CN114305437A - 心电特征检测装置和方法以及心电特征检测*** - Google Patents
心电特征检测装置和方法以及心电特征检测*** Download PDFInfo
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Abstract
本公开涉及生物医学工程技术领域，具体涉及一种心电特征检测装置和方法以及心电特征检测***，装置包括：用于采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值的信号采集模块；连接于信号采集模块用于根据阻抗变化值生成参考信号的参考信号生成模块，运算放大模块的第一输入端连接于信号采集模块用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号；运动伪影估计模块包括第三输入端和第二输出端，第三输入端连接于参考信号生成模块和第一输出端，第二输出端连接于第二输入端，用于根据运算放大模块的输出信号以及参考信号生成抵消信号并反馈至运算放大模块的第二输入端。本公开技术方案节约了计算资源，减少信号采集的设计成本，降低信号采集的能耗。
Description
技术领域
本公开涉及生物医学工程技术领域，具体而言，涉及一种心电特征检测装置和方法以及心电特征检测***。
背景技术
随着可穿戴设备的日益发展，提高了用户的健康意识，可穿戴设备的健康监测功能受到更广泛的关注。其中心电图(Electrocardiograph ECG)监测功能为用户提供了更全面的健康信息。可穿戴设备为了保证外观和便携性，其心电信号的监测电极往往是采用干电极采集信号；干电极信号易受移动伪像的影响。
相关技术中的为了降低运动伪像的影响，通过数字端的算法抑制实现，为了达到有效的效果却又有好的用户体验，算法一般比较复杂，算力要求越高，导致信号采集***的功耗也越高，同时，成本也较高。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种心电特征检测装置和方法以及心电特征检测***，进而至少在一定程度上克服相关技术中的心电特征检测装置计算成本较高、功耗成本较高且设计成本较高的不足。
根据本公开的第一方面，提供一种心电特征检测装置，包括：
信号采集模块，用于采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值；
参考信号生成模块，连接于所述信号采集模块，用于根据所述阻抗变化值生成参考信号；
运算放大模块，包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，所述第一输入端连接于所述信号采集模块用于接收所述初始心电信号，所述第二输入端用于接收抵消信号；
运动伪影估计模块，包括第三输入端和第二输出端，所述第三输入端连接于所述参考信号生成模块以及所述第一输出端，所述第二输出端连接于所述第二输入端，用于根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块的所述第二输入端。
根据本公开的第二方面，提供一种心电特征检测方法，包括：
采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值；
根据所述阻抗变化值生成参考信号；
通过运算放大模块根据心电信号以及抵消信号得到输出信号；
根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块。
根据本公开的第三方面，提供一种心电特征检测***，包括至少一个心电特征检测装置、处理器和显示设备；
其中，所述心电特征检测装置包括：
信号采集模块，用于采集初始心电信号以及阻抗变化值
参考信号生成模块，连接于所述信号采集模块，用于根据所述阻抗变化值生成参考信号；
运算放大模块，包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，所述第一输入端连接于所述信号采集模块用于接收所述初始心电信号，所述第二输入端用于接收抵消信号；
运动伪影估计模块，包括第三输入端和第二输出端，所述第三输入端连接于所述参考信号生成模块以及所述第一输出端，所述第二输出端连接于所述第二输入端，用于根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块的所述第二输入端；
所述处理器，用于接收所述输出信号，并根据所述输出信号生成心电图并传输至所述显示设备；
显示设备，连接于所述处理器，用于接收所述心电图并显示。
本公开的一种实施例所提供的心电特征检测装置，由信号采集模块采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值，并利用参考信号生成模块根据阻抗变化值生成参考信号。运算放大模块包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，第一输入端连接于信号采集模块用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号；运动伪影估计模块包括第三输入端和第二输出端，第三输入端连接于参考信号生成模块以及第一输出端，第二输出端连接于第二输入端，用于根据运算放大模块的输出信号以及参考信号生成抵消信号并反馈至运算放大模块的第二输入端。相较于现有技术，利用运算放大模块的输出信号和参考信号生成抵消信号并反馈至运算放大模块的第二输入端用于消除初始心电信号中的干扰信号，无需设置数字端的抑制算法即可消除初始心电信号中的干扰信号，即消除运动伪影，节约了计算资源，由于无需在数字端设置复杂的算法，可以减少心电信号采集的设计成本，同时，也能够降低信号采集的能耗。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1示意性示出本公开示例性实施例中一种心电特征检测装置的示意图；
