用于心电监护仪的心电信号采集电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于心电监护仪的心电信号采集电路，其包括六个胸壁电极和一个参考电极，参考电极为一个放置在肚脐上方皮肤位置处的脐参考电极；各胸壁电极的信号输出端分别连接到八通道心电信号模拟前端的各个胸电极信号输入端上；脐参考电极的信号输出端连接到一脐电极转换电路上，脐电极转换电路的输出端连接到八通道心电信号模拟前端的肢体参考电极信号输入端上，脐参考电极位于肚脐中央上方30~50mm的皮肤位置。本实用新型专利技术的心电信号采集电路仅使用一个脐参考电极即完成了参考电极信号的采集，简化了心电信号采集过程，获取的心电信号准确，操作更方便快捷。

Electrocardiographic signal acquisition circuit for electrocardiographic monitor

【技术实现步骤摘要】
用于心电监护仪的心电信号采集电路
本技术涉及心电采集和心电监护领域，具体的说是一种用于心电监护仪的心电信号采集电路。
技术介绍
心电信号是心脏电活动的一种表现形式，获取心电信号能够从不同方面和层次反映心脏的工作状态，因此，心电信号的采集和检测在心脏疾病的诊断和治疗过程中具有重要价值。自1903年将心电图诊断技术引入临床医学以来，心电信号的采集、处理和辅助诊断技术均得到快速发展。目前，心电图依然能为心脏疾病在临床检查、诊断和监护等方面提供重要参考指标。标准十二导联心电图用于采集心电信号的电极系统由六个参考电极和六个胸壁电极构成，参考电极由三个肢体电极通过不同的连接方式构成三个标准参考电极和三个加压参考电极，共计六个参考电极，测量时需要在人的左上肢、右上肢和左下肢安置三个肢体电极，其目的是为心电测量提供一个测量参考电位基准，早期用心电图纸记录心电信号时，受记录纸幅度尺寸限制，采用标准参考电极法得到的心电图幅度较低，而采用加压参考电极法获得的心电图幅度较大，随着显示和记录装置的改进，标准参考电极法同样能得到便于分析和观察的心电图。这两种传统方法的缺点是参考电极数目较多、操作繁琐。另外，对于肢体残疾的人来说，标准十二导联心电图并不能准确的记录人体心电信号，常常需要修改电极放置位置来获取心电信号。事实上，在心电记录与监护的时候，为方便治疗操作或方便患者的活动，肢体参考电极的放置也做了修改，即在四肢根部即锁骨下方和小腹壁上方放置粘贴式参考电极，这也说明参考电极仅仅是用来设置测量参考点，其选择合适的参考位置并不影响心电信号的采集。基于上述问题，本案技术人研制了一种基于脐参考电极的心电采集电路。心电采集是为了测量体表的电位变化和分布，要获取心电的电压信号，则需要一个合适的零电位参考点。事实上，肚脐是人人都有的一个天然的、理想的测量参考点，需要确定的是这个理想的零电位参考点距离肚脐这个参照物有多远，或者说在身体上具体位置。根据肢体的对称性，可知脐参考点应该在人体中心轴线上，由于心电信号是低频交流信号，信号传输主要以皮肤为主，因此该参考点在腹部皮肤上的投影应该在肚脐上方或下方的位置。可通过测量人体皮肤阻抗，确定心电测量的脐电极参考点的具体位置，实现以脐参考电极为基准的心电信号采集。心电图机、心电监护仪和动态心电记录仪都用到心电采集电路，但是三者有一定区别，通常心电图机和心电监护仪胸壁电极数量为6个，心电记录仪的胸壁电极数量为1~4个。心电图机的参考电极为3~4个，参考电极安装在左右手腕和左右脚踝部。心电监护仪和心电记录仪的参考电极为4个，都是对称的安装在四肢的根部即两肩锁骨下部和小腹上部。三者的胸壁电极的数量不同，设备的前端采集电路也略有不同；三者对图形的形态要求也不同，心电图是用来辅助诊断的，对图形态要求较高，而心电监护仪是实时监视入院患者心脏的工作状态如心率是否正常、心电图形是否严重异常等，心电记录仪则是长程记录人体活动状态的心电图，确定心脏活动是否随机产生异常，因此心电监护仪和心电记录仪对图形的形态要求相对较低。针对心电监护仪和心电记录仪，本案申请人分别设计出针对两种设备的两套采集电路，分别通过两个技术案件提交，本案主要针对心电监护仪。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种用于心电监护仪的心电信号采集电路，该采集电路能够简化心电信号采集过程，操作更方便快捷且能准确可靠的测得心电信号，以供心电监护仪使用。为解决上述技术问题，本技术的用于心电监护仪的心电信号采集电路的结构特点是包括六个胸壁电极和一个参考电极，参考电极为一个放置在肚脐上方皮肤位置处的脐参考电极；各胸壁电极的信号输出端分别连接到八通道心电信号模拟前端的各个胸电极信号输入端上；脐参考电极的信号输出端连接到一脐电极转换电路上，脐电极转换电路的输出端连接到八通道心电信号模拟前端的肢体参考电极信号输入端上。所述脐参考电极位于肚脐中央上方30~50mm的皮肤位置。所述脐电极转换电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8。