一种心电信号采集装置制造方法及图纸

一种心电信号采集装置，它包括心电导联电路、前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路、AD转换电路、导联脱落检测报警电路和中央处理器，所述心电导联电路用于导入所检测的心电信号，并依次经过前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路和AD转换电路对所述心电信号进行放大、电平抬升、滤波、陷波和模数转换等处理后发送给中央处理器，所述中央处理器对处理后的心电信号进行特征点识别，所述导联脱落检测报警电路，用于对所述心电信号进行导联脱落检测。本发明专利技术增加了系统设计的可靠性以及灵活性，避免了由于电阻和电容差异造成滤波特性不一致而引起的心电信号的失真，具有性能好、精度高、体积小以及能耗更低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种心电信号采集装置
[0001 ] 本专利技术涉及信号采集
，具体地说是一种心电信号采集装置。
技术介绍
心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。据统计，心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病，世界上心脏病的死亡率仍占首位。因此，对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视，准确地 进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。随着电子技术的迅速发展，医用电子监护系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。心电图是人体最重要的生物电信息之一。心电信号是一种周期性的电生理信号，经人体组织传到体表，在体表产生电位差。临床上，可以用各种仪器和设备将体表产生的电位差测量出来并描绘成曲线，以形成心电图。体表的心电信号测量方法通常是采用贴在体表特定位置的电极获取微弱的心电信号，并通过心电导联线将上述微弱的心电信号送入心电预处理电路进行处理后，经A/D数字化转化为数字信号，并送入MCU，由MCU进行心电图特征点的识别和处理，最后将处理和识别后的心电信号传送给上位机进行显示。传统的心电图采集系统和装置采用了分立的元器件对心电信号进行采集，主要包括了前级保护电路、电刀抑制电路、前端阻抗匹配电路、导联脱落识别电路、主放大电路、起搏检测电路、高通滤波电路、二级放大电路、低通滤波电路、右腿驱动电路、A/D转换电路以及MCU电路组成。由于采用的分立元器件来实现，无可避免的运用了大量的集成电路、电阻和电容等元器件，造成该装置的体积大、功耗高、设计复杂灵活性低等缺点，由于集成电路、电阻和电容元器件个体的差异性，造成了心电图各个导联的参数和指标具有差异性(典型的如共模抑制比、输入阻抗等)，电阻和电容差异性过大还容易造成前端滤波电路滤波特性的变化，滤掉了心电图的有用信号，失去了心电图信号的诊断价值。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供了一种具有较高精度及信噪比的心电信号采集装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种心电信号采集装置，其特征是，包括心电导联电路、前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路、AD转换电路、导联脱落检测报警电路和中央处理器， 所述心电导联电路用于导入所检测的心电信号，并依次经过前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路和AD转换电路对所述心电信号进行放大、电平抬升、滤波、陷波和模数转换等处理后发送给中央处理器，所述中央处理器对处理后的心电信号进行特征点识别，所述导联脱落检测报警电路的输入端与所述前置放大电路的输出端连接，输出端与中央处理器连接，用于对所述心电信号进行导联脱落检测； 所述心电导联电路包括右胸上电极、左腹下电极、右腹下电极、缓冲放大电路和右腿驱动电路，所述的右胸上电极及左腹下电极为心电信号采样电极，右胸上电极和左腹下电极分别经过缓冲放大电路与前置放大电路连接，用于对心电信号进行隔离；所述右腹下电极为右腿驱动电极，右腹下电极经过右腿驱动电路与前置放大电路连接，用于消除在心电检测时形成的交流干扰，降低人体的共模电压，提高信噪比。作为优选，所述前置放大电路包括双端输入、双端输出的差分放大电路，共模取样驱动电路，阻容耦合电路，以及双端输入、单端输出的差分放大电路；所述双端输入、双端输出的差分放大电路的双输入端与生物体接触电极连接，双输入端依次经过共模取样驱动电路和阻容耦合电路与双端输入、单端输出的差分放大电路的双输入端连接。