具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，在未进行其他特殊说明或者限定的情况下，说明书中提及的术语“安装”“相连”以及“连接”等词汇应该作广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接或者一体式的连接；可以是机械连接或者电连接，也可以是机械连接与电连接的结合；可以是直接连接，也可以通过中间转接部件进行间接连接，对于电子元器件部件，可以是利用导线的电路安装，也可以是利用集成等方式进行精简化电路板设计。对于本领域的技术人员而言，可根据具体应用情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图3提供一种心电监测配件及装置，其至少包括数据处理端100、接入接口200以及导联部300。数据处理端至少包括电源和处理能力较强的处理器。接入接口200用于连接导联部300以获得外部输入的心电信号007，优选地，本发明涉及的接入接口200采用TYPE-C接口结构和相关接口协议。

由上述可知，接入接口200采用TYPE-C的结构和通讯协议，其至少具有多个不同的引脚400(图2所示，图中未示出所有的引脚)，常见且标准的数量为12个，本发明通过对每个引脚400特别是接入接口200的引脚400做具体限定，使得其与心电检测的十二个检测点一一对应，例如编号为1的引脚400仅能够连接检测人体左臂电位的导联340，编号为2的引脚400仅能够连接检测人体右臂电位的导联340，以此类推，人体心电检测12个导联340位置分别分为6个肢体导联340(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF)和6个胸导联340(V1～V6)，他们均在人体上具有不同的连接位置，并且数量不同的导联340的组合可以检测不同的心电参数，常见的有3导联340、6导联340等检测模式，每个不同的导联340均通过一个导线330连出至人体外部，导线330用于传导人体电位信号，则按照上述对接入接口200的引脚400规定，从每种导联340上引出的导线330在全部的引脚400中仅有一个是具有信号连通反馈的对应引脚400。故通过对接入接口200的引脚400做固定的编排可以将每个引脚400的位置以及其所对应的导联340进行固定，再通过将1-12个导联340根据心电检测的需求进行汇编以形成不同的导联部300，例如3导联340的导线330汇编为一个导联部300，导联部300还包括一个插口310，该插口310配置为至少能够与接入接口200接插以形成数据通信和物理连接，因此插口310与接入接口200之间的关系可以配置为TPYE-C接口的公头和母头的关系。相应地，在汇编数个导线330时，根据导线330在接入接口200上对应的引脚400的位置将导线330相应地连入插口310内。具体地，接入接口200和插口310之间的引脚400是一一对应地，例如接入接口200的1号引脚400对应插口310的1号引脚400，在接插形成数据传输时，也是将两者的引脚400对应连接。因此，本发明达成了一种防伪功能，即通过对接入接口200的引脚400进行特殊限定，并且在制造导联部300时根据上述特殊限定的引脚400位置对应地汇编导联340的导线330位置至对应的接口引脚400，使得仅有正确制造的导联部300才能够与接入接口200产生通信信号连接，否则，错误的对应引脚400将不会产生信息交互，因此实现了防止仿造的效果。

优选地，为方便用户对由不同导联340汇编而成的导联部300进行区分，在每种由不同数量不同种类导联340汇编形成的导联340部上设置有标示该导联340组成的标记350，具体地，参与汇编的导联340的多股导线330均汇集至同一个线管320中(图3所示)，标记350可以是按照印刷、热印、雕刻等方式设置在线管320上，标记350的内容主要为导联340的组成，例如指示某导联部300是胸导联340的V1-V3导联340的组合。此种设计使得用户可以很方便地识别每种导联部300的导联340组成、作用，基本能够做到看到标记350即可以使用的效果，使得用户使用的学习成本大大降低，而预先有工厂制造的以所有12位导联340任意数量任意种类的排列组合形成的导联部300能够直接由用户选择使用，避免了用户自行根据使用的导联340接线而造成的误操作、学习成本上升的问题。

优选地，本接口在一些非标准连接的情况下支持自定义的定制模式，具体地，通过向某些位置以及类型的引脚400重新分配引脚400定义的方式，可以向这些引脚400进行功能重组的操作，例如向用于USB3.0的引脚400通过再分配可以实现为传输其它数据信号或者用于供电的引脚400功能。就本实施例来说，需要将数个引脚400的定义进行重新分配以实现传输不同心电导联340信号的功能。