电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8一端短接在一起作为脐参考电极（Vn）的输入端；电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8的另一端分别连接由运放A1、运放A2、运放A3、运放A4构成的四个电压跟随电路的输入端，四个电压跟随器电路的输出端分别连接电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的后端短接并引出参考电位Vw。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4构成的电压平均电路，经电压平均后得到参考电位Vw。参考电位Vw等于脐电极获得的参考电位Vn，与通过肢体电极获得的参考点电位效果相同。所述八通道心电信号模拟前端包括电压跟随器、差分放大电路、滤波电路、模/数转换电路、数据选择电路，电压跟随器的输入端连接胸电极接口，运放A1、运放A2、运放A3、运放A4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4构成零电位参考点电路18，脐电极转换电路2经由零电位参考点电路18连接到差分放大电路的基准电位输入端上。数据选择电路的信号输出端连接MCU微处理器，MCU微处理器通过USB串行接口连接到心电监护仪上。其中，八通道心电信号模拟前端为ADS1298芯片。所述脐参考电极是可吸附在皮肤上或可粘贴在皮肤上的吸附式电极或粘贴式电极。本技术的原理是：将脐参考电极采集的信号经脐电极转换电路后输入到八通道心电信号模拟前端的肢体参考电极信号输入端，以该信号作为参考电极信号，六个胸壁电极V1～V6采用传统心电监护仪的放置位置，其中V1放置在胸骨右缘第四肋间，V2放置在胸骨左缘第四肋间，V3放置在V2与V4两点连线中点处，V4放置在左锁骨中线与第五肋间相交处，V5放置在左腋前线同V4水平位置处，V6放置在左腋中线同V4水平处。心电信号经集成化的八通道模拟前端进行信号放大、滤波、处理得到数字化的心电数据，最后由微处理器MCU经USB串行口送给心电监护仪。经实验验证，在肚脐点上方30~50mm皮肤位置处，三个肢体导联与测量点之间的阻抗参数近似相等，因此，将该检测点作为参考电极的放置位置即脐参考电极放置点。本技术的心电信号采集电路仅使用一个脐参考电极即完成了参考电极信号的采集，简化了心电信号采集过程，操作更方便快捷，为心电监护提供了准确可靠的的心电信号。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明：图1为本技术的整体电路原理结构示意图；图2为脐电极转换电路的原理图；图3.1为三肢体导联放置点到脐参考点皮肤阻抗测量示意图；图3.2为四肢体导联放置点到脐参考点皮肤阻抗测量示意图；图4.1为在离肚脐中央上方20mm处皮肤检测点与肢体导联之间随频率变化的阻抗参数曲线图；图4.2为在离肚脐中央上方40mm处皮肤检测点与肢体导联之间随频率变化的阻抗参数曲线图；图4.3为在离肚脐中央上方60mm处皮肤检测点与肢体导联之间随频率变化的阻抗参数曲线图；图4.4为在离肚脐中央下方20mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于心电监护仪的心电信号采集电路，其特征是包括六个胸壁电极（V1~V6）和一个参考电极，参考电极为一个放置在肚脐上方皮肤位置处的脐参考电极（Vn）；各胸壁电极（V1~V6）的信号输出端分别连接到八通道心电信号模拟前端（1）的各个胸电极信号输入端上；脐参考电极（Vn）的信号输出端连接到一脐电极转换电路（2）上，脐电极转换电路（2）的输出端连接到八通道心电信号模拟前端（1）的肢体参考电极信号输入端上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于心电监护仪的心电信号采集电路，其特征是包括六个胸壁电极（V1~V6）和一个参考电极，参考电极为一个放置在肚脐上方皮肤位置处的脐参考电极（Vn）；各胸壁电极（V1~V6）的信号输出端分别连接到八通道心电信号模拟前端（1）的各个胸电极信号输入端上；脐参考电极（Vn）的信号输出端连接到一脐电极转换电路（2）上，脐电极转换电路（2）的输出端连接到八通道心电信号模拟前端（1）的肢体参考电极信号输入端上。


2.如权利要求1所述的用于心电监护仪的心电信号采集电路，其特征是所述脐参考电极（Vn）位于肚脐中央上方30~50mm的皮肤位置。


3.如权利要求1所述的用于心电监护仪的心电信号采集电路，其特征是所述脐电极转换电路（2）包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8;电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8一端短接在一起作为脐参考电极（Vn）的输入端；电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8的另一端分别连接由运放A1、运放A2、运放A3、运放A4构成的四个电压跟随电路的输入端，四个电压跟随器电路的输出端分别连接电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋亚奇，索智鹏，樊晓伟，修东铭，王梦飞，邱召运，
申请(专利权)人：潍坊医学院，
类型：新型
国别省市：山东;37