作为优选，所述双端输入、双端输出的差分放大电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述共模取样驱动电路包括第三运算放大器U3、电阻R4和电阻R5，所述阻容耦合电路包括电容Cl、电容C2、电阻R6和电阻R7，所述双端输入、单端输出的差分放大电路包括仪表放大器Al和压敏电阻R8 ;所述第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的正向输入端分别与生物体接触电极连接，反向输入端之间串联电阻R3，第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的反向输入端与输出端之间分别串联电阻Rl和电阻R2 ;所述第一运算放大器Ul的输出端串联电容Cl后与仪表放大器Al的反向输入端连接，所述第二运算放大器U2的输出端串联电容C2后与仪表放大器Al的正向输入端连接；所述第三运算放大器U3的正向输入端分别经过电阻R4和电阻R5与第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的输出端连接，反相输入端与输出端连接，输出端分别经过电阻R6和电阻R7与仪表放大器Al的反向输入端和正向输入端连接；所述压敏电阻R8为仪表放大器Al的外接增益调节电阻。作为优选，所述带通滤波电路包括高通滤波电路和低通滤波电路，所述的高通滤波电路和低通滤波电路串联连接； 所述高通滤波电路包括第四运算放大器U4、电阻R9和电容C3，所述第四运算放大器U4的正向输入端经过电阻R9接地，同时经过电容C3与前置放大电路的输出端连接，反相输入端与输出端连接； 所述低通滤波电路包括第五运算放大器U5、电阻R10、电阻R11、电容C4和电容C5，所述第五运算放大器U5的正向输入端经过电容C4接地，同时依次串联电阻Rll和电阻RlO后与第四运算放大器U4的的输出端连接，反相输入端与输出端连接，第五运算放大器U5的输出端串联电容C5后连接于电阻RlO和电阻Rll之间。作为优选，所述电平抬升电路包括第六运算放大器U6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和第一可调电阻RWl，所述第六运算放大器U6的正向输入端经过电阻R15接地，反相输入端串联电阻R12后与带通滤波电路的输出端连接，同时经过电阻R14与第一可调电阻RWl的可调端连接，所述第一可调电阻RWl的两端分别与正、负电压端连接，反相输入端与输出端之间串联电阻Rl3。 作为优选，所述50HZ陷波电路包括第七运算放大器U7、第八运算放大器U8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9 ；所述第七运算放大器U7的正向输入端经过并联电路与电平抬升电路的输出端连接，所述并联电路由电阻R16、电阻R17的串联电路与电容C6、电容C7的串联电路并联而成，第七运算放大器U7的反相输入端与输出端连接；所述第八运算放大器U8的正向输入端经过电阻R20与第七运算放大器U7的输出端连接，同时经过电阻R21接地，反相输入端与输出端连接，输出端经过电阻R18和电阻R19的并联电路连接于电容C6和电容C7之间，同时经过电容C8和电容C9的并联电路连接于电阻R16与电阻R17之间。作为优选，所述AD转换电路采用ADC0809芯片。作为优选，所述导联脱落检测报警电路包括差分放大电路、窗口比较器电路和报警电路，所述差分放大电路的输入端与所述前置放大电路的输出端连接，输出端与窗口比较器电路的输入端连接，所述窗口比较器电路的输出端与报警电路连接，所述报警电路与中央处理器连接，用于对所述心电信号进行导联脱落检测，并根据导联脱落检测处理向所述中央处理器提供导联脱落检测信号。作为优选，所述差分放大电路包括第九运算放大器U9，所述窗口比较器电路包括第十运算放大器U10、第十一运算放大器U11、第二可调电阻RW2、第三可调电阻RW3、第一二极管Dl和第二二极管D2，所述报本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心电信号采集装置，其特征是，包括心电导联电路、前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路、AD转换电路、导联脱落检测报警电路和中央处理器，所述心电导联电路用于导入所检测的心电信号，并依次经过前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路和AD转换电路对所述心电信号进行放大、电平抬升、滤波、陷波和模数转换等处理后发送给中央处理器，所述中央处理器对处理后的心电信号进行特征点识别，所述导联脱落检测报警电路的输入端与所述前置放大电路的输出端连接，输出端与中央处理器连接，用于对所述心电信号进行导联脱落检测；所述心电导联电路包括右胸上电极、左腹下电极、右腹下电极、缓冲放大电路和右腿驱动电路，所述的右胸上电极及左腹下电极为心电信号采样电极，右胸上电极和左腹下电极分别经过缓冲放大电路与前置放大电路连接，用于对心电信号进行隔离；所述右腹下电极为右腿驱动电极，右腹下电极经过右腿驱动电路与前置放大电路连接，用于消除在心电检测时形成的交流干扰，降低人体的共模电压，提高信噪比。