图2示意性示出本公开示例性实施例中一种心电特征检测装置对运算放大模块进行细化之后的示意图；
图3示意性示出本公开示例性实施例中运动伪影估计模块的示意图；
图4示意性示出本公开示例性实施例中运动伪影估计模块的细化结构示意图；
图5示意性示出本公开一种示例性实施例中运动伪影估计模块的具体结构示意图；
图6示意性示出本公开示例性实施例中一种心电特征检测装置的流程图；
图7示意性示出本公开示例性实施例中根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号的流程图；
图8示意性示出本公开示例性实施例中一种心电特征检测***的示意图；
图9示意性示出本公开示例性实施例中心电图生成的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
随着可穿戴设备的日益发展，提高了用户的健康意识，同时为用户的健康管理提供可行性方案(特别是心血管方面的健康监测)，因此可穿戴设备的健康监测功能受到更广泛的关注。其中心电图(Electrocardiograph ECG)监测功能为用户提供了更全面的健康信息。相对于传统的心电图机采用湿电极进行前端信号采集，可穿戴设备为了保证外观和便携性，其ECG的监测电极往往是采用干电极采集信号；干电极信号相较于湿电极更易受运动伪像的影响。运动伪像通常是由于皮肤拉伸、电极移动，电极阻抗变化等引起的一种影响ECG信号的表现，其一般是幅度比较大的信号叠加在ECG信号中。因此要获得优秀的ECG检测功能的用户体验，就要提高可穿戴设备的心电信号采集质量，进而需要一种有效抑制运动伪像的方法。
在相关技术中，为了降低运动伪像的影响，会要求信号采集前端输入动态范围比较宽，通过降低前端放大器的增益，同时提高模拟数字转化器(Analog to DigitalConverter ADC)的分辨率\采样率来实现，最后通过数字端的自适应滤波等算法抑制。降低前端放大的增益实则是对信号采集***的信噪比的牺牲；同时采用高分辨率ADC会增加成本和采集***功耗，功耗的增加对于穿戴设备是不利的；通过数字端的算法抑制实现，为了达到有效的效果却又有好的用户体验，算法一般比较复杂，比如使用滤波器组、小波变换、主成分分析等复杂算法，要实现这些算法控制器的算力有一定的要求，算力要求越高，信号采集***的功耗也越高。
基于上述缺点，本公开首先提出一种心电特征检测装置，能够在一定程度上解决上述一个或多个问题，参照图1所示，心电特征监测装置可以包括信号采集模块110、参考信号生成模块120、运算放大模块130以及运动伪影估计模块140。其中，信号采集模块110用于采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值；参考信号生成模块120连接于信号采集模块，用于根据阻抗变化值生成参考信号；运算放大模块130包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，第一输入端连接于信号采集模块110用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号；运动伪影估计模块140包括第三输入端和第二输出端，第三输入端连接于参考信号生成模块以及第一输出端，第二输出端连接于第二输入端，用于根据运算放大模块130的输出信号以及参考信号生成抵消信号并反馈至运算放大模块130的第二输入端。
相较于现有技术，利用运算放大模块130的输出信号和参考信号生成抵消信号并反馈至运算放大模块130的第二输入端用于消除初始心电信号中的干扰信号，无需设置数字端的抑制算法即可消除初始心电信号中的干扰信号，即消除运动伪影，节约了计算资源，由于无需在数字端设置复杂的算法，可以减少心电信号采集的设计成本，同时，也能够降低信号采集的能耗。
在本公开的一种示例实施方式中，信号采集模块110可以包括至少一个心电信号采集单元和阻抗采集单元，其中心电信号采集单元可以用于采集上述初始心电信号，心电信号采集单元可以由三导联心电电极采集，其电路结构与市面上心电信号检测仪信号采集部分的电路结构基本想同，例如，心电信号采集模块、心电传感器等。在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，有上述信号采集模块110采集的初始心电信号中包括有目标心电信号以及干扰信号，其中干扰信号是由被检测对象的阻抗变化而产生的。
在本示例实施方式中，阻抗采集单元用于采集被检测对象的阻抗变化，即采集心电信号时的阻抗变化，阻抗采集单元可以是阻抗测试仪，也可以通过感应电压和电流的变化来计算阻抗的变化，在本示例实施方式中不对上述阻抗采集单元做具体限定。
在本公开的一种示例实施方式中，参考信号生成模块120可以包括电流提供单元以及生成单元，其中电流提供单元用于提供以恒定的电流信号，其中上述电流信号可以大于等于8nA小于等于12nA，具体可以例如10nA、10.5nA等，在本示例实施方式中不做具体限定。
生成模块用于根据上述电流信号以及阻抗变化值来计算参考信号，参考信号的具体计算方式可以是由上述电流信号与阻抗变化值进行相乘得到。
在本公开的一种示例实施方式中，参照图2所示，运算放大模块130连接可以包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，第一输入端连接于所述信号采集模块110用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号。
