0 引 言
监护仪是一种用以测量和监控病人生理参数,并可与已知设定值进行比较,如果出现超差可发出报警的装置或系统。便携式监护仪小型方便,结构简单,性能稳定,可以随身携带,可由电池供电,一般用于非监护室及外出抢救病人的监护。心血管疾病是人类生命的最主要威胁之一,而心电(Electrocardiogram,ECG信号是诊断心血管疾病的主要依据,因此实时监测病人心电活动,设计自动采集病人心电信号的便携式系统具有重要意义。
传统的导联系统采用通用的三电极方式,右胸上电极及左腹下电极为心电采样电极,右腹下电极为右腿驱动电极。这种联接方式有效实用,有利于便携使用。便携式监护仪分析处理系统可以分为两大部分,一是携带在被检查者身上的袖珍监护仪,二是由微机系统组成的心电图处理诊断系统。被检查者将某一时段的动态心电信号由监护仪记录下来,通过GPRS通信方式将数据传送到医院的心电图处理诊断系统中。心电信号是由人体心脏发出相当复杂的微弱信号,为了获得含有较小噪声的心电信号,需要对采集到的心电信号做降噪处理。
本设计的特点:
(1)目前对心电信号的降噪有多种方法,这里主要从滤波的方面介绍将噪声从信号中分离。滤波采用高通和低通两级滤波,滤波电路经Workbench仿真效果明显。
(2)与以往双T型50 Hz陷波器不同的是,该设计电路引入放大器形成正反馈,以减小阻带宽度。
(3)本文为人体日常生活方便,设计了导联电极脱落检测电路,防止运动输入电极脱落。
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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。
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