优选地，本实施例采用的接入接口200的引脚400定义编排是通过同时在两个引脚400组合的非对称引脚400位置分布地定义与能够彼此组合形成完整导联340数需求的导联340对应的引脚400的方式来实现的。具体地，本实施例将最多12位的导联340连接接口分别定义在第一引脚400组合和第二引脚400组合上，每个引脚400组合上至少具有一部分对应至12位导联340的具有定义的引脚400，可以将此类对应至导联340的具有定义的引脚400称为导联340针，将没有定义的引脚400称为空置针，指的注意的是，导联340针和空指针在引脚400结构上的区别在于其是否有焊接相应的导线330，空置针上没有焊接导线330所以其无法实现电路和通信的连接需求。而上述表述也可以描述为，对应至需求导联340数量的导联340针是分布在第一引脚400组合和第二引脚400组合中至少其中一个上的，优选地，当需求导联340数量为最多的12位导联340时，导联340针分别分布在两个引脚400组合上。例如，如图所示，A1编号的引脚400定义为接受N(RL)导联340，A4定义为对应F(LL)导联340，B4定义为对应C2导联340等等。根据本实施例的导联340设置关于中心对称的两个引脚400组合中某一组对称的引脚400所定义的内容将设置为不同，例如上述A4编号的引脚400定义为F(LL)，而与其对应的B4引脚400则定义为与C2导联340对应，并不同于A4编号的引脚400定义，即本实施中导联340部所采用的插口310仅能够以一种接插方向与接入接口200连接才能够获得正确的通信连接，例如F(LL)和C2导联340分别通过导线330连接至插口310的A4和B4位置，通过插口310与接入接口200的连接，使得插口310的A4位置与接入接口200的A4位置相对应，相应地B4位置相对应，此时才能够形成针对这两个导联340的正确数据连通。若插口310采用反向插入接入接口200，则此时插口310的A4位置与接入接口200的B4位置相对应，插口310的B4与接入接口200的A4引脚400对应，那么相当于导联340部的F(LL)导联340连入了接入接口200上定义为接受C2导联340的引脚400上，则此时将产生数据不合的情况或者信号，此时心电检测工作不能进行。

由此，本实施例实现了一种防伪的效果。具体地，本实施例利用当前较为完备且数据传输更加高效的TYPE-C接口作为改进基础，采用全口C口来满足心电12位导线330的需求，通过在全24个引脚400中随机或者选择其中12个引脚400作为数据传输接口，从理论上来说仅在选择引脚400的过程中就有C₂₄ ¹²＝2704156种选择方案，若再加上后续为每一个选出的引脚400定义接受对应导联340的种类，则理论上还具有A₁₂ ¹²＝479001600种排列方案。总的来说，在设计或者制造本接口时从选择引脚400到对每个引脚400按照导联340进行定义的方案一共有C₂₄ ¹²*A₁₂ ¹²＝1295295050649600种，可以将这些可能的选择称为引脚400池，可以看出引脚400池选择基数很大，呈千万亿级规模的引脚400选择足够厂商在生产时选择其中一种引脚400组合是作为接口的生产范本，这样生产出来的导线330和接口将很难被其它仿制者复制，因为随机仿照后产生与生产厂商选择的引脚400组合重叠的概率非常小，因此本实施所选择的引脚400生产方案所生产的引脚400将很难被仿照，仿制者生产的导线330也无法连接至根据本实施例所生产的产品上并形成数据连接。

心电检测长久以来具有的一个问题是心电信号007通常非常微弱，在导联340端检测获得的心电信号007强度本身就不高，再经过线路传输到接口再到主机的过程中各种电磁干扰、工频干扰等影响，主机处理杂波难度大幅提升，有时候很难在纷繁复杂的信号噪音中分辨出正确的心电信号007，可能会导致心电检测失败或者检测结果大幅偏移正常水平。

目前，心电设备采用的导联340所连接的导线330经过了一段时间的发展，具有了一些较为成熟的设计，在防干扰方面，通常在线路的设计制造方面做出了一定的改进，例如永康达公司生产的可以适配于日本光电、科曼、三锐等心电仪器的导联340线采用了ABS-PVC合金包裹的线路设计，使得线路内部的信号传输受外界电磁、工频干扰的影响大幅降低。上述例举线材适用于医疗设施的大型心电设备，对于民用设备也是类似的，在线材上具有一定的抗干扰措施。但是由于线路受到外界的物理或者穿透性的电磁扰动，线材本身的质量或者老化，加上接口处引脚400之间的相互干扰，信号传输的质量仍然遭受一定的影响。目前对心电检测的过程通常会教导用户在正式施行心电检测时保持静默状态，该种静默状态是指需要用户基本保持不动、呼吸平稳、情绪平静，以此减小由用户一端带给心电检测信号传输的干扰，然而用户的轻微移动对心电检测信号的具体影响还未有定量分析，有些轻微的动作对于心电检测的结果并没有太多的影响，若强制使得用户保持静默状态反而会使得用户产生使用不便的反感情绪，不便于提升心电检测设备的使用舒适性。

