一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种非接触式心电信号的测量装置，包括依次连接的心电信号采集模块(100)、心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)；其中，心电信号采集模块(100)包括：感应电极(101)，形成电极感应区；有源屏蔽层(102)，其覆盖在感应电极(101)上，用于消除电极寄生电容效应；接地屏蔽层(103)，设置在有源屏蔽层(102)的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；元件层(104)，设置在有源屏蔽层(102)和接地屏蔽层(103)上，用于放置心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)的元件。还提供了一种非接触式心电信号的测量方法。本发明专利技术不仅可以减少心电测量中人体皮肤的不适感，还能满足长期动态监测心电信号的需求。

A Non-contact Measuring Device and Method for ECG Signal

The embodiment of the present invention discloses a non-contact ECG signal measuring device, which comprises a sequentially connected ECG signal acquisition module (100), an ECG signal processing circuit module (200) and a signal output module (300). The ECG signal acquisition module (100) comprises an induction electrode (101) to form an electrode induction zone, and an active shielding layer (102) to cover an induction electrode (101) for use. Eliminate parasitic capacitance effect of electrodes; Ground shield layer (103) is set on or around active shield layer (102) to shield external electromagnetic interference; Component layer (104) is set on active shield layer (102) and ground shield layer (103) to place components of ECG signal processing circuit module (200) and signal output module (300). A non-contact ECG measurement method is also provided. The invention can not only reduce the discomfort of human skin in ECG measurement, but also meet the need of long-term dynamic monitoring of ECG signal.

