专利名称：一种心电信号采集模块电路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种心电信号采集装置，特别是一种心电信号采集模块电路结构。
背景技术：
随着数字化技术的进步和普及，我们经常使用的电子产品中的模拟电路成分越来越少，数字技术的应用带来了电子产品的高性能、低功耗、低价格和小体积等优点，可以说数字技术让电子产品有了革命性的进步。心电图机是一种精密的电子医疗设备，它把人体微弱的心电信号描绘到图纸上，向医生提供为患者诊断的依据，或作为重要的监护依据。心电图机作为被广泛使用的产品， 数字化技术近年来在该产品中也越来越多被使用，但是目前数字化技术的渗入主要方面还是在模数转换、显示、存储、打印等方面功能，这虽然这大大提升了心电图机的功能，但是模拟信道还是沿用了传统的电路。模拟信道的质量是影响心电图机性能最关键的地方之一，也是带来体积大、成本高、抗干扰性能弱等缺点的部分，数字化技术在这部分电路的进一步引入，将在很大程度上得到克服这些缺陷。数字滤波器的引入，在提供同样甚至更高性能的前提下，提供了模拟滤波器无法解决或需要巨大硬件代价才能解决的问题。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种心电信号采集模块电路结构，实现精密的数字放大，提高通道间的一致性，降低硬件规模和成本，减小电路体积。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种心电信号采集模块电路结构，包括电源、处理器、若干射频滤波及阻抗变换电路、若干抗混叠滤波电路、导联脱落检测电路、右腿驱动电路、屏蔽驱动电路，所述射频滤波及阻抗变换电路输入端与被测人体连接，所述射频滤波及阻抗变换电路输出端接入所述抗混叠滤波电路输入端，所述抗混叠滤波电路输出端通过24位AD变换器接入处理器，所述处理器通过电源变换及滤波电路接入电源；所述右腿驱动电路、屏蔽驱动电路、导联脱落检测电路输入端并接入所述射频滤波及阻抗变换电路输出端与抗混叠滤波电路输入端之间，所述右腿驱动电路输出端接入被测人体；所述屏蔽驱动电路输出端接入所述射频滤波及阻抗变换电路输入端的电极线屏蔽层；所述导联脱落检测电路输出端接入处理器。与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为本实用新型通过高精度AD变换器实现精密的数字放大，通道间的一致性好；通过高精度AD变换器的过采样降低抗混叠滤波器的硬件规模；通过高速处理器实现的数字滤波器替代模拟滤波器，并获得优异的滤波效果，降低了硬件代价；通过数字滤波器和高精度的采样，减小了电路的体积，降低了生产的工艺要求，增强了抗恶劣环境的能力，同样也降低了硬件电路的规模。
图I为本实用新型一实施例结构框图；图2为本实用新型一实施例射频滤波电路和阻抗变换电路原理图；图3为本实用新型一实施例抗混叠滤波电路原理图；图4为本实用新型一实施例屏蔽驱动电路原理图；图5为本实用新型一实施例右腿驱动电路原理图；图6为本实用新型一实施例电源变换和滤波电路原理·[0015]图7为本实用新型一实施例导联脱落检测电路原理图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型一实施例包括电源、处理器、八个射频滤波电路及阻抗变换电路、八个抗混叠滤波电路、导联脱落检测电路、右腿驱动电路、屏蔽驱动电路，所述射频滤波及阻抗变换电路输入端与被测人体连接，所述射频滤波及阻抗变换电路输出端接入所述抗混叠滤波电路输入端，所述抗混叠滤波电路输出端通过24位AD变换器接入处理器，所述处理器通过电源变换及滤波电路接入电源；所述右腿驱动电路、屏蔽驱动电路、导联脱落检测电路输入端并接入所述射频滤波及阻抗变换电路输出端与抗混叠滤波电路输入端之间，所述右腿驱动电路输出端接入被测人体；所述屏蔽驱动电路输出端接入所述射频滤波及阻抗变换电路输入端的电极线屏蔽层；所述导联脱落检测电路输出端接入处理器。