因此优选地，本发明在每个导联340的导线330上设置有采集部500，采集部500在通信链路上是靠近于连接至用户身体的导联340的，具体地，由导联340检测获得的心电信号007出发，信号在导线330中的传输直到通过插口310进入接入接口200到数据处理端的通路即是通信链路。由上述可知，信号在线路中传输的过程中，线路越长，信号中包含的信息内损失的、被干扰的部分就越多，特别是经过插口310和接入接口200的转接部分产生的干扰和噪声很容易将微弱的心电信号007淹没。设置在通信链路上靠近于导联340的采集部500所接收的信号收到的干扰较小，除开底噪外能够获得较为清晰的心电数据，因此通过向采集部500传输复制的心电数据可以在采集部500实现附着侦听的效果。具体地，采集部500通过并联的方式并行设置在导线330的通信链路上，在此，采集部500的信号输入端和与其并行的导线330的一端形成了两个信号收集端，可以称为第一信号端和第二信号端，导联340上产生的心电信号007为模拟信号，该心电信号007经过导联340向导线330传递，在采集部500的位置处分列为两个含有同等信息的心电信号007，一个经由第一信号端流向采集部500，另一个经由第二信号端正常流向剩下来的导线330并进入数据处理端内，可以将这两个信号分别称为第一心电信号001和第二心电信号002，如图1所示。

采集部500被配置为能够将输入其内的第一心电信号001按照模数转换的过程将其处理为数字形式的含有心电信息的第一处理信号003，其中，模数转换的过程是基于放大、滤波、采样和量化的细分过程实现的。放大步骤是将模拟信号进行放大，使得原本在小范围波动的心电信号007被放大至模组转换电路能够检测到的范围。滤波是将放大后的第一信号带宽过滤限定至后续采样步骤能够接受的有限的带宽。采样过程从原理上来说是通过模数转换电路按照一定的规定时间对第一心电信号001的连续变化的信号进行采集，从而获得一个一个关于时间排列的连续的数据点，其中规定时间或者所采样过程的采样频率设计是一个较为关键的问题。根据采样频率的计算公式Fs＝N*df，其中，Fs为采样频率，N为采样点数，df为频率分辨率，频率分辨率在应用中表示分辨两个不同频率信号的最小间隔，在期望的情况下该值越小越好，采样点数也是越多越好，采样的点数越多，保留的模拟信号中的信息越多，但是这样会造成模数转换电路的大量计算和耗能，而这是本发明中所应用的采集部500所无法接受的。因此本实施例采用一个较低的采样频率进行模数转换的工作，该采样频率可以称为第一采样频率。量化是将采样的数据点根据实现设置在电路中的编码表进行对照转化，最终将各个数据点的数据转化为由二进制描述的数字形式，这种由模数转换后的信号就称为第一处理信号003。由于采用了较低的第一采样频率，产生的第一处理信号003含有的信息量较少，但是由于其靠近检测心电信号007的导联340位置，可以认为其所蕴含的信息中受噪声、杂波等干扰的影响较小，若将整个第一处理信号003进行还原，其还原的心电信息将比较贴合于导联340处采集的心电信息。

故本实施例将第一处理信号003通过采集部500的输出端向导线330中输出，并且和导线330中的第二心电信号002同时传输至插口310位置继而最终进入数据处理端。第一处理信号003为数字信号，第二心电信号002为模拟信号，使得两者同在导线330中传输的方案需要利用到调制解调器，其可以做到微小的芯片级，例如AD5700-1BCPZ-R5调制解调器贴片芯片，其大小仅4*4mm左右，可以按照嵌入的方式设置在采集部500内和/或导线330内。或者在另一些实施例中，采集部500的信号输出端直接通信耦合地连通至插口310的其中一个未被导线330占据的引脚400上，根据一种最多导联340的情况，全口插口310的引脚400有12个被占用，则这12个导联340所连的导线330分别具有的采集部500占据剩余的12位引脚400。数字信号相较于模拟信号，由于其抽样所获得的离散特性，其受到噪声的影响的宽容度也将大幅提升，在信号接收端利用判决再生的方式也能够将数字信号进行无损的还原，因此可以实现将第一处理信号003以几乎无损的状态传输至数据处理端内。在另外一些实施例中，通过在采集部500的信号输出前增加设置有加密芯片对输出的第一处理信号003进行加密处理，在数据处理端接收加密处理后的第一处理信号003并采用预设的解密程序进行解码，得出正确的第一处理信号003，其中加解密的秘钥可以作为防止外人仿制导联340部的判断数据，由于采用了数字信号的模式，第一处理信号003可以很方便地被加密处理，并且利用加密的过程实现了进一步防伪的效果。同样地，上述利用到的加密芯片尺寸很小，例如ATSHA204A-SSHDA-B芯片尺寸在毫米级，同样可以埋设在线路之中。

