[发明专利]一种用于测量呼吸和心跳的心电信号系统

说明书

本发明公开了一种用于测量呼吸和心跳的心电信号系统。主要由双线圈柔性传感器、鉴相电路、数据采集及存储电路、上位机处理方法构成，双线圈分别位于柔性基板的两侧，呈对称分布，其中一个作为激励线圈另一个作为感应线圈。柔性基板可以选用柔性的聚酰亚胺(PI)板材，线圈为圆形平面螺旋线圈，采用印制电路板来制作传感器线圈。鉴相电路相位检测电路基于乘法器原理，采用模拟鉴相芯片实现。数据采集及存储电路采用微处理器驱动A/D转换电路进行信号采集，并将采集到的原始信号存储在SD卡中。将原始信号数据上传至上位机，即可采用信号分解算法，分离出心跳和呼吸信号。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体来说，涉及一种用于测量呼吸和心跳的心电信号系统。

背景技术

随着社会中年轻人因突发性心脏疾病而导致的猝死的报导的增加，以及心肺疾病带来的危害性的提升，国民对自身健康状况，尤其心、脑、肺健康状况的关注度不断上升。心肺活动的监护在临床和家庭监护中具有极其重要的地位。现今临床中常用的心肺活动检测方式主要包括使用贴片电极和其他接触类传感器，但是接触式电极给患者带来诸多不便，如电极材料过敏、限制日常活动等问题。

最近几年，非接触检测方式逐渐走进人们的视野中，为临床无创、长期、便携、连续检测提供了新的解决方案。非接触检测主要包括光电容积描记法(Photoplethysmography,PPG)、生物雷达检测技术、红外检测技术以及电磁感应检测技术等。电磁感应技术主要根据涡流检测原理，能将生物组织电导率差异反馈到感生磁场中，通过分析感生磁场的相位、频率、幅度等，得到生物组织的电特性，进行处理后即可得到需要的生理信号，在生理信号检测方面具有巨大的潜力。

早期，电磁感应技术主要应用于工业环境，比如涡流探伤、位移检测等场合，在生理信号检测方面最早应用于生物组织电导率检测。由于电磁感应技术能够克服骨屏蔽，目前大量应用于脑肿瘤、脑出血以及脑水肿的研究。

作为磁电效应的一个重要分支——电磁感应效应正是这个领域的研究热点，电磁感应技术应用于心肺信号检测是一个新颖的领域，基于涡流效应原理的电磁感应技术正是非接触测量方式之一，可以实现无接触测量，适应范围广泛，有着巨大的潜能。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提出了一种基于电磁感应技术的心跳和呼吸信号检测的系统，磁感应相位移(MIPS)技术的基础上，对所得到的响应信号和激励信号进行分解，得到呼吸和心跳信号。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种用于测量呼吸和心跳的心电信号系统包括双线圈柔性传感器、鉴相电路、数据采集及存储电路、上位机处理方法四个部分；其中，双线圈柔性传感器包括激励线圈和检测线圈；数据采集及存储电路包括数据采集电路、STM32主控电路、存储电路；激励信号首先输入双线圈柔性传感器和鉴相电路，双线圈柔性传感器输出的检测信号也输入到鉴相电路，鉴相电路输出的相位差信号输入到数据采集及存储电路，数据采集及存储电路的输出信号输入到上位机处理方法，由上位机处理方法得到相应的心率和呼吸率。

其中，

所述双线圈柔性传感器采用双线圈和基板构成，双线圈分别位于基板的两侧，线圈为圆形平面螺旋线圈，参数都相同，呈对称分布，基板可以选用柔性的聚酰亚胺PI板材或者硬质的基板。

所述鉴相电路采用模拟鉴相芯片实现。

所述模拟鉴相芯片的型号为AD8302。

所述数据采集及存储电路采用微处理器驱动A/D转换电路进行信号采集，并将采集到的原始信号存储在SD卡中，微处理器实现信号的采集和保存。

所述微处理器采用处理器STM32F103实现。

所述上位机处理方法将原始信号数据上传至上位机，采用信号分解方法，分离出心跳和呼吸信号；

具体包括：