一种能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路

【技术领域】

本发明属于心电监测电路技术领域，特别是涉及一种能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路。

【背景技术】

动态心电图是临床常用的心血管疾病的筛查手段，通过记录可疑患者自然生活状态下连续24小时以上的心电信号，发现常规心电图不易发现的心律失常事件及ST段异常改变，获得重要诊断评价依据。传统的心电测量中所用的心电信号采集电极都是带导电胶的Ag/AgCl湿电极，这种湿电极使用前需要用酒精清洁皮肤，将电极紧贴在人体皮肤上。这种湿电极有刺激性，不适用于皮肤过敏的人，而且不能重复使用，也不适合用于对人体心电信号的长期动态监测，而且长期监测的成本高，实施复杂，不适用于日常心电监测。此外，非接触导联电极只有心电信号采集功能，要用单独的右腿驱动电极反馈共模信号，使用时，需要在左右胸放置两个导联电极，在右腹部放置单独的右腿驱动电极，使用起来很不方便。

非接触式心电监测设备利用不与人体皮肤直接接触的心电电极实时获取心电信号，可以提高心电监测用户的舒适度和依从性。电容耦合式非接触心电监测系统的电极不与人体皮肤直接接触，减少了皮肤清洁步骤和准备时间，缺点主要是心电信号衰减严重、易受噪声和运动干扰的影响、心电信号质量较差。电容耦合式非接触心电电极与皮肤之间的相对运动会产生运动伪迹，电极和绝缘层之间的摩擦会导致电极输入端较大的电压偏移。噪声和运动干扰对心电信号的影响，是导致电容耦合式非接触心电监测系统目前难以获得临床诊断可用的心电图的关键问题。

因此，有必要提供一种新的能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路来解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路，在降低人体动作干扰信号的同时，保证了心电信号采集的精准度。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路，其包括高通输入级电路、动作干扰抑制级电路、低通放大级电路、工频抑制级电路以及输出级电路；所述高通输入级电路包括悬浮电极、低偏置电流运算放大电路A1、以及有源低通反馈模块；所述动作干扰抑制级电路为反相积分电路，其输出端连接所述低偏置电流运算放大电路A1的参考电平管脚REF所述低偏置电流运算放大电路A1的增益为10倍～100倍。

进一步的，所述有源低通反馈模块包括低偏置电流运算放大器A2、电阻R1、以及电容C1，所述悬浮电极分为两路分别连接所述低偏置电流运算放大电路A1的同相输入端、所述低偏置电流运算放大器A2的同相输入端。

进一步的，所述低偏置电流运算放大器A2的输出端与反相输入端电连接；所述电阻R1的一端与所述低偏置电流运算放大器A2的输出端连接，且另一端分别与所述低偏置电流运算放大电路A1的反相输入端、所述电容C1连接；所述电容C1的另一端接地。

进一步的，所述动作干扰抑制级电路包括运算放大器A3、电阻R2、以及电容C2。

进一步的，所述低偏置电流运算放大电路A1的输出端连接至所述运算放大器A3的反相输入端，所述电阻R2设置在该连接线路上；所述电容C2一端连接至所述运算放大器A3的反相输入端，另一端连接至所述运算放大器A3的输出端；所述运算放大器A3的同向输入端接地，输出端连接至所述低偏置电流运算放大电路A1的参考电平管脚REF。

进一步的，所述低通放大级电路为低通滤波放大电路，其包括运算放大器A4、电阻R3、电阻R4以及电容C3。

进一步的，所述低偏置电流运算放大电路A1的输出端连接至所述运算放大器A4的同向输入端；所述电阻R4与所述电容C3并联于所述运算放大器A4的反相输入端与输出端之间；所述电阻R3与所述电阻R4、所述电容C3串联，所述电阻R3的一端接地且另一端连接至所述运算放大器A4的反相输入端。

进一步的，所述工频抑制级电路为有源陷波电路。

进一步的，所述输出级电路为跟随电路。

与现有技术相比，本发明能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路的有益效果在于：包含有多级电路，在降低人体动作干扰信号的同时，保证了心电信号的采集；通过动作干扰抑制级电路对人体动作所产生的干扰信号的滤除，实现了心电监测设备在人体活动过程中进行心电监测，大大提高了非接触心电监测设备的适用性；同时，本方案所设计的高通输入级电路和低通放大级电路的组合，在保证信号合理传输的同时，最大程度地保留了心电信号的功率，大大提高了信噪比，提高了监测精度与可靠度。