在本示例实施方式中，参照图2所示，运算放大模块130可以包括运算放大器131、第一负载210、第二负载220以及第三负载，其中运算放大器131可以包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，第一输入端连接于所述信号采集模块110用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号，第一负载210连接于所述第一输出端与第一输入端之间，第二负载220连接于信号采集模块110与第一输出端之间；第三负载230连接于第二输入端和运动伪影估计模块140之间。
在本示例实施方式中，上述第一负载210、第二负载220以及第三负载230均可以时电阻元件，且阻抗相同，例如，第一负载210、第二负载220以及第三负载230的阻抗均为10欧姆，在本公开的另一种示例实施方式中，上述第一负载210、第二负载220以及第三负载的阻抗还可以不同，例如，第一负载210的阻抗为10欧姆，第二负载220的阻抗为12欧姆，第三负载的阻抗为11欧姆，可以根据用户的需求进行自定义，在本示例实施方式中不多上述第一负载210、第二负载220以及第三负载230的阻抗做具体限定。
在本公开的一种示例实施方式中，参照图3所示，运动伪影估计模块140可以包括第一抵消电路310、第二抵消电路330、权重分配电路340以及合成电路320。其中第一抵消电路310用于根据参考信号和第一权重值生成第一子抵消信号；第二抵消电路330用于对参考信号进行相移得到目标信号，并根据目标信号与第二权重值生成第二子抵消信号；权重分配电路340用于根据参考信号以及输出信号确定第一权重值，和根据所述目标信号和输出信号确定第二权重值；合成电路320用于将第一子抵消信号和第二子抵消信号合成为抵消信号。
在本示例实施方式中，第一抵消电路310可以包括第一跨导放大器311，第一跨导放大器311的输入端连接于参考信号生成模块120，输出端连接于合唱模块，其中第一跨导放大器311还可以包括增益电路，其中增益电路还可以包括一电压信号以及以滑动变阻器，其中，电压信号的大小可以大于等于1V小于等于1.8V，例如，1.5V、1.2V等，在本示例实施方式中不做具体限定，滑动变阻器的最大电阻可以大于等于5MΩ小于等于10MΩ，例如，6MΩ、5.5MΩ等，在本示例实施方式中不做具体限定。根据上述权重分配电路340确定上述滑动变阻器的实际接入电阻，进而确定第一跨导放大器311的增益。
在本示例实施方式中，参照图4所示，第二抵消电路330可以包括低通滤波电路以及第二跨导放大器332，其中，低通滤波电路用于对参考信号进行相移得到目标信号，其中低通滤波电路为相关技术中的滤波电路，例如，有源低通滤波器331、无源低通滤波器331等，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，第二跨导放大器332的输入端连接于上述低通滤波电路，输出端连接于上述合成电路320，其中第二跨导放大器332还可以包括增益电路，其中增益电路还可以包括一电压信号以及以滑动变阻器，其中电压信号的大小可以大于等于1V小于等于1.8V，例如，1.5V、1.2V等，在本示例实施方式中不做具体限定，滑动变阻器的最大电阻可以大于等于5MΩ小于等于10MΩ，例如，6MΩ、5.5MΩ等，在本示例实施方式中不做具体限定。根据上述权重分配电路340确定上述滑动变阻器的实际接入电阻。
在本示例实施方式中，参照图5所示，权重分配电路340可以包括第一子权重分配电路以及第二字权重分配电路340，其中第一自权重分配电路340可以用于根据参考信号以及输出信号确定第一权重值，其中第一子权重分配电路包括第一比较器511第一逻辑电路512、第一计数器513以及第二比较器530，其中第一比较器511输入端连接于参考信号生成模块120；第一逻辑电路512包括第四输入端和第五输入端，第四输入端连接于第一比较器511的输出端，第一逻辑电路512在第四输入端和第五输入端输入信号的符号相同时输出高电平；第一计数器513输入端连接于第一逻辑电路512的输出端，输出端连接于第一跨导放大器311，用于根据计数器的输出信号确定第一跨导放大器311的增益；第二比较器530输入端连接于第一输出端，输出端连接于第五输入端。
在本示例实施方式中，第一比较器511可以用于判断参考信号与0的大小，即判断参考信号的正负，当参考信号大于0时，第一比较器511输出为1，即输出为高电平，当参考信号小于0时，第一比较器511的输出为0，即输出低电平。
在本示例实施方式中，第二比较器530可以用于判断运算放大模块130的输出信号与0的大小，即判断运算放大模块130的输出信号的正负，当运算放大模块130的输出信号大于0时，第一比较器511输出为1，即输出为高电平，当运算放大模块130的输出信号小于0时，第一比较器511的输出为0，即输出低电平。
第一逻辑电路512在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号相同时，输出为高电平，在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号不相同时，输出为低电平，即上述第一逻辑电路512可以是同或门，也可以是有多个逻辑门组成的能够实现上述功能的逻辑电路，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，第一计数器513用于根据第一逻辑电路512的输出来完成计数，当输出为1时计数器产生上升沿，输出为0计数器产生下降沿，第一计数器513可以产生带符号位的8位二进制数来调整上述滑动变阻器的电阻大小来调整第一跨导运放的增益。
在本公开的一种示例实施方式中，第二字权重分配电路340可以包括第三比较器521、第二逻辑电路522、第二计数器523以及第二比较器530。其中，第三比较器521的输入端连接于所述低通滤波电路的输出端；第二逻辑电路522包括第六输入端和第七输入端，第六输入端连接于所述第三比较器521的输出端，所述第二逻辑电路522在所述第六输入端和第七输入端输入信号的符号相同时输出高电平；第二计数器523输入端连接于所述第一逻辑电路512的输出端，输出端连接于所述第二跨导放大器332，用于根据所述计数器的输出信号确定所述第二跨导放大器332的增益；第二比较器530输入端连接于所述第一输出端，输出端连接于所述第七输入端。
