CN109171702A - 一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法 - Google Patents

一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种非接触式心电信号的测量装置，包括依次连接的心电信号采集模块(100)、心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)；其中，心电信号采集模块(100)包括：感应电极(101)，形成电极感应区；有源屏蔽层(102)，其覆盖在感应电极(101)上，用于消除电极寄生电容效应；接地屏蔽层(103)，设置在有源屏蔽层(102)的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；元件层(104)，设置在有源屏蔽层(102)和接地屏蔽层(103)上，用于放置心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)的元件。还提供了一种非接触式心电信号的测量方法。本发明不仅可以减少心电测量中人体皮肤的不适感，还能满足长期动态监测心电信号的需求。

Description

一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法
技术领域
本发明属于生物心电信号测量领域，更具体地，涉及一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法。
背景技术
心脏的病变是一个缓慢的过程，正常人很难觉察到心脏的微小变化。并且往往具有突发性、短暂性和很大的危险性，因此患者必须能够实时并方便地进行心电监测。对于一些高危的病人需要进行实时的监测和预警，从而避免危险的发生。心电信号是由心脏的跳动产生的，心脏在机械性跳动之前会产生电激动，从而产生生物电流，生物电流传到人体体表，造成人体体表电位的变化。人体不同的位置电位变化不同，从而使人体表面产生电位差，即人体心电信号。心电信号(Electrocardiog-ram，简称ECG)是目前用于诊断和监测心脏病的主要技术之一，心电信号包括静态和动态心电信号，其中静态心电信号是指在安静状态下所测得的短时普通十二导联心电信号，而动态心电信号是能够动态24小时采集的单导联或多导联心电信号。目前临床诊断心脏病的ECG监测设备主要包括静态12导联心电信号和动态心电监护Holter机。
心脏病发病多表现为突发性，多数异常的心电信息只有在发病时才会被监测到。并且有研究发现静态ECG监测只能检出10％患者的心律失常，而动态ECG的检出率却能够达到85％-90％，因此对心脏病患者进行24小时动态心电信号监测并进行记录与分析是十分必要的。同时除需要24小时不间断的在院外对心脏病高发和高龄人群等特殊群体的心电进行监护以外，随着人们生活水平和医疗健康保健意识的不断提高，越来越多的健康和亚健康人群开始关注自己的身体健康，特别是心脏的健康状况，所以他们同样要求根据自己日常的心电监护情况来了解自己的心脏健康状况。因此，方便、易用、舒适、能够连续24小时动态监测心电信号的设备成为了一种社会的需求。
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。
发明内容
本发明的目的是提供一种非接触式心电信号的测量装置和测量方法，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式心电信号的测量装置，包括：一种非接触式心电信号的测量装置，包括：依次连接的心电信号采集模块、心电信号处理电路模块和信号输出模块；其中，心电信号采集模块包括：感应电极，形成电极感应区；有源屏蔽层，其覆盖在感应电极上，用于消除电极寄生电容效应；接地屏蔽层，设置在有源屏蔽层的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；元件层，设置在有源屏蔽层和接地屏蔽层上，用于放置心电信号处理电路模块和信号输出模块的元件。
进一步的，接地屏蔽层覆盖在有源屏蔽层上，感应电极输出的感应信号通过第一单位增益跟随放大器输出到有源屏蔽层。
进一步的，感应电极电连接到第一单位增益跟随放大器正相输入端，有源屏蔽层电连接到第一单位增益跟随放大器的输出端，第一单位增益跟随放大器的反向输入端电连接到其输出端。
