心电检测系统的制作方法

本公开涉及一种心电检测系统，尤其涉及一种右腿驱动的心电检测系统。

背景技术：

现代心电检测系统中均采用了“右腿驱动”技术，导联线的左手电极(黄色线)接信号发生器的输出端，右手电极(红色线)与右腿电极(黑色线)短路后接信号发生器的接地端，即将“中心电极”的电信号经反相后通过右腿电极施加到人体，达到最大限度消除共模干扰信号目的。

图1A是这种“右腿驱动”技术的模块原理图。图1B是通常采用包含有右腿驱动电路的电路图。通常，右腿驱动电路本质上是一个负反馈，右腿驱动电路作用就是通过采用对共模电压作为驱动电路的反向输入去除输入放大器的中的共模信号，提高共模抑制比(CMRR)，因此当人体的心电和共模噪音混合信号输入的心电电路的仪放输入级，取出共模信号，经过RLD电路倒相放大，最后输出到人体的右腿，与感应到人体的共模噪音信号相减，抵消，起到提高CMRR作用。如图1B所示，U2A和R9，R10，R11，C7共同组成了右腿驱动电路，其原理是通过R6，R7从人体取出共模电压反向加到人体。这样右腿驱动电路的输出信号被输入到如图1A中的前置仪表放大电路。其中右腿信号被作为地信号接入心电监测电路。但是共模抑制比依然不能满足人们的期望。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本公开的心电检测系统除了通常设置在上肢位置的两个柔性电极之外，在床垫(单)上还在下肢位置设置另外的柔性电极，并将该下肢电极输出的信号作为右腿驱动信号输入到心电测量系统电路中，而不是作为电位地信号进行处理。

为此，本公开提供了一种心电检测系统，包括：第一上肢电极、第二上肢电极、下肢柔性电极、右腿驱动电路以及差动放大电路，其中所述右腿驱动电路对来自第一上肢电极和第二上肢电极的共模信号进行反相处理后经由所述下肢柔性电极导入用户的下肢。

根据本公开心电检测系统，其中所述第一上肢电极、第二上肢电极、不接地下肢柔性电极都布置在以床垫的三个分割开的部分，使得用户在卧于床垫上时，第一上肢电极和第二上肢电极与人体上肢接触采集人体心电信号，而下肢柔性电极与人体下肢接触以便右腿驱动电路输出端的反相共模信号导入用户的下肢。

根据本公开心电检测系统，其中所述下肢柔性电极的宽度可覆盖人体的全部下肢。

根据本公开心电检测系统，其中第一上肢电极、第二上肢电极、以及下肢柔性电极为银纤维电极。

根据本公开心电检测系统，其中第一上肢电极、第二上肢电极、以及下肢柔性电极是长方形且互相平行，并且第一上肢电极、第二上肢电极、以及下肢柔性电极与所述床垫的头部平行。

根据本公开心电检测系统，其中所述第一上肢电极和第二上肢电极宽度为10厘米至15厘米。

根据本公开心电检测系统，其中第一上肢电极、第二上肢电极、以及下肢柔性电极相邻两者之间的间隔为15厘米至20厘米，间隔部分由棉织物构成。

采用本公开的心电检测系统利用柔性电极，比如带有导电的织物，通过非束缚的方式与人体的上肢，包括前胸、后背、体侧等，进行接触来测量心电信号，同时通过将下肢电极的信号作为驱动信号输入到检测电路而不是作为地电位进行处理，能有效降低人体共模信号，由此降低导联电路输入端的初始共模信号，提高检测系统的CMRR。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1A所示的是现有心电监测系统的模块示意图。

图1B所示的是现有包含右腿驱动电路的电路原理图。

图2所示的是根据本发明的采用柔性下肢电极的心电检测系统的前端电路原理图。

图3所示的根据本公开的包含有柔性下肢电极的心电信号采集床垫电极示意图。

图4所示的是根据本公开的心电检测系统的右腿驱动电路输出信号示意图；

图5所示的是根据本公开的心电检测系统与现有心电检测系统的右腿驱动电路的共模信号对比曲线图。

图6所示的是根据本公开的心电检测系统进行心电检测的过程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，例如第一心电信号和第二心电信号，但这些信息不应限于这些术语，第一心电信号可被称为第二心电信号，反之亦然。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。