在本示例实施方式中，第三比较器521可以用于判断参考信号与0的大小，即判断参考信号的正负，当参考信号大于0时，第三比较器521输出为1，即输出为高电平，当参考信号小于0时，第三比较器521的输出为0，即输出低电平。
在本示例实施方式中，第二比较器530可以用于判断运算放大模块130的输出信号与0的大小，即判断运算放大模块130的输出信号的正负，当运算放大模块130的输出信号大于0时，第一比较器511输出为1，即输出为高电平，当运算放大模块130的输出信号小于0时，第一比较器511的输出为0，即输出低电平。
第二逻辑电路522在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号相同时，输出为高电平，在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号不相同时，输出为低电平，即上述第二逻辑电路522可以是同或门，也可以是有多个逻辑门组成的能够实现上述功能的逻辑电路，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，第二计数器523用于根据第二逻辑电路522的输出来完成计数，当输出为1时计数器产生上升沿，输出为0计数器产生下降沿，第二计数器523可以产生带符号位的8位二进制数来调整上述滑动变阻器的电阻大小来调整第二跨导放大器的增益。
在本示例实施方式中，在参考信号以及上述目标信号分别经过上述第一跨导放大器以及上述第二跨导放大器之后，生成了第一抵消信号以及第二抵消信号。其中，第一抵消信号以及第二抵消信号均为电流信号。
在本示例实施方式中，上述合成电路可以将上述第一抵消信号以及第二抵消信号合称为形式为电压信号的抵消信号，合成电路可以为跨阻放大器540，或者是能够实现上述功能的其他电路结构，在本示例实施方式中不做具体限定。
相较于现有技术，利用运算放大模块130的输出信号和参考信号生成抵消信号并反馈至运算放大模块130的第二输入端用于消除初始心电信号中的干扰信号，无需设置数字端的抑制算法即可消除初始心电信号中的干扰信号，即消除运动伪影，节约了计算资源，由于无需在数字端设置复杂的算法，可以减少心电信号采集的设计成本，同时，也能够降低信号采集的能耗。通过在反馈电路在采集端即对运动伪影有效抑制作用，降低采集***的输入范围，可以提高信号前端的增益而不会引起信号饱和失真，增加了整个心电信号采集装置的信噪比。
进一步的，本公开还提供一种心电特征检测方法，参照图6所示，改方法可以包括以下步骤：
步骤S610，采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值；
步骤S620，根据所述阻抗变化值生成参考信号；
步骤S630，通过运算放大模块130根据心电信号以及抵消信号得到输出信号；
步骤S640，根据所述运算放大模块130的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块130。
在本公开的一种示例实施方式中，步骤S110至步骤S130的详细的细节在上述对心电特征检测装置的介绍中已经进行了详细的介绍，因此此处不再赘述。
在本示例实施方式中，参照图7所示，上述根据所述运算放大模块130的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块130，可以包括步骤S710至步骤S750，具体如下：
步骤S710，根据所述参考信号以及所述输出信号确定第一权重值；
步骤S720，根据所述目标信号和所述输出信号确定第二权重值；
步骤S730，根据所述参考信号和第一权重值生成第一子抵消信号；
步骤S740，对所述参考信号进行相移得到目标信号，并根据所述目标信号与第二权重值生成第二子抵消信号；
步骤S750，将所述第一子抵消信号和所述第二子抵消信号合成为所述抵消信号。
在本示例实施方式中，步骤S710至步骤S750在对上述心电特征检测装置进行说明时已经进行了详细的说明会，因此，此处不再赘述。
再进一步的，本公开还提供一种心电特征检测***，心电特征检测***包括至少一个心电特征检测装置、处理器870和显示设备910，其中心电特征检测装置可以包括信号采集模块110、参考信号生成模块120、运算放大模块130以及运动伪影估计模块140。其中，信号采集模块110用于采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值；参考信号生成模块120连接于信号采集模块，用于根据阻抗变化值生成参考信号；运算放大模块130包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，第一输入端连接于信号采集模块110用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号；运动伪影估计模块140包括第三输入端和第二输出端，第三输入端连接于参考信号生成模块以及第一输出端，第二输出端连接于第二输入端，用于根据运算放大模块130的输出信号以及参考信号生成抵消信号并反馈至运算放大模块130的第二输入端。
在本示例实施方式中，可以包括多个心电信号采集模块，例如，参照图8所示，包括多个心电信号采集模块，分别为第一心电信号采集模块811、第二心电信号采集模块812以及第三心电信号采集模块813。
在本示例实施方式中，在第一信号采集模块与第一运算放大器831之间还可以设置一个第一前端放大器821，用于对采集的初始心电信号进行放大，在在第二信号采集模块与第二运算放大器832之间还可以设置一个第二前端放大器822，用于对采集的初始心电信号进行放大。进而使得消除干扰信号的精度更高。