如图2所示，本实用新型的射频滤波电路为RC滤波电路，阻抗变换采用运算放大器实现；射频滤波和阻抗变换电路的作用是去除人体上的射频信号，并将人体的高阻源阻抗变换为低阻信号。如图3所示，抗混叠滤波电路采用RC滤波电路，其作用是避免采样过程中的频谱混叠，它是_3dB点在150Hz左右的低通滤波器，由于24bitAD变换器3对每个通道的采样频率为2400Hz，大大超过了 150Hz，所以只需要简单的RC滤波器即可很好达到抗混叠效果。如图4所示，屏蔽驱动7电路取出人体中点电位经运放驱动后作用于导联线的屏蔽层，进一步提高本模块的输入阻抗，也起到防止外来干扰通过导联线进入输入通道的作用。如图5所示，右腿驱动电路将人体中点电位反向放大后驱动人体右腿，其作用是提高CMMR，进一步抑制共模干扰。如图6所示，电源变换和滤波电路采用NCP699SN33T1G芯片，其作用是提供模块电路所需的电压，按照需要进行滤波后提供给各个部分电路使用。如图7所示，导联脱落检测电路实时检测导联线与人体的连接情况和起搏信号，并将该信号提供给高速处理器，由它完成导联脱落的检测和起搏信号识别。24bitAD变换器3的作用是将微弱的心电图信号转换为24bit表示的数字信号，对每通道的转换速率2400Hz ;其型号为ADS1258。高速处理器(型号LPC2131)接受24bitAD变换器送来的心电图数字信号，对它进行数字变换和数字滤波，同时高速处理器还负责读取导联脱落检测电路送来的信号，检测导联脱落情况和起搏信号识别，最后将模块工作状态、导联脱落信号、起搏识别结果与心电图数据一起形成 数据帧，通过高速处理器上的UART 口输出。
权利要求1.一种心电信号采集模块电路结构，包括电源、处理器、若干射频滤波及阻抗变换电路、若干抗混叠滤波电路、导联脱落检测电路、右腿驱动电路、屏蔽驱动电路，其特征在于，所述射频滤波及阻抗变换电路输入端与被测人体连接，所述射频滤波及阻抗变换电路输出端接入所述抗混叠滤波电路输入端，所述抗混叠滤波电路输出端通过24位AD变换器接入处理器，所述处理器通过电源变换及滤波电路接入电源；所述右腿驱动电路、屏蔽驱动电路、导联脱落检测电路输入端并接入所述射频滤波及阻抗变换电路输出端与抗混叠滤波电路输入端之间，所述右腿驱动电路输出端接入被测人体；所述屏蔽驱动电路输出端接入所述射频滤波及阻抗变换电路输入端的电极线屏蔽层；所述导联脱落检测电路输出端接入处理器。
2.根据权利要求I所述的心电信号采集模块电路结构，其特征在于，所述抗混叠滤波电路为一阶RC滤波电路。
3.根据权利要求I所述的心电信号采集模块电路结构，其特征在于，所述电源变换和滤波电路采用NCP699SN33T1G芯片。
4.根据权利要求I所述的心电信号采集模块电路结构，其特征在于，所述处理器型号为 LPC2131。
5.根据权利要求I所述的心电信号采集模块电路结构，其特征在于，所述24位AD变换器型号为ADS1258。
6.根据权利要求I所述的心电信号采集模块电路结构，其特征在于，所述射频滤波及阻抗变换电路、抗混叠滤波电路数量均为8个。
专利摘要本实用新型公开了一种心电信号采集模块电路结构，包括电源、处理器、若干射频滤波及阻抗变换电路、若干抗混叠滤波电路、导联脱落检测电路、右腿驱动电路、屏蔽驱动电路。本实用新型通过高精度AD变换器实现精密的数字放大，通道间的一致性好；通过高精度AD变换器的过采样降低抗混叠滤波器的硬件规模；通过高速处理器实现的数字滤波器替代模拟滤波器，并获得优异的滤波效果，降低了硬件代价；通过数字滤波器和高精度的采样，减小了电路的体积，降低了生产的工艺要求，增强了抗恶劣环境的能力，同样也降低了硬件电路的规模。
文档编号A61B5/0402GK202776292SQ20122047725
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者刘宇, 吴 灿, 刘阳 申请人:长沙爱康电子有限公司