【附图说明】

图1为本发明实施例的结构示意图。

【具体实施方式】

实施例一：

请参照图1，本实施例为一种能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路100，其包括高通输入级电路1、动作干扰抑制级电路2、低通放大级电路3、工频抑制级电路4以及输出级电路5。

高通输入级电路1包括悬浮电极11、低偏置电流运算放大电路A1、以及有源低通反馈模块，所述有源低通反馈模块包括低偏置电流运算放大器A2、电阻R1、以及电容C1，悬浮电极11分为两路分别连接低偏置电流运算放大电路A1的同相输入端、低偏置电流运算放大器A2的同相输入端。低偏置电流运算放大器A2的输出端与反相输入端电连接；电阻R1的一端与低偏置电流运算放大器A2的输出端连接，且另一端分别与低偏置电流运算放大电路A1的反相输入端、电容C1连接；所述电容C1的另一端接地。低偏置电流运算放大器A2、电阻R1以及电容C1构成低通滤波，其输出进入低偏置电流运算放大电路A1，与悬浮电极11采集的心电信号相减，在低偏置电流运算放大电路A1中进行差分放大，从而实现高通效果，低通截止频率的典型值在0.1Hz～1Hz。

动作干扰抑制级电路2为反相积分电路，其输出端连接低偏置电流运算放大电路A1的参考电平管脚REF。动作干扰抑制级电路2包括运算放大器A3、电阻R2、以及电容C2。低偏置电流运算放大电路A1的输出端连接至运算放大器A3的反相输入端，且电阻R2设置在该连接线路上；电容C2一端连接至运算放大器A3的反相输入端，另一端连接至运算放大器A3的输出端；运算放大器A3的同向输入端接地，输出端连接至低偏置电流运算放大电路A1的参考电平管脚REF。低偏置电流运算放大电路A1，采用差分放大的结构，其主要实现两个功能，其一是实现低偏置电流，其二是具有一个增益在10倍～100倍的固定增益，可采用多个放大器组成仪表放大电路结构，也可采用单片仪表放大器实现。低偏置电流运算放大电路A1与低偏置电流运算放大器A2的偏置电流为10fA～90fA。

低通放大级电路3为低通滤波放大电路，其包括运算放大器A4、电阻R3、电阻R4以及电容C3。低偏置电流运算放大电路A1的输出端连接至运算放大器A4的同向输入端；电阻R4与电容C3并联于运算放大器A4的反相输入端与输出端之间，电阻R3与电阻R4、电容C3串联，电阻R3的一端接地且另一端连接至运算放大器A4的反相输入端。低通截止频率典型值在几百Hz～1kHz。

工频抑制级电路4为有源陷波电路，如常见的双T型50Hz工频陷波电路，其为现有技术，本实施例不再赘述其具体结构。

输出级电路5为跟随电路。

心电信号由悬浮电极11感应后，一路输入低偏置电流运算放大电路A1，一路输入所述有源低通反馈模块，悬浮电极11感应信号中的低频与直流部分，通过所述有源低通反馈模块滤除，高频部分通过低偏置电流运算放大电路A1进行放大输出。当人体动作产生异常抖动信号时，该抖动信号超过心电信号几十倍甚至上百倍；当心电信号中叠加有因人体动作异常产生的抖动信号时，高通输入级电路1的输出正相或反相急剧上升，则对应的动作干扰抑制级电路2的输出电压会反相或正向急剧上升，动作干扰抑制级电路2的输出再反馈至低偏置电流运算放大电路A1中作为参考电压，使得高通输入级电路1的输出趋于稳定，从而抑制了人体动作异常导致的抖动信号对心电信号的干扰；高通输入级电路1趋于稳定输出后的信号经过低通放大级电路3进行放大，滤除心电信号频率外的噪声，提高信噪比；再经过工频抑制级电路4对信号的工频噪声进行滤除，进一步提高信噪比；调理后的信号通过输出级电路5输出到后续系统进行处理。

本实施例一种能有效抑制动作干扰的非接触式心电监测电路100，为一种包含有多级电路的非接触式心电监测电路，在降低人体动作干扰信号的同时，保证了心电信号的采集；通过动作干扰抑制级电路对人体动作所产生的干扰信号的滤除，实现了心电监测设备在人体活动过程中进行心电监测，大大提高了非接触心电监测设备的适用性；同时，本方案所设计的高通输入级电路和低通放大级电路的组合，在保证信号合理传输的同时，最大程度地保留了心电信号的功率，大大提高了信噪比，提高了监测精度与可靠度。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。