在本示例实施方式中，第一运算放大器具有信号缓冲的作用，增大采集信号的输入阻抗以增加信噪比，即输入阻抗变大，人体运动时造成的阻抗变化对后续的计算影响较小，进而提升心电信号采集的信噪比。
处理器870用于接收上述输出信号，并根据输出信号生成心电图并传输至显示设备910，由显示被别接收行数心电图并显示。
在本示例实施方式中，显示设备可以是如手机、平板电脑等具有显示功能的电子设备，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本公开的一种示例实施方式中，信号采集模块110可以包括至少一个心电信号采集单元和阻抗采集单元，其中心电信号采集单元可以用于采集上述初始心电信号，心电信号采集单元可以由三导联心电电极采集，其电路结构与市面上心电信号检测仪信号采集部分的电路结构基本想同，例如，心电信号采集模块、心电传感器等。在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，有上述信号采集模块110采集的初始心电信号中包括有目标心电信号以及干扰信号，其中干扰信号是由被检测对象的阻抗变化而产生的。
在本示例实施方式中，阻抗采集单元用于采集被检测对象的阻抗变化，即采集心电信号时的阻抗变化，阻抗采集单元可以是阻抗测试仪，也可以通过感应电压和电流的变化来计算阻抗的变化，在本示例实施方式中不对上述阻抗采集单元做具体限定。
在本公开的一种示例实施方式中，参考信号生成模块120可以包括电流提供单元以及生成单元，其中电流提供单元用于提供以恒定的电流信号，其中上述电流信号可以大于等于8nA小于等于12nA，具体可以例如10nA、10.5nA等，在本示例实施方式中不做具体限定。
生成模块用于根据上述电流信号以及阻抗变化值来计算参考信号，参考信号的具体计算方式可以是由上述电流信号与阻抗变化值进行相乘得到。
在本公开的一种示例实施方式中，参照图2所示，运算放大模块130连接可以包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，第一输入端连接于所述信号采集模块110用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号。
在本示例实施方式中，参照图2所示，运算放大模块130可以包括运算放大器131、第一负载210、第二负载220以及第三负载，其中运算放大器131可以包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，第一输入端连接于所述信号采集模块110用于接收初始心电信号，第二输入端用于接收抵消信号，第一负载210连接于所述第一输出端与第一输入端之间，第二负载220连接于信号采集模块110与第一输出端之间；第三负载，连接于第二输入端和运动伪影估计模块140之间。
在本示例实施方式中，上述第一负载210、第二负载220以及第三负载230均可以时电阻元件，且阻抗相同，例如，第一负载210、第二负载220以及第三负载230的阻抗均为10欧姆，在本公开的另一种示例实施方式中，上述第一负载210、第二负载220以及第三负载的阻抗还可以不同，例如，第一负载210的阻抗为10欧姆，第二负载220的阻抗为12欧姆，第三负载的阻抗为11欧姆，可以根据用户的需求进行自定义，在本示例实施方式中不多上述第一负载210、第二负载220以及第三负载230的阻抗做具体限定。
在本公开的一种示例实施方式中，参照图3所示，运动伪影估计模块140可以包括第一抵消电路310、第二抵消电路330、权重分配电路340以及合成电路320。其中第一抵消电路310用于根据参考信号和第一权重值生成第一子抵消信号；第二抵消电路330用于对参考信号进行相移得到目标信号，并根据目标信号与第二权重值生成第二子抵消信号；权重分配电路340用于根据参考信号以及输出信号确定第一权重值，和根据所述目标信号和输出信号确定第二权重值；合成电路320用于将第一子抵消信号和第二子抵消信号合成为抵消信号。
在本示例实施方式中，第一抵消电路310可以包括第一跨导放大器311，第一跨导放大器311的输入端连接于参考信号生成模块120，输出端连接于合唱模块，其中第一跨导放大器311还可以包括增益电路，其中增益电路还可以包括一电压信号以及以滑动变阻器，其中，电压信号的大小可以大于等于1V小于等于1.8V，例如，1.5V、1.2V等，在本示例实施方式中不做具体限定，滑动变阻器的最大电阻可以大于等于5MΩ小于等于10MΩ，例如，6MΩ、5.5MΩ等，在本示例实施方式中不做具体限定。根据上述权重分配电路340确定上述滑动变阻器的实际接入电阻，进而确定第一跨导放大器311的增益。
在本示例实施方式中，参照图4所示，第二抵消电路330可以包括低通滤波电路以及第二跨导放大器332，其中，低通滤波电路用于对参考信号进行相移得到目标信号，其中低通滤波电路为相关技术中的滤波电路，例如，有源低通滤波器331、无源低通滤波器331等，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，第二跨导放大器332的输入端连接于上述低通滤波电路，输出端连接于上述合成电路320，其中第二跨导放大器332还可以包括增益电路，其中增益电路还可以包括一电压信号以及以滑动变阻器，其中电压信号的大小可以大于等于1V小于等于1.8V，例如，1.5V、1.2V等，在本示例实施方式中不做具体限定，滑动变阻器的最大电阻可以大于等于5MΩ小于等于10MΩ，例如，6MΩ、5.5MΩ等，在本示例实施方式中不做具体限定。根据上述权重分配电路340确定上述滑动变阻器的实际接入电阻。