图2所示的是根据本发明的采用柔性下肢电极的心电检测系统的前端的电路原理图。如图2所示，其中虚折线的左边为构成本发明的心电采集电极以及人体电容和电阻的电路图部分，右侧上部为上肢电极信号的导联检测电路和差分放大电路U1-A。差分放大电路U1-A通常是整个系统设计的关键，由于人体的心电信号具有幅值小、频率低、易受干扰、不稳定、随机性强等特点，使得对心电放大电路的设计提出了很严格的要求，尤其是放大器的选择十分重要。选择放大器时需要从增益、频率响应、输入阻抗、共模抑制比、噪声、漂移等几个方面加以综合考虑。所述差动放大电路有两个输入端，其中一个输入左上肢电极的导联信号，而另一个输入端输入右上肢电极的导联信号。

U6-A、U6-B作用是阻抗变换的跟随器。当有导联脱落时，缓冲电压的输入端通过弱上拉电阻将输入电压上拉到一个比较高的电压，因此缓冲电路的输出端输出一个比较高的电压，当这个电压高于导联脱落时的阀值电压，就能判断导联脱落。当有导联没有脱落时，缓冲电压的输入端的输入电压下拉到一个比较低的电压，因此缓冲电路的输出端输出一个比较低的电压，当这个电压低于导联脱落时的阀值电压，就能判断导联没有脱落。

右侧下部的R1、R3、R5、C3、以及U3-A构成了右腿驱动电路。R4和R6之间采集的共模电压被输入到右腿驱动电路的反向输入端。右腿驱动电路的正向输入端空置。右腿驱动电路的输出信号被输入到上肢电极的导联检测电路的输入端，从而降低每个输入端的总噪声信号。

图3所示的根据本公开的包含有柔性下肢电极的心电信号采集床垫电极示意图。如图3所示，如图所示的床垫130套面分成五个部分，第一部分和第三部分为常规的纯棉布作，第二部分A、第四部分B以及第五部分C为银纤维导电布，作为分别作为第一上肢电极A、第二上肢电极、以及下肢柔性电极，这些电极可以为银纤维电极。银纤维导电布A和B可以作为上肢心电电极，下设置有导电纽扣，可以将纤维导电布的电极部分A和B从人体上采集的电信号经由导联检测电路传输到差分放大电路U1-A。第一上肢电极、第二上肢电极、以及下肢柔性电极是长方形且互相平行，并且第一上肢电极、第二上肢电极、以及下肢柔性电极与所述床垫的头部平行。所述第一上肢电极和第二上肢电极宽度为10厘米至15厘米，一般在13厘米左右。第一上肢电极、第二上肢电极、以及下肢柔性电极相邻两者之间的间隔为15厘米至20厘米，间隔部分，即如上所述的第一部分和第四部分，由棉织物构成。第五部分C可以作为腿部驱动电极。作为心电采集电路的采集电极的银纤维导电布A、B和C具有较大面积，因此，采集的信号强度将更大，而且信号更稳定。

图4所示的是根据本公开的心电检测系统的右腿驱动电路输出信号示意图。其中共模信号经过反相后输出Vout。

图5所示的是根据本公开的心电检测系统与现有心电检测系统的右腿驱动电路的共模信号对比曲线图。

发明人对同一批志愿测试参与者进行了同时采用两种系统进行了对比测试，下面表1显示了这种测试结果。该测试对比结果也采用图5所示的曲线图进行了显示。

两种RLD驱动电路对比例子，共模信号显示高度(mm)

表1明显显示了采用右腿驱动电路并将大面积银纤维电极的驱动信号输入上肢导联电路的输入端，能显著降低共模信号的高度，这将直接导致输入放大器的中的共模信号降低，从而提高共模抑制比(CMRR)。这种提高程度能够显著提高检测系统的CMRR。

图6所示的是根据本公开的心电检测系统中下肢电极作为右腿驱动电路的驱动信号来消除共模信号的过程示意图。如图6所示，在步骤S610处，第一上肢上电极和第二上肢电极采集人体的心电信号、共模噪声的混合信号。随后，在步骤S620处，该混合信号被输入到仪表放大器的输入端进行放大处理。随后，在步骤S630处，共模信号被取出并输送到右腿驱动电路的反向输入端。在步骤S640处，右腿驱动电路对共模信号进行反向处理后输出到被测试者的下肢，以便抵消共模噪音。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，对本领域的普通技术人员而言，能够理解本公开的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本公开的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。

因此，本公开的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本公开的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本公开，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本公开。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。

还需要指出的是，在本公开的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。