一种用于医学实验用鼠的可穿戴心电图监测系统

本发明属于心电监测，涉及一种用于医学实验用鼠的可穿戴心电图监测系统。

背景技术：

1、以鼠类为代表的动物模型是医学研究、药理研究、新药研发等中最重要的基本工具。实验鼠的心率、心律，以及有关心电图波形的变化，对评价实验的生理机制、药物动力学起到关键作用。目前实验用鼠的心电信号监测系统通常包括采集电极和信号分析设备两部分。

2、一般来说，针对人体设计的导联电极体积过大，难以固定在实验鼠的四肢或胸导联位置采集获得稳定的心电信号。因此，当前生物实验中，普遍的方法是将实验鼠麻醉后，使用电极针刺入到鼠体皮下或带有尖锐针尖的金属夹夹紧鼠体，通过线缆与分析设备连线，对所采集的心电电压信号进行滤波、放大、去噪、描记、存储等处理。实验鼠在测量过程中处于麻醉状态，因此，目前使用电极针刺入的方法能够获得质量较高的心电图。

3、但是，由于实验鼠一般肌肉层较薄，若测量过程中电极针插入较深，可能导致组织和脏器损伤，若插入较浅可能导致电极针固定的不稳定，使得心电信号干扰较大。同时刺入或夹入不可避免带来实验鼠的皮肤损伤，对单一实验鼠的多次测量也容易导致炎症，给实验带来较大误差。更重要的是，在很多实验研究中，需要排除麻醉剂对实验鼠生理状态的干扰或需要实时监测清醒活动状态下实验鼠的生命体征数据。例如，戊巴比妥钠等常用麻醉剂对心脏活动有显著抑制作用，会导致st段移位，r波峰降低，qt间期延长等问题，对心血管活性药物的效果也有明显干扰；吸入性麻醉药氯仿对心脏毒性大，会引起心律失常，乙醚会加快心率，异氟烷会减慢心率，此外常用的乌拉坦，水合氯醛，氯胺酮等对心电图也有一定的影响。此外，有关运动科学的药物和生理研究中，实验鼠都应处于正常的生理状态。

4、为解决这一问题，目前已有的技术方案包括如下几种：

5、(1)在鼠体内植入采集电极和部分信号检测和通信模块进行遥感测量。但是，由于需要对小鼠进行植入手术，单鼠成本高，而且植入手术后实验鼠需要恢复期，不利于样本量大的实验模型；同时受植入电池容量的限制，植入模块需要进行无线供电，导致相关实验需要在安装特定环形线圈的设备中进行，使用方式不够灵活，鼠体模块与外置分析设备间的通信也严重受到实验鼠运动的影响。

6、(2)利用具有特殊结构的体外电极，稳固夹持在实验鼠检测位置。该类方法的缺点为，电极接触面积小，电学组件仅通过电极与鼠体连接，难以实现牢靠固定，导致运动伪影较大；整体系统安置不够方便，对四肢、头部等凸出位置容易固定，但对胸部、腹部等平面位置难以固定；同时整体系统安置对实验鼠造成很大不适，引发抓挠、撕咬，系统容易受到破坏。

7、(3)将信号检测模块通过背带或织物固定于实验鼠体表。该类方法的主要缺点为：尚未提供有效的生理电信号采集方案，仅能够通过非接触方式进行少量实验鼠体征探测；采用硬pcb电路板，不适合实验鼠的小型化体态，容易脱落或被破坏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种用于医学实验用鼠的可穿戴心电图监测系统，以实现在实验鼠正常有意识正常活动情况下，能够对其进行方便、低成本的心电图监测的目的。

