CN100418473C - 抗高频电刀心电监护模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物理电子领域、医学仪器，具体讲涉及抗高频电刀心电监护模块。为提供一种能够有效抑制高频电刀干扰的心电监护模块，本发明采用的技术方案是：抗高频电刀心电监护模块，包括用于接收两路心电信号的第0阻容滤波器，第0阻容滤波器的输出依次经由第1钳位保护电路、共模驱动电路、右腿驱动电路和第3阻容滤波器进行输出；所述两路心电信号中的一路依次经由第1阻容滤波器、第3钳位保护电路输入到并联差动放大器；所述两路心电信号中的另一路依次经由第2阻容滤波器、第2钳位保护电路输入到并联差动放大器；并联差动放大器的输出连接到高分辨率模数转换器；第1阻容滤波器和第2阻容滤波器相连后连接到共模驱动电路。本发明主要应用于手术监护仪器中。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术在医学仪器中的应用，具体讲涉及抗高频电刀心电监护模块。
背景技术
电刀(ESU)是一种进行组织切割和凝血的电外科器械，它将220V/50Hz的低压低频电流经变频变压、功率放大转换为频率400～1000kHz、电压为几千甚至上万伏的高频电流，通过有效电极以高电流密度作用于人体，从而达到切割和凝血的目的。手术过程中，对心电信号(ECG)进行监护是必不可少的。然而在电刀使用时，其所产生的电气干扰会通过身体的传导和辐射等多种途径进入心电采集模块，使得心电监护仪器难以得到正确的心电数据，医生不能及时、有效、准确地了解患者的状况。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够有效抑制高频电刀干扰的心电监护模块。该模块可应用于手术监护仪器中。
本发明采用的技术方案是：
抗高频电刀心电监护模块，包括用于接收两路心电信号的第0阻容滤波器，第0阻容滤波器的输出依次经由第1钳位保护电路、共模驱动电路、右腿驱动电路和第3阻容滤波器进行输出；所述两路心电信号中的一路依次经由第1阻容滤波器、第3钳位保护电路输入到并联差动放大器；所述两路心电信号中的另一路依次经由第2阻容滤波器、第2钳位保护电路输入到并联差动放大器；并联差动放大器的输出连接到高分辨率模数转换器；第1阻容滤波器和第2阻容滤波器相连后连接到共模驱动电路。
所述的阻容滤波器由串联连接的电容和电阻构成，电阻的一端连接输入信号，另一端为输出端；第0阻容滤波器包括两个共用一个电容的阻容滤波器，该共用电容为连接电阻的一端接地；第1阻容滤波器中的电容未连接电阻的一端和第2阻容滤波器中的电容未连接电阻的一端相连；第3阻容滤波器中的电容未连接电阻的一端接地。
所述的钳位保护电路由两个正向串接的以钳定两个二极管连接点电位的二极管构成，未连接的二极管正端接负电源，未连接的二极管负端接正电源。
所述的共模驱动电路由带有正负电源连接端的放大器构成，放大器正电源连接端接正电源，放大器负电源连接端接负电源，放大器正输入端用语于输入信号，放大器输出端连接负输入端。
所述的高分辨率模数转换器为∑-Δ型模数转换器。
所述的并联差动放大器由两个放大器构成，每个放大器的正输入端用于连接一路输入信号，每个放大器的输出端分别通过一个电阻连接到该放大器的负输入端，两个放大器的负输入端通过一个平衡电阻相连。
所述的右腿驱动电路由一个放大器构成，该放大器正输入端接地，负输入端连接输入信号，输出端经由一个电容连接到负输入端，输出端通过一个输出电阻进行输出。
本发明具备以下效果：由于采用了阻容滤波器和高分辨率模数转换器，使得心电信号顺利输出，高频电刀干扰被阻止，因而本发明提供了能够有效抑制高频电刀干扰的心电监护模块。
附图说明
图1为本发明的系统构成框图。
图2为本发明一具体实施例电路图。
具体实施方式
为了达到提供一种能够有效抑制高频电刀干扰的心电监护模块目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。利用大时间常数阻容网络对电刀的高频干扰进行衰减，同时采用直流低增益差动放大器和高分辨率模数转换器对数据进行采集，避免了交流放大器中的阻容耦合电路容易导致堵塞的问题，也避免了利用氖泡、二极管等限压保护电路产生非线性而不能连续监测患者心电的问题，同样也避免了高增益放大器的输入动态范围小、容易进入非线性的问题。
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
图1为本发明的系统构成图。
