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一種低噪聲便攜式的心電監(jiān)測儀設(shè)計(jì)方案


  來源: 儀器儀表商情網(wǎng) 時(shí)間:2015-11-09 作者:荊楚
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便攜機(jī)前置放大電路是對心電功能進(jìn)行自動(dòng)檢測的關(guān)鍵部分,要求該系統(tǒng)能在強(qiáng)的噪聲背景下,通過體表傳感器不失真地將心電信號檢測出來,放大至合適的幅度,送入A/D變成數(shù)字信號,供計(jì)算機(jī)分析處理。

對心電信號等生物醫(yī)學(xué)信號的采集采用模塊化的方式,主要由前端醫(yī)學(xué)傳感器、信號濾波放大調(diào)理電路和A/D采樣電路組成。其中調(diào)理電路根據(jù)不同生物醫(yī)學(xué)信號的頻譜和幅度范圍的不同選擇不同的濾波器和放大電路。通過前置放大部分對ECG信號進(jìn)行放大,此部分包括右腿驅(qū)動(dòng)以抑制共模干擾、屏蔽線驅(qū)動(dòng)以消除引線干擾,增益設(shè)成10倍左右。設(shè)計(jì)前置放大采用美國模擬器件公司生產(chǎn)的醫(yī)用放大器AD620。放大后的信號經(jīng)濾波、50Hz陷波處理后再進(jìn)一步放大,后級增益設(shè)成100倍左右。由于心電信號幅度最大為幾個(gè)mV,而A/D轉(zhuǎn)換中輸入信號的幅度要求在1V以上,所以總增益設(shè)成1000倍左右。

其中,濾波采用二階高(低)通濾波電路,用于消除O.05~100Hz頻帶以外的肌電等干擾信號,工頻中的其余高次諧波也可被濾除掉。同時(shí),采用有源雙T帶阻濾波電路進(jìn)一步抑制50Hz工頻干擾。

4、 心電信號的放大

心電信號屬于高強(qiáng)噪聲下的低頻微弱信號,且電極與體表的接觸電阻一般高達(dá)幾兆歐,所以要求前置放大級應(yīng)具有高輸入阻抗、高共摸抑制比、低噪聲、高增益且可調(diào)、低功耗和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。經(jīng)過比較,選用Analog Device公司的低價(jià)儀表放大器AD620。

心電信號的放大具體實(shí)現(xiàn)電路見圖1。心電信號前置放大級的增益不易設(shè)定太高,以免在干擾較強(qiáng)時(shí)信號引起嚴(yán)重失真。為更好地消除共模電壓,設(shè)計(jì)了自舉屏蔽驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。采用緩沖放大器將連接點(diǎn)的共模電位驅(qū)動(dòng)到屏蔽線,在輸入共模信號時(shí)使屏蔽線與芯線等電位,在差模信號輸入時(shí)沒有影響。為了進(jìn)一步提高電路的抗干擾能力,采用右腿驅(qū)動(dòng)電路從根本上降低空間電場在人體上產(chǎn)生的干擾。此右腿驅(qū)動(dòng)不是實(shí)際意義上的右腿驅(qū)動(dòng),因?yàn)橛捎诖讼到y(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)在于便攜操作,選用腹部右下側(cè)設(shè)置電極。

圖1 心電信號放大電路示意圖

5、電極脫落檢測

由于此系統(tǒng)應(yīng)用于人體日常生活中,人常常處于活動(dòng)狀態(tài),這樣輸入電極很可能脫落,從而使系統(tǒng)不能正常工作。為此,設(shè)計(jì)了導(dǎo)聯(lián)電極脫落檢測電路如圖2所示。

圖2 電極脫落檢測電路

關(guān)鍵詞:監(jiān)護(hù)儀,心電監(jiān)測儀,醫(yī)學(xué)    瀏覽量:569

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