[发明专利]一种穿戴式心律失常检测装置

权利要求书

1.一种穿戴式心律失常检测装置，包括心电信号采集单元、呼吸信号采集单元、控制器和PC机，其特征在于，所述控制器对所述心电信号采集单元和所述呼吸信号采集单元进行控制，所述PC机对心电信号和呼吸信号进行处理，以实现对受试者心律失常的自动检测。

2.如权利要求1所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述心电信号采集单元的输入端连接至三导联心电电极，所述呼吸信号采集单元的输入端为心电信号正负电极之间的阻抗，所述心电信号采集单元和所述呼吸信号采集单元的输出端连接到所述控制器的输入端。

3.如权利要求2所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述装置还包括无线通信单元，所述无线通信单元为蓝牙模块，所述无线通信单元的发射端连接至所述控制器，所述无线通信单元的接收端连接至所述PC机，并在所述PC机上显示受试者的心电和呼吸波形。

4.如权利要求3所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述PC机用于受试者心电和呼吸波形的显示、数据处理和利用深度神经网络实现心律失常的自动分类。

5.如权利要求2所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述利用深度神经网络实现心律失常的自动分类是指同时采用前向反馈神经网络FFNN和卷积神经网络CNN两种模型实现心律失常的自动分类。

6.如权利要求1所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述FFNN共包含五层，为输入层、隐藏层1、隐藏层2、隐藏层3和输出层，层与层之间采用全连接，输出层采用softmax激活函数，其他层采用ReLU激活函数。

7.如权利要求1所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述FFNN的层与层之间采用全连接，第n-1层到第n层的前向计算公式为

X⁽ⁿ⁾＝f⁽ⁿ⁾(W⁽ⁿ⁾X^(n-1)+B⁽ⁿ⁾)

输出层采用softmax激活函数，其表达式为

其他层采用ReLU激活函数，其表达式为

f(x)＝max(0,x)

其中，W为层与层之间的线性关系，f⁽ⁿ⁾为第n-1层到第n层的函数关系，X^(n-1)为第n-1层的输出信号，B为偏倚，x_i为输出层第i层的输入信号，j指在n个神经元中遍历。

8.如权利要求7所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述FFNN的输入为200ms的心电片段，输出为检测的R波位置信息，用于实现心电信号R波位置的检测，进而利用重采样计算得到心律失常自动分类的特征值RR，公式为

RR＝Resample(ECGs[qrs_m-2:qrs_m],360)

其中，ECGs表示心电缓冲区，qrs_m-2表示当前R波点的前一个R波点位置，qrs_m表示当前R波点的后一个R波点的位置。

9.如权利要求8所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述CNN用于提取心电信号特征RR后对心律失常实现训练和测试，通过每一个卷积层和池化层串联的方式实现特征值RR的特征变换，为度量训练样本计算出的输出和真实训练样本输出之间的损失。

10.如权利要求9所述的穿戴式心律失常检测装置，其特征在于，所述CNN的输出层维度为1*13，主要包含心律失常的13种分类，分别是正常心搏N、左束支传导阻滞L、右束支传导阻滞R、(结性)交界性逸搏j、房性逸搏e、房性早搏A、异变的房性早搏a、结性(交界性)早搏J、室上性早搏或异位搏动S、室性早搏V、室性逸搏E、心室融合心搏F和无法分类的心搏Q。