[发明专利]一种适用于多场景的心震信号监测装置及数据处理方法

说明书

本发明公开了一种适用于多场景的心震信号监测装置及数据处理方法，通过心震信号采集和人体运动状态监测的同步采集实现动态状况下的心震信号提取；人体运动状态监测单元能够实现人体躯干姿态的识别与运动轨迹的监测，根据监测出的人体运动状态选择适用于心震信号提取的时段的数据与对应的提取算法，实现心震信号与运动干扰的分离，该方法能够提高心震信号提取的准确率，同时避免了直接通过多传感器系统监测人体运动轨迹并将其用于心震信号提取带来的计算量大的问题，能够实现实时的动态状况下的心震信号采集，具有时效性；采用心震信号采集智能服装，增强舒适性，能够实现对多场景下的心震信号的长期便携式采集。

技术领域

本发明属于便携式心脏健康监护技术领域，具体涉及一种适用于多场景的心震信号监测装置及数据处理方法。

背景技术

目前临床上最常使用的获取心脏活动信息的方式是心电图，心电信号可通过多导联的测量来提供相应的心脏活动信息。然而，心电信号对心脏的部分生理变化并不敏感，因此其包含的生理信息有限。相比之下，心震信号反映了心脏机械活动传播到胸壁的振动规律，能够直接反映心脏活动的生理信息。与此同时，随着微机电技术的发展，目前已经可以使用加速度传感器或位移传感器等实现心震信号的非接触式采集，使用这种方式的采集装置的小型化门槛低，能够实现信号的便携式采集，更适合居家测量和长时间测量。因此，使用心震信号能够作为获取心脏活动信息更优的选择。

目前最常用于心震信号采集的传感器类型是加速度传感器。然而，由于心脏振动与人体运动产生的是相同类型的信号，使用加速度传感器进行心震信号的测量时难以排除人体运动产生的干扰。并且人体运动产生的加速度幅值通常大于心震信号的幅值，这导致动态状况下人体心震信号的测量存在巨大的挑战，因此目前仅使用单个加速度传感器进行心震信号采集的方法难以满足适用于多场景的心震信号采集的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于多场景的心震信号监测装置及数据处理方法，旨在解决现有技术中无法在动态状况下采集较高质量的心震信号的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于多场景的心震信号监测装置，包括信号采集模块、信号传输模块以及数据处理模块，其中信号采集模块包括心震信号采集单元和人体运动状态监测单元，心震信号采集单元实时采集人体胸腔表面的振动信号，人体运动状态监测单元实时采集人体躯干上多个点位的运动惯性参数及运动学参数；信号传输模块包括微控制单元与蓝牙传输单元，心震信号采集单元以及人体运动状态监测单元采集的数据在微控制单元的控制下通过蓝牙传输单元同步无线传输至数据处理模块的PC端，数据处理模块的PC端将实现对数据的进一步处理，通过对人体躯干上多个点位的运动惯性参数及运动学参数进行分析实现对人体运动状态的识别，并依据人体不同运动状态完成不同场景下人体胸腔表面振动信号的分离，将人体胸腔表面振动信号分离为心震信号以及运动干扰信号。

进一步的，所述心震信号采集单元采用MEMS加速度传感器，用于采集人体胸腔表面的三轴向加速度数据，MEMS加速度传感器及其外围电路设计在一块心震采集PCB板上，并放置于人体左胸与心脏三尖瓣对应的位置，实现对人体胸腔表面振动信号的实时采集。

进一步的，所述人体运动状态监测单元采用四个相同的MEMS六轴运动传感器，分别实时采集人体左肩部、右肩部、左髋部及右髋部的三轴向加速度数据和三轴向角速度数据，每个MEMS六轴运动传感器及其外围电路分别设计在一块运动状态监测PCB板上，并且分别放置于人体对应的部位。

进一步的，所述信号传输模块包括的微控制单元与蓝牙传输单元设置在同一块信号传输PCB板上，心震信号采集单元以及人体运动状态监测单元的输出端口连接微控制单元，在微控制单元的控制下，心震信号采集模块以及人体运动状态监测模块采集到的多路并联数据通过蓝牙传输单元同步无线传输至数据处理模块的PC端。