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一种低噪声便携式的心电监测仪设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-05-15 13:29:43




2.2 心电输入电极
    电极对动态心电图采集记录心电信号的质量至关重要,采用电极应贴附力强、透气性好、吸汗、电极导电性能好、极化电压低的优质电极,此外还应该具有对皮肤刺激小、佩带舒适、拆卸方便等优点。通常采用表面镀有AgCl的可拆卸的一次性软电极,并在电极上涂有优质导电膏。
2.3 前置放大器
    便携机前置放大电路是对心电功能进行自动检测的关键部分,要求该系统能在强的噪声背景下,通过体表传感器不失真地将心电信号检测出来,放大至合适的幅度,送入A/D变成数字信号,供计算机分析处理。
    对心电信号等生物医学信号的采集采用模块化的方式,主要由前端医学传感器、信号滤波放大调理电路和A/D采样电路组成。其中调理电路根据不同生物医学信号的频谱和幅度范围的不同选择不同的滤波器和放大电路。通过前置放大部分对ECG信号进行放大,此部分包括右腿驱动以抑制共模干扰、屏蔽线驱动以消除引线干扰,增益设成10倍左右。设计前置放大采用美国模拟器件公司生产的医用放大器AD620。放大后的信号经滤波、50 Hz陷波处理后再进一步放大,后级增益设成100倍左右。由于心电信号幅度最大为几个mV,而A/D转换中输入信号的幅度要求在1 V以上,所以总增益设成1 000倍左右。
    其中,滤波采用二阶高(低)通滤波电路,用于消除O.05~100 Hz频带以外的肌电等干扰信号,工频中的其余高次谐波也可被滤除掉。同时,采用有源双T带阻滤波电路进一步抑制50 Hz工频干扰。
2.4 心电信号的放大
    心电信号属于高强噪声下的低频微弱信号,且电极与体表的接触电阻一般高达几兆欧,所以要求前置放大级应具有高输入阻抗、高共摸抑制比、低噪声、高增益且可调、低功耗和抗干扰能力强的特点。经过比较,选用Analog Device公司的低价仪表放大器AD620。
    心电信号的放大具体实现电路见图1。心电信号前置放大级的增益不易设定太高,以免在干扰较强时信号引起严重失真。为更好地消除共模电压,设计了自举屏蔽驱动电路如图1所示。采用缓冲放大器将连接点的共模电位驱动到屏蔽线,在输入共模信号时使屏蔽线与芯线等电位,在差模信号输入时没有影响。为了进一步提高电路的抗干扰能力,采用右腿驱动电路从根本上降低空间电场在人体上产生的干扰。此右腿驱动不是实际意义上的右腿驱动,因为由于此系统的侧重点在于便携操作,选用腹部右下侧设置电极。

2.5 电极脱落检测
    由于此系统应用于人体日常生活中,人常常处于活动状态,这样输入电极很可能脱落,从而使系统不能正常工作。为此,设计了导联电极脱落检测电路如图2所示。

    正常情况下,正负电极对人体皮肤形成的极化电压可以互相抵消。当一侧电极脱落时,将有较大的极化电压输入,通过一个比较器,当比较电压超出范围时,认为电极导联脱落,V0输出电平由正常时的高电平变为低电平,下级三极管导通,蜂鸣器发声指示。

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