在本示例实施方式中，参照图5所示，权重分配电路340可以包括第一子权重分配电路以及第二字权重分配电路340，其中第一自权重分配电路340可以用于根据参考信号以及输出信号确定第一权重值，其中第一子权重分配电路包括第一比较器511第一逻辑电路512、第一计数器513以及第二比较器530，其中第一比较器511输入端连接于参考信号生成模块120；第一逻辑电路512包括第四输入端和第五输入端，第四输入端连接于第一比较器511的输出端，第一逻辑电路512在第四输入端和第五输入端输入信号的符号相同时输出高电平；第一计数器513输入端连接于第一逻辑电路512的输出端，输出端连接于第一跨导放大器311，用于根据计数器的输出信号确定第一跨导放大器311的增益；第二比较器530输入端连接于第一输出端，输出端连接于第五输入端。
在本示例实施方式中，第一比较器511可以用于判断参考信号与0的大小，即判断参考信号的正负，当参考信号大于0时，第一比较器511输出为1，即输出为高电平，当参考信号小于0时，第一比较器511的输出为0，即输出低电平。
在本示例实施方式中，第二比较器530可以用于判断运算放大模块130的输出信号与0的大小，即判断运算放大模块130的输出信号的正负，当运算放大模块130的输出信号大于0时，第一比较器511输出为1，即输出为高电平，当运算放大模块130的输出信号小于0时，第一比较器511的输出为0，即输出低电平。
第一逻辑电路512在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号相同时，输出为高电平，在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号不相同时，输出为低电平，即上述第一逻辑电路512可以是同或门，也可以是有多个逻辑门组成的能够实现上述功能的逻辑电路，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，第一计数器513用于根据第一逻辑电路512的输出来完成计数，当输出为1时计数器产生上升沿，输出为0计数器产生下降沿，第一计数器513可以产生带符号位的8位二进制数来调整上述滑动变阻器的电阻大小来调整第一跨导运放的增益。
在本公开的一种示例实施方式中，第二字权重分配电路340可以包括第三比较器521、第二逻辑电路522、第二计数器523以及第二比较器530。其中，第三比较器521的输入端连接于所述低通滤波电路的输出端；第二逻辑电路522包括第六输入端和第七输入端，第六输入端连接于所述第三比较器521的输出端，所述第二逻辑电路522在所述第六输入端和第七输入端输入信号的符号相同时输出高电平；第二计数器523输入端连接于所述第一逻辑电路512的输出端，输出端连接于所述第二跨导放大器332，用于根据所述计数器的输出信号确定所述第二跨导放大器332的增益；第二比较器530输入端连接于所述第一输出端，输出端连接于所述第七输入端。
在本示例实施方式中，第三比较器521可以用于判断参考信号与0的大小，即判断参考信号的正负，当参考信号大于0时，第三比较器521输出为1，即输出为高电平，当参考信号小于0时，第三比较器521的输出为0，即输出低电平。
在本示例实施方式中，第二比较器530可以用于判断运算放大模块130的输出信号与0的大小，即判断运算放大模块130的输出信号的正负，当运算放大模块130的输出信号大于0时，第一比较器511输出为1，即输出为高电平，当运算放大模块130的输出信号小于0时，第一比较器511的输出为0，即输出低电平。
第二逻辑电路522在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号相同时，输出为高电平，在上述运算放大模块130的输出信号以及参考信号的符号不相同时，输出为低电平，即上述第二逻辑电路522可以是同或门，也可以是有多个逻辑门组成的能够实现上述功能的逻辑电路，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，第二计数器523用于根据第二逻辑电路522的输出来完成计数，当输出为1时计数器产生上升沿，输出为0计数器产生下降沿，第二计数器523可以产生带符号位的8位二进制数来调整上述滑动变阻器的电阻大小来调整第二跨导放大器的增益。
在本示例实施方式中，在参考信号以及上述目标信号分别经过上述第一跨导放大器以及上述第二跨导放大器之后，生成了第一抵消信号以及第二抵消信号。其中，第一抵消信号以及第二抵消信号均为电流信号。
在本示例实施方式中，上述合成电路可以将上述第一抵消信号以及第二抵消信号合称为形式为电压信号的抵消信号，合成电路可以为跨阻放大器540，或者是能够实现上述功能的其他电路结构，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，参照图8所示，心电特征检测***还包括存储模块。电源设备890以及通讯模块880，其中，存储模块用于存储得到的输出信号，电源设备890用于给上述处理器870供电，以及充电管理，电池电量监测，各个电路模块所需要的电压转换等。存储模块还可以用于存储处理器的执行代码、数据存储等；通讯模块880用于上述处理器870与上述显示设备910之间的通讯。
在本示例实施方式中，通讯模块880可以完成从处理器870与显示设备910的以后先通讯，也可以完成处理器870与显示设备910的无限通讯，在本示例实施方式中不做具体限定。
在本示例实施方式中，上述通讯模块880为无线通讯模块，通讯模块通信主要是将处理好的输出信号，通过无线协议将信号发送到手机等终端设备，使用的无线通信协议可以包括蓝牙(传统蓝牙或者低功耗蓝牙)、WIFI、Zigbee等无线协议。
在本公开的一种示例实施方式中，心电特征检测***还包括仪表放大电路、第一滤波器850以及第一模数转换模块861，其中，仪表放大器840连接于所述心电特征检测装置和所述处理器870之间；第一滤波器850，连接于所述仪表放大器840和所述处理器870之间，用于消除输出信号的噪声；第一模数转换模块861，连接于所述第一滤波器850与所述处理器870。
