CN103505200A - 心、脑电信号同步采集一体化电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种心、脑电信号一体化采集电路，该电路包括前级放大电路、次级放大电路、高通滤波器和补偿电路。与现有技术相比，本发明实现了心电信号和脑电信号同时采集的一体化电路，可以同时获得的心、脑电信号同时采集结果，以便提供此方面的新的医学健康数据分析。

Description

心、脑电信号同步采集一体化电路

技术领域

本发明涉及心电信号处理技术，特别是涉及一种实现心电信号、脑电信号同步采集电路。

背景技术

现代医学中，新电信号和脑电信号的采集非常重要，现有技术中已有心电信号采集电路和脑电信号采集电路的设计，如果能同时采集心、脑电信号的一体化设计，可以使得相关的健康检查和医疗设备结构更加简单，且同时采集的心、脑电信号互为参考，对于之后的信号分析也有非常重要的意义，与目前单独进行心电信号采集和脑电信号采集的电路设计技术相比，更有新的心、脑电信号数据分析意义。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种心、脑电信号同步采集一体化电路，。

本发明提出了一种心、脑电信号一体化采集电路，包括前级放大电路、次级放大电路、高通滤波器和补偿电路，其中：

前级放大电路，先运用Multisim 2001仿真，仿真过程采用0.5MV、1.2Hz的差分信号源为模拟心电输入来模拟电路的放大过程，该前级放大电路具有高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小以及合适的频带和动态范围，选用；

次级放大电路，次级放大电路主要以提高增益为目的，选用普通的AD OP07电路作为该次级放大电路；

高通滤波器电路，用于对隔断直流通路和消除基线漂移，该高通滤波器电路置于前级放大电路与次级放大电路之间：

其特征频率计算为：

$f_0=\frac{1}{2_{\mathrm{\π}}{R}_9{C}_3}=0.034\mathrm{Hz}---\left(1\right)$

经过高通滤波后，可X以大大削弱0．03Hz以下因呼吸等引起的基线漂移程度，心电信号低频端也就相应地取该频率；

补偿电路，用于抵消人体信号源中的各种工频干扰噪声：在前级放大电路的反馈端与信号源地端建立共模负反馈，为提高电路的反馈深度，将反馈信号放大后接人信号源参考端。

与现有技术相比，本发明实现了心电信号和脑电信号同时采集的一体化电路，可以同时获得的心、脑电信号同时采集结果，以便提供此方面的新的医学健康数据分析。

附图说明

图1为本发明的心、脑电信号同步采集一体化电路所使用的Ad620放大器内部电路图；

图2为本发明所提出的心、脑电信号同步采集一体化电路的前级放大电路图；

图3为本发明所提出的心、脑电信号同步采集一体化电路的无源高通滤波电路；

图4为利用本发明的心、脑电信号同步采集一体化电路的中心数据处理应用示例图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

一、心、脑电信号一体化采集电路

如图1所示，为前级放大电路设计（脑电信号比心电信号微弱10倍，电路设计相同）

由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级(第一级)放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：

高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。

为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大（预放）。AD620的核心是三运放电路（相当于集成了三个OP07运放）。

该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。根据小信号放大器的设计原则，前级的增益不能设置太高，因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声的处理。

根据上面的分析，前级放大电路按图2设计，并先运用Multisim 2001仿真。仿真过程采用O．5MV，1．2Hz的差分信号源为模拟心电输入来模拟电路的放大过程，结果满足要求。

二、次级放大电路(信号放大)

次级放大电路主要以提高增益为目的，选用普通的AD OP07即可满足要求。

三、高通滤波器(消除基线漂移)

在电路部分加上简单的高通滤波环节，对隔断直流通路和消除基线漂移将会起到事半功倍的效果，本部分电路置于预放大与信号放大电路之间，一个简单的无源高通滤波电路如图3所示。

其特征频率(转折频率)计算为：

$f_0=\frac{1}{2_{\mathrm{\π}}{R}_9{C}_3}=0.034\mathrm{Hz}---\left(1\right)$

经过高通滤波后，可X以大大削弱0．03Hz以下因呼吸等引起的基线漂移程度，心电信号低频端也就相应地取该频率。

四、补偿电路(抵消人体信号源中的各种噪声)

引入补偿电路，是为了抵消人体信号源中的干扰(包括工频干扰)。引入补偿电路的方法：在前级放大电路的反馈端与信号源地端建立共模负反馈，为提高电路的反馈深度，将反馈信号放大后(仍采用OP07)接人信号源参考端，这样可以最大限度地抵消工频干扰。引入的这种电路形式，根据其结构和功能，可形象地将其称为“反馈浮置跟踪电路”。

另外，本发明还通过建立中心数据处理中心来实现上述电路的数据处理，

通过对脑电信号整体观的处理方式，建立数学模型，利用傅里叶转换系数进行信号处理，实现对生物信号的二次处理。

中心数据处理方式：计算机服务器+成像软件+分析软件+远端的前置放大器，如图4所示的两种处理方式，第一种方式包括中心数据处理中心和远端工作站；第二种方式包括成像数据处理中心、分析软件处理中心和远端工作站。

Claims (1)

1.一种心、脑电信号一体化采集电路，其特征在于，该电路包括前级放大电路、次级放大电路、高通滤波器和补偿电路，其中：

前级放大电路，运用Multisim 2001仿真，仿真过程采用0.5MV、1.2Hz的差分信号源为模拟心电输入来模拟电路的放大过程，该前级放大电路具有高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小以及合适的频带和动态范围，选用；

次级放大电路，次级放大电路主要以提高增益为目的，选用普通的AD OP07电路作为该次级放大电路；

高通滤波器电路，用于对隔断直流通路和消除基线漂移，该高通滤波器电路置于前级放大电路与次级放大电路之间：

其特征频率计算为：

$f_0=\frac{1}{2_{\mathrm{\π}}{R}_9{C}_3}=0.034\mathrm{Hz}---\left(1\right)$

经过高通滤波后，可X以大大削弱0．03Hz以下因呼吸等引起的基线漂移程度，心电信号低频端也就相应地取该频率；

补偿电路，用于抵消人体信号源中的各种工频干扰噪声：在前级放大电路的反馈端与信号源地端建立共模负反馈，为提高电路的反馈深度，将反馈信号放大后接人信号源参考端。

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