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法
本专利技术属于生物心电信号测量领域，更具体地，涉及一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法。
技术介绍
心脏的病变是一个缓慢的过程，正常人很难觉察到心脏的微小变化。并且往往具有突发性、短暂性和很大的危险性，因此患者必须能够实时并方便地进行心电监测。对于一些高危的病人需要进行实时的监测和预警，从而避免危险的发生。心电信号是由心脏的跳动产生的，心脏在机械性跳动之前会产生电激动，从而产生生物电流，生物电流传到人体体表，造成人体体表电位的变化。人体不同的位置电位变化不同，从而使人体表面产生电位差，即人体心电信号。心电信号(Electrocardiog-ram，简称ECG)是目前用于诊断和监测心脏病的主要技术之一，心电信号包括静态和动态心电信号，其中静态心电信号是指在安静状态下所测得的短时普通十二导联心电信号，而动态心电信号是能够动态24小时采集的单导联或多导联心电信号。目前临床诊断心脏病的ECG监测设备主要包括静态12导联心电信号和动态心电监护Holter机。心脏病发病多表现为突发性，多数异常的心电信息只有在发病时才会被监测到。并且有研究发现静态ECG监测只能检出10％患者的心律失常，而动态ECG的检出率却能够达到85％-90％，因此对心脏病患者进行24小时动态心电信号监测并进行记录与分析是十分必要的。同时除需要24小时不间断的在院外对心脏病高发和高龄人群等特殊群体的心电进行监护以外，随着人们生活水平和医疗健康保健意识的不断提高，越来越多的健康和亚健康人群开始关注自己的身体健康，特别是心脏的健康状况，所以他们同样要求根据自己日常的心电监护情况来了解自己的心脏健康状况。因此，方便、易用、舒适、能够连续24小时动态监测心电信号的设备成为了一种社会的需求。传统的心电测量中所用的心电信号采集电极都是带导电胶的Ag/AgCl湿电极，这种湿电极使用前需要用酒精清洁皮肤，将电极紧贴在人体皮肤上。这种湿电极有刺激性，不适用于皮肤过敏的人，而且不能重复使用，也不适合用于对人体心电信号的长期动态监测，而且长期监测的成本高，实施复杂，不适用于日常心电监测。此外，非接触导联电极只有心电信号采集功能，要用单独的右腿驱动电极反馈共模信号，使用时，需要在左右胸放置两个导联电极，在右腹部放置单独的右腿驱动电极，使用起来很不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法，以至少解决上述问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种非接触式心电信号的测量装置，包括：一种非接触式心电信号的测量装置，包括：依次连接的心电信号采集模块、心电信号处理电路模块和信号输出模块；其中，心电信号采集模块包括：感应电极，形成电极感应区；有源屏蔽层，其覆盖在感应电极上，用于消除电极寄生电容效应；接地屏蔽层，设置在有源屏蔽层的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；元件层，设置在有源屏蔽层和接地屏蔽层上，用于放置心电信号处理电路模块和信号输出模块的元件。进一步的，接地屏蔽层覆盖在有源屏蔽层上，感应电极输出的感应信号通过第一单位增益跟随放大器输出到有源屏蔽层。进一步的，感应电极电连接到第一单位增益跟随放大器正相输入端，有源屏蔽层电连接到第一单位增益跟随放大器的输出端，第一单位增益跟随放大器的反向输入端电连接到其输出端。进一步的，第一单位增益跟随放大器的输出端还连接到第二单位增益跟随放大器的正相输入端。进一步的，接地屏蔽层设置在有源屏蔽层周围以包围电极感应区。进一步的，感应电极包括第一感应电极、第二感应电极以及右腿驱动电极；接地屏蔽层设置在第一感应电极和第二感应电极的外围以包围电极感应区域。进一步的，心电信号处理电路模块包括正相放大器和反相放大器，其中，第一感应电极电连接正相放大器的正相输入端，第二感应电极电连接正相放大器的反向输入端，正相放大器的输出端电连接信号输出模块；第一感应电极和第二感应电极还分别电连接反相放大器的反向输入端，反相放大器的正相输入端接地，反相放大器的输出端电连接右腿驱动电极。进一步的，右腿驱动电极为非接触有源干电极。进一步的，感应电极为非接触有源干电极。根据本专利技术的另一方面，提供了一种非接触式心电信号的测量方法，包括：采集心电信号；对采集的心电信号进行外界电磁干扰屏蔽和消除电极寄生电容效应的预处理；提取并放大预处理后的心电信号的共模成分，通过右腿驱动电路消除人体共模信号干扰；对消除人体共模信号干扰处理的心电信号进行两次单位增益跟随放大处理后，再进行一次差分放大，得到处理后的心电信号；输出处理后的心电信号。本专利技术基于电容耦合原理，采用了非接触有源干电极、双屏蔽、心电信号的差分放大处理、非接触右腿驱动干电极，并将感应电极、心电信号处理电路和柔性电路板一体化，不仅可以减少心电测量中人体皮肤的不适感，还可以满足长期动态监测心电信号的需求。本专利技术的有益效果是：(1)将采集电极与处理电路一体成型的设置在柔性电路板上，提高测量舒适性和系统的稳定性与实用性，易于使用，可在家庭、户外等环境中使用。(2)可以在电极不接触皮肤的情况下测量心电信号，无刺激性，适用于所有用户，提高了病人的舒适性。(3)心电信号采集电路采用有源屏蔽层-接地屏蔽层的双屏蔽，有效屏蔽外界电磁干扰；(4)能方便、舒适、长时间的动态监测心电信号。(5)电极可重复利用，大大降低了进行长时间心电监测的成本。附图说明图1是根据本专利技术一具体实施例的感应电极电容耦合模块的结构示意图；图2是根据本专利技术一具体实施例的心电信号采集模块结构示意图；图3是根据本专利技术具体实施例的心电信号单位增益跟随放大电路示意图；图4是根据本专利技术具体实施例的心电测量等效电路图；图5是根据本专利技术一实施例的非接触式心电信号的测量装置示意图；图6是根据图5所示测量装置的平面布局示意图。附图标记：100：心电信号采集模块；101：感应电极；102：有源屏蔽层；103：接地屏蔽层：104：元件层；105：绝缘层；106：人体皮肤；107：人体；108：柔性电路板；200：心电信号处理电路模块；201：第一单位增益跟随放大器；2011：第一感应电极；2012：第二感应电极；202：第二单位增益跟随放大器；203：右腿驱动电极；204：正相放大器；205：反相放大器；300：信号输出模块。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。实施例一图5是根据本专利技术一实施例的非接触式心电信号的测量装置示意图。如图5所示，本专利技术实施例提供了一种非接触式心电信号的测量装置，包括：依次连接的心电信号采集模块100、心电信号处理电路模块200和信号输出模块300。图1是根据本专利技术一具体实施例的感应电极电容耦合模块的结构示意图。在本专利技术的一具体实施例中，由图1可以看出，在心电信号采集模块100中，感应电极101与绝缘层105以及人体皮肤106构成一电容，该电容耦合人体107的心电信号，获得人体的心电信号，即感应电极101对人体107的心电信号进行了采集，然后将采集到的心电信号传入预处理电路中进行预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，包括：依次连接的心电信号采集模块(100)、心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)；其中，所述心电信号采集模块(100)包括：感应电极(101)，形成电极感应区；有源屏蔽层(102)，其覆盖在所述感应电极(101)上，用于消除电极寄生电容效应；接地屏蔽层(103)，设置在所述有源屏蔽层(102)的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；元件层(104)，设置在所述有源屏蔽层(102)和接地屏蔽层(103)上，用于放置所述心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)的元件。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，包括：依次连接的心电信号采集模块(100)、心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)；其中，所述心电信号采集模块(100)包括：感应电极(101)，形成电极感应区；有源屏蔽层(102)，其覆盖在所述感应电极(101)上，用于消除电极寄生电容效应；接地屏蔽层(103)，设置在所述有源屏蔽层(102)的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；元件层(104)，设置在所述有源屏蔽层(102)和接地屏蔽层(103)上，用于放置所述心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)的元件。2.根据权利要求1所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述接地屏蔽层(103)覆盖在所述有源屏蔽层(102)上，所述感应电极(101)输出的感应信号通过第一单位增益跟随放大器(201)输出到所述有源屏蔽层(102)。3.根据权利要求2所述的非接触式心电信号的测量装置，其中，所述感应电极(101)电连接到所述第一单位增益跟随放大器(201)正相输入端，所述有源屏蔽层(102)电连接到所述第一单位增益跟随放大器(201)的输出端，所述第一单位增益跟随放大器(201)的反相输入端电连接到其输出端。4.根据权利要求2或3所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述第一单位增益跟随放大器(201)的输出端还连接到第二单位增益跟随放大器(202)的正相输入端。5.根据权利要求1所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述接地屏蔽层(103)设置在所述有源屏蔽层(102)周围以包围所述电极感应区。6.根据权利要求5所述的非接触式心电信号的测...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖优义，
申请(专利权)人：廖优义，
类型：发明
国别省市：北京,11