2、本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

3、一种用于医学实验用鼠的可穿戴心电图监测系统，包括能够穿戴于实验鼠肢体上的背包、表皮柔性电极、柔性电路组件以及快速连接线；

4、背包对应于实验鼠背部的位置处设有口袋，用于放置柔性电路组件；

5、表皮柔性电极用于贴附在实验鼠胸口和/或四肢位置并采集相应位置处的心电信号；

6、表皮柔性电极与柔性电路组件之间通过快速连接线相连。

7、优选的，背包对应于实验鼠的胸部和腹部位置处设有开合口，其中在开合口处通过采用拉链、魔术贴或纽扣的结构形式，用于将背包固定于实验鼠体上；

8、背包在对应实验鼠前肢的位置设有方便实验鼠前肢伸出的通孔；

9、背包在对应实验鼠心电测量的胸口处开有孔洞，用于通过胸导联的快速连接线。

10、优选的，表皮柔性电极的数量至少有一组。

11、优选的，表皮柔性电极是由聚酰亚胺基底上的金属方形电极以及表皮电极蛇形连接线组成，其中表皮柔性电极内的其他部分被去除形成镂空结构；

12、聚酰亚胺基底的厚度小于5微米，金属方形电极和表皮电极蛇形连接线的厚度小于0.5微米，金属方形电极的边长为50-200微米；

13、其中表皮电极蛇形连接线的宽度为金属方形电极的边长的1/4至1/2。

14、优选的，柔性电路组件为在聚酰亚胺基底上制造的柔性印刷电路板。

15、优选的，柔性电路组件上设有心电信号处理电路模块以及用于实现与快速连接线相连的金属卡扣，其中心电信号处理电路模块与金属卡扣之间电气连接；

16、表皮柔性电极设有接线盘，在接线盘上涂覆异方性导电胶，用于与快速连接线相连。

17、优选的，快速连接线为在聚酰亚胺基底上制造的柔性印刷电路板；

18、快速连接线的主体部分为蛇形；快速连接线与柔性电路组件相连的一端设有接线环，该接线环套入金属卡扣内与柔性电路组件固定并进行电气连接；

19、快速连接线与表皮柔性电极相连的另一端设有接线盘，其接线盘的表面涂覆有异方性导电胶，通过胶黏与表皮柔性电极的接线盘固定并实现电气连接。

20、快速连接线的表面用弹性面料覆盖并固定于背包表面，作为保护层。

21、优选的，可穿戴心电图监测系统还包括用于实现表皮柔性电极与实验鼠肢体紧密贴附的医用皮肤粘合剂，在表皮柔性电极与实验鼠肢体接触时通过医用皮肤粘合剂加强固定。

22、优选的，可穿戴心电图监测系统，还包括计算机设备；

23、其中计算机设备与柔性电路组件相连，且用于接收柔性电路组件检测的心电信号。

24、优选的，计算机设备与柔性电路组件均设置无线通信模块，二者通过无线方式传输数据。

25、本发明具有如下优点：

26、如上所述，本发明述及了一种用于医学实验用鼠的可穿戴心电图监测系统，该系统采用无侵入式心电测量方式，无需植入和针刺，也不需要对小鼠进行麻醉，能够实验鼠实现自由活动、清醒状态小鼠的生理状态监测，特别适用于运动医学类和心脏类实验。本发明借助于超薄的厚度、镂空结构和蛇形可拉伸设计，柔性表皮电极能够在小鼠心脏、肚皮和四肢表面与皮肤紧密结合，并随皮肤褶皱进行变形，运动伪影小，同时改善了透气性和舒适性。另外，表皮柔性电极可以大面积制造并根据需要进行裁剪、弯曲和折叠，适合贴附在实验鼠需要检测的多个部位，例如胸口和四肢位置。本发明所采用的柔性电路组件重量轻、可弯曲，封装在弹性面料的背包内，可随实验鼠身体活动，舒适感较好，安放位置也不易被撕咬破坏。本发明系统在使用时采用可抛电极与复用电路方案，成本低，电极贴合、连接以及背包穿脱方便，信号读取无需专用设备，适合大规模样本实验和多个对照组实验。本发明系统利于实现在实验鼠正常有意识正常活动情况下，对其进行方便、低成本的心电图监测的目的。