【技术特征摘要】
1.一种心电信号采集装置，其特征是，包括心电导联电路、前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路、AD转换电路、导联脱落检测报警电路和中央处理器， 所述心电导联电路用于导入所检测的心电信号，并依次经过前置放大电路、电平抬升电路、带通滤波电路、50HZ陷波电路和AD转换电路对所述心电信号进行放大、电平抬升、滤波、陷波和模数转换等处理后发送给中央处理器，所述中央处理器对处理后的心电信号进行特征点识别，所述导联脱落检测报警电路的输入端与所述前置放大电路的输出端连接，输出端与中央处理器连接，用于对所述心电信号进行导联脱落检测； 所述心电导联电路包括右胸上电极、左腹下电极、右腹下电极、缓冲放大电路和右腿驱动电路，所述的右胸上电极及左腹下电极为心电信号采样电极，右胸上电极和左腹下电极分别经过缓冲放大电路与前置放大电路连接，用于对心电信号进行隔离；所述右腹下电极为右腿驱动电极，右腹下电极经过右腿驱动电路与前置放大电路连接，用于消除在心电检测时形成的交流干扰，降低人体的共模电压，提高信噪比。2.根据权利要求1所述的一种心电信号采集装置，其特征是，所述前置放大电路包括双端输入、双端输出的差分放大电路，共模取样驱动电路，阻容耦合电路，以及双端输入、单端输出的差分放大电路；所述双端输入、双端输出的差分放大电路的双输入端与生物体接触电极连接，双输入端依次经过共模取样驱动电路和阻容耦合电路与双端输入、单端输出的差分放大电路的双输入端连接。3.根据权利要求2所述的一种心电信号采集装置，其特征是，所述双端输入、双端输出的差分放大电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述共模取样驱动电路包括第三运算放大器U3、电阻R4和电阻R5，所述阻容耦合电路包括电容Cl、电容C2、电阻R6和电阻R7，所述双端输入、单端输出的差分放大电路包括仪表放大器Al和压敏电阻R8 ;所述第 一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的正向输入端分别与生物体接触电极连接，反向输入端之间串联电阻R3，第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的反向输入端与输出端之间分别串联电阻Rl和电阻R2 ;所述第一运算放大器Ul的输出端串联电容Cl后与仪表放大器Al的反向输入端连接，所述第二运算放大器U2的输出端串联电容C2后与仪表放大器Al的正向输入端连接；所述第三运算放大器U3的正向输入端分别经过电阻R4和电阻R5与第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的输出端连接，反相输入端与输出端连接，输出端分别经过电阻R6和电阻R7与仪表放大器Al的反向输入端和正向输入端连接；所述压敏电阻R8为仪表放大器Al的外接增益调节电阻。4.根据权利要求1所述的一种心电信号采集装置，其特征是，所述带通滤波电路包括闻通滤波电路和低通滤波电路，所述的闻通滤波电路和低通滤波电路串联连接； 所述高通滤波电路包括第四运算放大器U4、电阻R9和电容C3，所述第四运算放大器U4的正向输入端经过电阻R9接地，同时经过电容C3与前置放大电路的输出端连接，反相输入端与输出端连接； 所述低通滤波电路包括第五运算放大器U5、电阻R10、电阻R11、电容C4和电容C5，所述第五运算放大器U5的正向输入端经过电容C4接地，同时依次串联电阻Rll和电阻RlO后与第四运算放大器U4的的输出端连接，反相输入端与输出端连接，第五运算放大器U5的输出端串联电容C5后连接于电阻RlO和电阻Rll之间。5.根据权利要求1所述的一种心电信号采集装置，其特征是，所述电平抬升电路包括第六运算放大器U6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和第一可调电阻RWl，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨佩璐，
申请(专利权)人：山东中医药大学，
类型：发明
国别省市：山东;37