在本示例实施方式中，上述心电特征检测***还包括第二模数转换模块862，连接于上述运动伪影估计模块140的输出端，用于为上述处理器870提供抵消信号，进一部的提升对干扰信号的消除效果，提升得到心电图的准确性。
在本示例实施方式中，上述心电检测***还可以包括右腿驱动电路，其中右腿驱动电路连接于上述仪表方法器，且右腿驱动电路可以包括驱动放大器823以及第三信号采集模块813。右腿驱动电路能够通过反向公模信号接到人体起到消除共模的作用。右腿驱动电路的具体实现已经是较为常熟的技术，此处不再赘述。
在本示例实施方式中，参照图9所示，再利用上述***在采集心电信号时包括以下步骤：
步骤S910，第一模数转换器采集由具有运动伪隐估计模块的存点特征检测装置采集的ECG信号；
步骤S920，处理器对上述ECG信号进行重构处理生成心电图；
步骤S930，将所述心电图显示在显示设备上。
上述步骤的具体实现方式可以在上述介绍心电特征采集装置以及心电特征采集***时已经详细的介绍因此，此处不再赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。
上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
本说明书中使用“约”“大约”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”“大约”“大致”“大概”的含义。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“前”“后”“左”“右”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
本说明书中，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。
Claims (20)
1.一种心电特征检测装置，其特征在于，包括：
信号采集模块，用于采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值；
参考信号生成模块，连接于所述信号采集模块，用于根据所述阻抗变化值生成参考信号；
运算放大模块，包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，所述第一输入端连接于所述信号采集模块用于接收所述初始心电信号，所述第二输入端用于接收抵消信号；
运动伪影估计模块，包括第三输入端和第二输出端，所述第三输入端连接于所述参考信号生成模块以及所述第一输出端，所述第二输出端连接于所述第二输入端，用于根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块的所述第二输入端。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抵消信号包括第一子抵消信号和第二子抵消信号，所述运动伪影估计模块包括：
第一抵消电路，用于根据所述参考信号和第一权重值生成第一子抵消信号；
第二抵消电路，用于对所述参考信号进行相移得到目标信号，并根据所述目标信号与第二权重值生成第二子抵消信号；
权重分配电路，用于根据所述参考信号以及所述输出信号确定所述第一权重值，和根据所述目标信号和所述输出信号确定所述第二权重值；
合成电路，用于将所述第一子抵消信号和所述第二子抵消信号合成为所述抵消信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一抵消电路包括：
第一跨导放大器，输入端连接于所述参考信号生成模块，输出端连接于所述合成电路。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二抵消电路包括：
低通滤波电路，连接于所述参考信号生成模块，用于对所述参考信号进行相移得到目标信号；
第二跨导放大器，输入端连接于所述低通滤波电路，输出端连接于所述合成电路。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述权重分配电路包括第一子权重分配电路和第二子权重分配电路；其中，
所述第一子权重分配电路用于根据所述参考信号以及所述输出信号确定第一权重值，包括：
第一比较器，输入端连接于所述参考信号生成模块；
第一逻辑电路，包括第四输入端和第五输入端，第四输入端连接于所述第一比较器的输出端，所述第一逻辑电路在所述第四输入端和第五输入端输入信号的符号相同时输出高电平；
第一计数器，输入端连接于所述第一逻辑电路的输出端，输出端连接于所述第一跨导放大器，用于根据所述第一计数器的输出信号确定所述第一跨导放大器的增益；
第二比较器，输入端连接于所述第一输出端，输出端连接于所述第五输入端。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二子权重分配电路用于根据所述目标信号和所述输出信号确定第二权重值，包括：
第三比较器，输入端连接于所述低通滤波电路的输出端；
第二逻辑电路，包括第六输入端和第七输入端，第六输入端连接于所述第三比较器的输出端，所述第二逻辑电路在所述第六输入端和第七输入端输入信号的符号相同时输出高电平；
第二计数器，输入端连接于所述第二逻辑电路的输出端，输出端连接于所述第二跨导放大器，用于根据所述第二计数器的输出信号确定所述第二跨导放大器的增益；
第二比较器，输入端连接于所述第一输出端，输出端连接于所述第七输入端。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号采集模块包括：
至少一个心电信号采集单元，用于采集初始心电信号；
阻抗采集单元，用于检测被检测对象的阻抗变化值。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考信号生成模块包括：