通过插口310和接入接口200的对接，第一处理信号003和第二心电信号002可以通信地进入数据处理端内。将对心电信号007进行数据处理以获得最终所需要的完整心电检测结果的部件称为数据处理端100，数据处理端100构造为至少能够接收第一处理信号003和第二心电信号002，并且能够将第二心电信号002转换为数字信号形式的第二处理信号004后与同时域的第一处理信号003进行比较以获得噪声评价值和/或基于第一处理信号003采集点对照消除第二处理信号004中的点间噪声。数据处理端100将生成第二处理信号004的过程类似于上述采用模数转换过程生成第一处理信号003的过程，但是不同之处在于，为从原始的心电数据即第二心电信号002中获得信息量较多的信号，在对第二心电信号002进行采样时，选用了采样频率较高的第二采样频率，也即是说第二采样频率是高于或者远高于第一采样频率的。此种设计，一是由于在进行心电数据处理时需要获得细节信息量较多的原始数据来保证心电检测数据的完整性和可信度，二是由于数据处理端100可以配套设置有数据处理能力强大的处理器和能够提供稳定且大通量的电力的电源。

由于导线330传输以及采集部500将第一心电信号001转换为第一处理信号003具有延时性，同时间到达数据处理端100的第一处理信号003和第二心电信号002在时序上是不等同的，而是第一处理信号003稍微延后于第二心电信号002，故在采集部500和数据处理端100上均设置有存储器，可以分别称为第一存储器和第二存储器。第一存储器按照第一预设时长内对第一处理信号003进行带有时间戳的储存以形成第一处理数据包005，并且在预设时长结束后将第一处理数据包005经由导线330发送至数据处理端100。数据处理端100按照第二预设时长对转换后得到的第二处理信号004进行带有时间戳的储存以形成第二处理数据包006，在数据处理端100获得一个第一处理数据包005之后，将第一数据处理包中的采样数据与第二数据处理包的采样数据分别按照各自的时间戳展开并且利用时间平移的方式消除第一处理数据包005和第二处理数据包006形成的时间差，此种消除时间差的方案为，将第一处理数据包005中的采样数据以时间戳的变化为向量排开，此时时间变化相当于自变量，对应时间戳的采样数据相当于因变量，同理对第二处理数据包006做同样的展开，将第二预设时长设定为长于第一预设时长，因此第二预设时长中所采集的第二处理数据包006理论上包含第一处理数据包005中采样数据的全部内容，故通过将第一处理数据包005中的采样数据通过时间平移的方式能够在第二处理数据包006中找到对应的相同数值的点。或者在具有一定干扰的情况下，也可以采用拟合波形曲线的方式进行图像上的位移匹配，匹配后在第二处理数据包006中形成了参照点，这些参照点就是第一处理数据包005中的采样点，这些参照点和采样点均是指第一处理信号003和第二处理信号004的单个数据的值或者是其在坐标图中的点系表达。当产生匹配或者对应后，将第二处理数据包006根据时间戳间隔的每个参照点进行划分，分为数个段落，每个段落中除了和第一处理数据包005中的采样点数据一致的参照点数据外还具有基于较高的采样频率而获得的更为精细的其它数据。根据心电变化过程中曲线连续且非突变的变化趋势，可以将上述其它数据中超出其所在的段落的两端参照点数值的部分归类为杂波数据，将其他数据中产生大量变化幅值突变的尖刺波归类为杂波数据，通过评价杂波数据的优劣值以获得噪声评价值。具体地，优劣值是通过将尖刺波数量、尖刺波幅度以及超出参照点的其它数据点的数量、分布做综合考量和预设的基准值进行差分后获得的，对优劣值的评价可以来自于预设的分值标准，若差分的优劣值不高于预设的不合格标准，则表明至少此次信号传输的噪声抗干扰水平基本合格，优选地，还可以设出多种分值标准、例如不合格、合格、良好、优秀等分值，这种分值以及判断方案可以由实验得出或者由专业人员判断权衡后获得，最终给出一个用于噪声评价值。以此类推，通过比较整个第二处理数据包006和第一处理数据包005可以获得对该导线330所在的通信线路受干扰的整体评价，即上述的噪声评价值，该噪声评价值可以用于指导用户选择是否更换导线330、维修接口部分或者更换使用环境的参考来源。而上述基于第一处理信号003采集点对照消除第二处理信号004中的点间噪声则是利用参照点的变化趋势作为范本，在由上述方式标记并去除杂波数据后通过数据拟合的方式还原出符合第一处理信号003所描述的同时具有更多数据细节的曲线。该曲线可以用于后续的心电信号007处理，以获得抗干扰性强、还原性高的心电图曲线。上述第一预设时长可以设置为1分钟，第二预设时长可以设置为1分钟延迟数秒，该延迟秒数可以按照导线330传输延迟以及第一处理数据包005的形成以及传输延迟时间决定，至少大于上述延迟时间的总和。