如图1所示，本发明的电路原理如下：两路人体心电信号V11、V12分别通过由大阻值电阻和小容值电容组成的阻容滤波器1和2，再经过钳位保护电路输入到低增益的并联差动放大器放大，最后输入到高分辨率模数转换器。
在不使用高频电刀时，由于心电信号在阻容滤波器的通带范围内，心电信号几乎无衰减地进入并联差动放大器，放大后的信号输入高分辨率模数转换器转换成数字信号。虽然并联差动放大器的增益不高，但模数转换器的高分辨率足以补偿电路的增益，得到足够分辨率的心电信号。电路低增益的好处是保证电路有足够的动态范围和避免高增益电路必须使用交流放大器从而带来的电路堵塞问题。
在使用高频电刀时，由于其工作频率远远高于阻容滤波器的截止频率，因而可以把它衰减到不足影响后续电路的正常工作。由于阻容滤波器是无源、线性器件，因而不会带来非线性失真。
为了防止两路阻容滤波器中器件参数的失配而产生共模干扰转变为差模干扰，和为右腿驱动电路提供共模信号，两路输入信号通过阻容滤波器0合成为共模信号，经过钳位保护电路后进入共模驱动电路。共模驱动电路的输出分别给阻容滤波器1和2、以及右腿驱动电路。
右腿驱动电路的输出也接有阻容滤波器3，这是为了防止电刀的高频信号经过右腿驱动电路窜入放大器。
电路中的三个钳位保护电路是为了防止使用除颤器时出现的高压损坏电路而设置的。
下面结合图2的实施例对本发明进行进一步的说明。
R3和C1、R4和C2分别构成两个输入通道的阻容滤波器1和2，D3和D4、D5和D6分别构成两个钳位保护电路。如果高频电刀工作时，阻容滤波器将高频干扰信号衰减到足够小的幅值，而出现除颤高压时钳位保护电路起作用保护并联差动放大器不受损害。A1、A2、R5、R6和RW构成并联差动放大器对输入信号进行放大。放大后的信号输入到高分辨率的模数转换器中转换成数字信号。在本实施例中，选用了∑-Δ型模数转换器，如美国ADI公司出品的AD7740，或与单片机集成为一体的∑-Δ型模数转换器，如ADuC847。
R1、R2和C0阻容滤波器0，一方面合成得到共模信号，另一方面也用于滤除电刀的高频干扰。
D1和D2构成钳位保护电路，用以保护射跟器A0。由A0输出共模信号分别驱动阻容滤波器1和2中的C1和C2，同时还输出到A3、C3和R7、R8组成的右腿驱动电路，由运算放大器构成的反相放大器或积分器。R9和C4构成阻容滤波器3，用以防止电刀的高频干扰窜入右腿驱动电路。
Claims (7)
1. 一种抗高频电刀心电监护模块，其特征是，包括用于接收两路心电信号的第0阻容滤波器，第0阻容滤波器的输出依次经由第1钳位保护电路、共模驱动电路、右腿驱动电路和第3阻容滤波器进行输出；所述两路心电信号中的一路依次经由第1阻容滤波器、第3钳位保护电路输入到并联差动放大器；所述两路心电信号中的另一路依次经由第2阻容滤波器、第2钳位保护电路输入到并联差动放大器；并联差动放大器的输出连接到高分辨率模数转换器；共模驱动电路与第1阻容滤波器和第2阻容滤波器的电容分别相连，第1阻容滤波器和第2阻容滤波器相连。
2. 根据权利要求1所述的一种抗高频电刀心电监护模块，其特征是，所述的阻容滤波器由串联连接的电容和电阻构成，电阻的一端连接输入信号，另一端为输出端；第0阻容滤波器包括两个共用一个电容的阻容滤波器，该共用电容为连接电阻的一端接地；第1阻容滤波器中的电容未连接电阻的一端和第2阻容滤波器中的电容未连接电阻的一端相连；第3阻容滤波器中的电容未连接电阻的一端接地。
3. 根据权利要求1所述的一种抗高频电刀心电监护模块，其特征是，所述的钳位保护电路由两个正向串接的以钳定两个二极管连接点电位的二极管构成，未连接的二极管正端接负电源，未连接的二极管负端接正电源。
4. 根据权利要求1所述的一种抗高频电刀心电监护模块，其特征是，所述的共模驱动电路由带有正负电源连接端的放大器构成，放大器正电源连接端接正电源，放大器负电源连接端接负电源，放大器正输入端用于输入信号，放大器输出端连接负输入端。
5. 根据权利要求1所述的一种抗高频电刀心电监护模块，其特征是，所述的高分辨率模数转换器为∑-Δ型模数转换器。
6. 根据权利要求1所述的一种抗高频电刀心电监护模块，其特征是，所述的并联差动放大器由两个放大器构成，每个放大器的正输入端用于连接一路输入信号，每个放大器的输出端分别通过一个电阻连接到该放大器的负输入端，两个放大器的负输入端通过一个平衡电阻相连。
7. 根据权利要求1所述的一种抗高频电刀心电监护模块，其特征是，所述的右腿驱动电路由一个放大器构成，该放大器正输入端接地，负输入端连接输入信号，输出端经由一个电容连接到负输入端，输出端通过一个输出电阻进行输出。
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