电流提供单元，用于提供一恒定的电流信号；
生成单元，利用所述阻抗变化值以及所述电流信号生成所述参考信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运算放大模块包括：
运算放大器，包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，所述第一输入端连接于所述信号采集模块用于接收所述初始心电信号，所述第二输入端用于接收抵消信号；
第一负载，连接于所述第一输出端与所述第一输入端之间；
第二负载，连接于所述信号采集模块与所述第一输出端之间；
第三负载，连接于所述第二输入端和所述运动伪影估计模块之间。
10.一种心电特征检测方法，其特征在于，包括：
采集被检测对象的初始心电信号以及阻抗变化值；
根据所述阻抗变化值生成参考信号；
通过运算放大模块根据心电信号以及抵消信号得到输出信号；
根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号，包括：
根据所述参考信号以及所述输出信号确定第一权重值；
根据所述目标信号和所述输出信号确定第二权重值；
根据所述参考信号和第一权重值生成第一子抵消信号；
对所述参考信号进行相移得到目标信号，并根据所述目标信号与第二权重值生成第二子抵消信号；
将所述第一子抵消信号和所述第二子抵消信号合成为所述抵消信号。
12.一种心电特征检测***，其特征在于，包括至少一个心电特征检测装置、处理器和显示设备；
其中，所述心电特征检测装置包括：
信号采集模块，用于采集初始心电信号以及阻抗变化值
参考信号生成模块，连接于所述信号采集模块，用于根据所述阻抗变化值生成参考信号；
运算放大模块，包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，所述第一输入端连接于所述信号采集模块用于接收所述初始心电信号，所述第二输入端用于接收抵消信号；
运动伪影估计模块，包括第三输入端和第二输出端，所述第三输入端连接于所述参考信号生成模块以及所述第一输出端，所述第二输出端连接于所述第二输入端，用于根据所述运算放大模块的输出信号以及所述参考信号生成所述抵消信号并反馈至所述运算放大模块的所述第二输入端；
所述处理器，用于接收所述输出信号，并根据所述输出信号生成心电图并传输至所述显示设备；
显示设备，连接于所述处理器，用于接收所述心电图并显示。
13.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述***还包括：
仪表放大器，连接于所述心电特征检测装置和所述处理器之间；
第一滤波器，连接于所述仪表放大器和所述处理器之间，用于消除输出信号的噪声；
第一模数转换模块，连接于所述第一滤波器与所述处理器。
14.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述***还包括：
第二模数转换模块，连接于所述运动伪影估计模块的输出端。
15.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述***还包括：
存储模块，用于存储所述输出信号；
电源设备，用于为所述处理器供电；
通讯模块，用于所述处理器与所述显示设备之间的通讯。
16.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述抵消信号包括第一子抵消信号和第二子抵消信号，所述运动伪影估计模块包括：
第一抵消电路，用于根据所述参考信号和第一权重值生成第一子抵消信号；
第二抵消电路，用于对所述参考信号进行相移得到目标信号，并根据所述目标信号与第二权重值生成第二子抵消信号；
权重分配电路，用于根据所述参考信号以及所述输出信号确定第一权重值，和根据所述目标信号和所述输出信号确定第二权重值；
合成电路，用于将所述第一子抵消信号和所述第二子抵消信号合成为所述抵消信号。
17.根据权利要求16所述的***，其特征在于，所述第一抵消电路包括：
第一跨导放大器，输入端连接于所述参考信号生成模块，输出端连接于所述合成电路。
18.根据权利要求17所述的***，其特征在于，所述第二抵消电路包括：
低通滤波电路，连接于所述参考信号生成模块，用于对所述参考信号进行相移得到目标信号；
第二跨导放大器，输入端连接于所述低通滤波电路，输出端连接于所述合成电路。
19.根据权利要求18所述的***，其特征在于，所述权重分配电路包括第一子权重分配电路和第二子权重分配电路；其中，
所述第一子权重分配电路用于根据所述参考信号以及所述输出信号确定第一权重值，包括：
第一比较器，输入端连接于所述参考信号生成模块；
第一逻辑电路，包括第四输入端和第五输入端，第四输入端连接于所述第一比较器的输出端，所述第一逻辑电路在所述第四输入端和第五输入端输入信号的符号相同时输出高电平；
第一计数器，输入端连接于所述第一逻辑电路的输出端，输出端连接于所述第一跨导放大器，用于根据所述第一计数器的输出信号确定所述第一跨导放大器的增益；
第二比较器，输入端连接于所述第一输出端，输出端连接于所述第五输入端。
20.根据权利要求19所述的***，其特征在于，所述第二子权重分配电路用于根据所述目标信号和所述输出信号确定第二权重值，包括：
第三比较器，输入端连接于所述低通滤波电路的输出端；
第二逻辑电路，包括第六输入端和第七输入端，第六输入端连接于所述第三比较器的输出端，所述第二逻辑电路在所述第六输入端和第七输入端输入信号的符号相同时输出高电平；
第二计数器，输入端连接于所述第二逻辑电路的输出端，输出端连接于所述第二跨导放大器，用于根据所述第二计数器的输出信号确定所述第二跨导放大器的增益；
第二比较器，输入端连接于所述第一输出端，输出端连接于所述第七输入端。
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