优选地，本实施例还提供另外一种将第一处理数据包005和第二处理数据包006的时间戳自动对齐的方案。具体地，心电信号007在采集部500一分为二时，采用标记器分别向形成的第一心电信号001和第二心电信号002端部标记一个第一时间戳，该第一时间戳表示从此时开始截取信号段落。标记器内部设置有计时晶振，在计时结束的时刻向第一心电信号001和第二心电信号002尾部标记一个第二时间戳，该第二时间戳表示从此时停止截取信号段落。第一时间戳和第二时间戳可以按照并行数据包的方式跟随第一心电信号001和第二心电信号002流一起传输，这样就能够保证由第一时间戳和第二时间戳所分别截取的第一心电信号001和第二心电信号002段落是一致的，采集部500和数据处理端100在对第一心电信号001和第二心电信号002进行处理并储存形成第一处理数据包005和第二处理数据包006时将第一时间戳和第二时间戳保留以确定两个数据包的起止时间。即使第一处理数据包005在送达数据处理端100的时间上有所延后，根据第一时间戳和第二时间戳的标记，数据处理端100仍然能够将两个数据包中的数据按照正确的时间进行对齐。优选地，标记器可以不采用发送时间戳的方式，而是可以发送两个时间上具有先后差异的标记数据，例如一个字符、一个定义指令等，由于采集部500和数据处理端100在采集数据时均会采用附带时间戳的方式，故标记数据仅用于标记数据段落的起止，具体的时间戳可以由上述形成的第一处理数据包005和第二处理数据包006自带的时间戳实现，标记数据用于标记某一个时间戳的采用数据为起始或终止数据。

本实施实现了在靠近导联340端的导线330上进行低频率采样并将其用于后续正式心电信号007处理时的信号噪声评价和/或信号噪声消除的效果，优势在于利用心电信号007在刚从导联340处生成时其所经受的噪声干扰不高的特点，采用低频率的采样获得一个较为能够反映真实且正确的心电信号007的数字格式的第一处理信号003，不仅使得作为参照的第一处理信号003变为可以稳定抗干扰的数字形式以保证参照的稳定性，还可以利用数字可加密的特质实现了线路的防伪效果，另外由于采用低频率采样的模数转换过程，使得在导线330靠近导联340端的采集部500工作功耗低、数据处理量低、数据储存吞吐量低，可以在大幅缩减采集部500相关元器件的体积以及功耗的前提下获得较好的参照信号，特别是对于导联340较多的导联340部类型，在每个导联340的导线330上均设置采集部500，其整体的体积、数据处理量和功耗均不会较为大幅地升高，导线330制造成本也将会被控制在一个较为合理的范围。特别地，在此情况下，低功耗运行的采集部500的供能可以不来自于数据处理端100，而是通过微型电池进行自主供电，由此进一步避免了由于数据处理端100的供电而导致的额外干扰。

本实施中所涉及的配件是指有导联部组成的配件，其可以单独作为产品销售，数据处理端的功能可以由注入程序实现，例如利用手机、平板或者具有相应接口的电脑等设备内置的程序实现。本实施例所涉及的装置是指导联部加上能够完成上述数据处理端功能的部件组合形成的装置。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。