五运算放大器的负输入端通过电阻接地，第五运算放大器的输出作为主放大及滤波电路的输出。所述主放大及滤波电路的输出与陷波及电平抬高电路的输入相连接，陷波及电平抬高电路的输入分别依次通过两个串联电阻、依次通过两个串联电容与第七运算放大器的正输入端相连接，第七运算放大器的负输入端与第七运算放大器的输出端相连接，第七运算放大器的输出还通过电阻与第八运算放大器的负输入端相连接，第八运算放大器的正输入端连接电位计的输出，电位计的两个输入端分别连接电源、地，第八运算放大器的输出作为陷波器及电平抬高电路的输出；第七运算放大器的输出还依次通过两个串联电阻接地， 且这两个串联电阻的相连端与第六运算放大器的正输入端相连接，第六运算放大器的负输入端与第六运算放大器的输出端相连接，第六运算放大器的输出端还分别通过电容连接到第七运算放大器的正输入端连接的两个串联电阻的相连端、通过电阻连接到第七运算放大器的正输入端连接的两个串联电容的相连端。所述加速度传感器的两个灵敏度控制端口分别通过电阻连接到中央处理及收发模块的两个输出上，加速度传感器X、Y、Z轴向的输出分别通过电阻与中央处理及收发模块三个模拟输入相连接。中央处理及收发模块的无线接收及发送端口与T型天线的载波端相连接，中央处理及收发模块的正向射频信号端口及负向射频信号端口分别与T型天线两个振荡端相连接；中央处理及收发模块的两个输出端还分别连接建立Zigbee网络连接成功指示灯、绑定请求成功指示灯。本专利技术的有益效果1、将通用加速度传感器与单臂式心电信号结合在一起，同时通过对两种生理信号数据的分析，确定是否真正发生跌倒事件，从而提高了对跌倒事件识别的准确率；2、对心电信号的采集不同于12导联、5导联、3导联的传统心电采集设备，在信号采集过程中只取监护对象的左手上臂不会对受监护对象的日常行为活动产生严格的限制；3、本专利技术的跌倒检测仪体积小，重量轻，穿戴方便，使用时只要将跌倒检测仪通过袖带固定在左手上臂即可。附图说明图1为跌倒检测系统的结构框图图2本专利技术的单臂式心电辅助跌倒检测仪的结构框图图3为电源模块的电路图图4为心电信号调理模块的前置放大器的电路图图5为心电信号调理模块的带通滤波电路的电路图图6为心电信号调理模块的主放大及滤波电路的电路图图7为陷波器及电平抬高电路的电路图图8为加速度传感器的电路图图9为中央处理及收发模块的电路图图10为典型的人体的单臂式心电信号波形图图11为人体处于平躺时的单臂式心电信号波形图图12为人体处于站立时的单臂式心电信号波形图图13为人体在完成侧向摔倒时的3D加速度传感器的输出波形图图14为人体发生侧向摔倒时加速度传感器输出X、Z轴的加速度波形图图15为人体在完成后仰摔倒时的3D加速度传感器的输出波形图图16为人体发生后仰摔倒时加速度传感器输出X、Z轴的加速度波形图图17为人体在完成蹲起时的3D加速度传感器的输出波形图图18为人体在完成行走时的3D加速度传感器的输出波形图图19为在人体左手上臂正确安放心电电极贴片的示意图图20为在人体左手上臂正确佩戴本专利技术的心电辅助跌倒检测仪的示意图图21为本专利技术的心电辅助跌倒检测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单臂式心电辅助跌倒检测仪，其特征在于：包括电源模块、２路心电导联、心电信号调理模块、加速度传感器、中央处理及收发模块、两个电极贴片、Ｔ型天线；所述心电信号调理模块包括前置放大器、带通滤波电路、主放大及滤波电路、陷波及电平抬高电路；所述带通滤波电路包括低通滤波电路、高通滤波电路；所述低通滤波电路包括第一运算放大器、第二运算放大器；所述高通滤波电路包括第三运算放大器；所述主放大及滤波电路包括主放大电路、滤波电路；所述主放大电路包括第四运算放大器；所述滤波电路包括第五运算放大器；所述陷波及电平抬高电路包括陷波电路、电平抬高电路；所述陷波电路包括第六运算放大器、第七运算放大器；所述电平抬高电路包括第八运算放大器；所述两个电极贴片分别连接２路心电导联的两路输入，２路心电导联的两路输出分别连接所述前置放大器的正输入端、负输入端；所述前置放大器的输出与带通滤波电路的输入相连接；所述带通滤波电路的输出与主放大及滤波电路的输入相连接；所述主放大及滤波电路的输出与陷波及电平抬高电路的输入相连接；所述陷波及电平抬高电路的输出连接到中央处理及收发模块的一个输入；所述加速度传感器的两个灵敏度控制端口分别通过电阻连接到中央处理及收发模块的两个输出上，加速度传感器Ｘ、Ｙ、Ｚ轴向的输出分别通过电阻与中央处理及收发模块三个模拟输入相连接；中央处理及收发模块的无线接收及发送端口与Ｔ型天线的载波端相连接，中央处理及收发模块的正向射频信号端口及负向射频信号端口分别与Ｔ型天线两个振荡端相连接；所述的中央处理及收发模块的两个输出端还分别连接建立网络连接成功指示灯、绑定请求成功指示灯。...

【技术特征摘要】
1.一种单臂式心电辅助跌倒检测仪，其特征在于包括电源模块、2路心电导联、心电信号调理模块、加速度传感器、中央处理及收发模块、两个电极贴片、T型天线；所述心电信号调理模块包括前置放大器、带通滤波电路、主放大及滤波电路、陷波及电平抬高电路；所述带通滤波电路包括低通滤波电路、高通滤波电路；所述低通滤波电路包括第一运算放大器、第二运算放大器；所述高通滤波电路包括第三运算放大器；所述主放大及滤波电路包括主放大电路、滤波电路；所述主放大电路包括第四运算放大器；所述滤波电路包括第五运算放大器；所述陷波及电平抬高电路包括陷波电路、电平抬高电路；所述陷波电路包括第六运算放大器、第七运算放大器；所述电平抬高电路包括第八运算放大器；所述两个电极贴片分别连接2路心电导联的两路输入，2路心电导联的两路输出分别连接所述前置放大器的正输入端、负输入端；所述前置放大器的输出与带通滤波电路的输入相连接； 所述带通滤波电路的输出与主放大及滤波电路的输入相连接； 所述主放大及滤波电路的输出与陷波及电平抬高电路的输入相连接； 所述陷波及电平抬高电路的输出连接到中央处理及收发模块的一个输入； 所述加速度传感器的两个灵敏度控制端口分别通过电阻连接到中央处理及收发模块的两个输出上，加速度传感器X、Y、Z轴向的输出分别通过电阻与中央处理及收发模块三个模拟输入相连接；中央处理及收发模块的无线接收及发送端口与T型天线的载波端相连接，中央处理及收发模块的正向射频信号端口及负向射频信号端口分别与T型天线两个振荡端相连接；所述的中央处理及收发模块的两个输出端还分别连接建立网络连接成功指示灯、绑定请求成功指示灯。2.如权利要求1所述的单臂式心电辅助跌倒检测仪，其特征在于所述电源模块包括电压逆变器和电源稳压...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐礼胜，杨飞飞，张雷，杜宇航，王珂，康雁，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89