进一步的，第一单位增益跟随放大器的输出端还连接到第二单位增益跟随放大器的正相输入端。
进一步的，接地屏蔽层设置在有源屏蔽层周围以包围电极感应区。
进一步的，感应电极包括第一感应电极、第二感应电极以及右腿驱动电极；接地屏蔽层设置在第一感应电极和第二感应电极的外围以包围电极感应区域。
进一步的，心电信号处理电路模块包括正相放大器和反相放大器，其中，第一感应电极电连接正相放大器的正相输入端，第二感应电极电连接正相放大器的反向输入端，正相放大器的输出端电连接信号输出模块；第一感应电极和第二感应电极还分别电连接反相放大器的反向输入端，反相放大器的正相输入端接地，反相放大器的输出端电连接右腿驱动电极。
进一步的，右腿驱动电极为非接触有源干电极。
进一步的，感应电极为非接触有源干电极。
根据本发明的另一方面，提供了一种非接触式心电信号的测量方法，包括：采集心电信号；对采集的心电信号进行外界电磁干扰屏蔽和消除电极寄生电容效应的预处理；提取并放大预处理后的心电信号的共模成分，通过右腿驱动电路消除人体共模信号干扰；对消除人体共模信号干扰处理的心电信号进行两次单位增益跟随放大处理后，再进行一次差分放大，得到处理后的心电信号；输出处理后的心电信号。
本发明基于电容耦合原理，采用了非接触有源干电极、双屏蔽、心电信号的差分放大处理、非接触右腿驱动干电极，并将感应电极、心电信号处理电路和柔性电路板一体化，不仅可以减少心电测量中人体皮肤的不适感，还可以满足长期动态监测心电信号的需求。
本发明的有益效果是：
(1)将采集电极与处理电路一体成型的设置在柔性电路板上，提高测量舒适性和系统的稳定性与实用性，易于使用，可在家庭、户外等环境中使用。
(2)可以在电极不接触皮肤的情况下测量心电信号，无刺激性，适用于所有用户，提高了病人的舒适性。
(3)心电信号采集电路采用有源屏蔽层-接地屏蔽层的双屏蔽，有效屏蔽外界电磁干扰；
(4)能方便、舒适、长时间的动态监测心电信号。
(5)电极可重复利用，大大降低了进行长时间心电监测的成本。
附图说明
图1是根据本发明一具体实施例的感应电极电容耦合模块的结构示意图；
图2是根据本发明一具体实施例的心电信号采集模块结构示意图；
图3是根据本发明具体实施例的心电信号单位增益跟随放大电路示意图；
图4是根据本发明具体实施例的心电测量等效电路图；
图5是根据本发明一实施例的非接触式心电信号的测量装置示意图；
图6是根据图5所示测量装置的平面布局示意图。
附图标记：
100：心电信号采集模块；101：感应电极；102：有源屏蔽层；103：接地屏蔽层：104：元件层；105：绝缘层；106：人体皮肤；107：人体；108：柔性电路板；200：心电信号处理电路模块；201：第一单位增益跟随放大器；2011：第一感应电极；2012：第二感应电极；202：第二单位增益跟随放大器；203：右腿驱动电极；204：正相放大器；205：反相放大器；300：信号输出模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例一
图5是根据本发明一实施例的非接触式心电信号的测量装置示意图。
如图5所示，本发明实施例提供了一种非接触式心电信号的测量装置，包括：依次连接的心电信号采集模块100、心电信号处理电路模块200和信号输出模块300。
图1是根据本发明一具体实施例的感应电极电容耦合模块的结构示意图。
在本发明的一具体实施例中，由图1可以看出，在心电信号采集模块100中，感应电极101与绝缘层105以及人体皮肤106构成一电容，该电容耦合人体107的心电信号，获得人体的心电信号，即感应电极101对人体107的心电信号进行了采集，然后将采集到的心电信号传入预处理电路中进行预处理。
如图1所示，人体107的心电信号是由心脏的跳动产生的，心脏在机械性跳动之前会产生电激动，从而产生生物电流，生物电流传到人体皮肤106，造成人体皮肤106的电位变化。人体107不同的位置电位变化不同，从而使人体皮肤106产生电位差得到人体心电信号，即生物电信号，感应电极101、绝缘层105以及人体皮肤106构成一电容，该电容通耦合人体107的心电信号来采集人体皮肤106的生物电信号，然后将采集到的生物电信号传输到心电信号处理电路模块200。
可选的，感应电极101为一非接触有源干电极，如金属电极板。
可选的，绝缘层105为衣物，感应电极101与衣物接触，无需与人体皮肤直接接触，也无需涂抹导电膏，从而避免了被测者出现皮肤红肿过敏等不适症状，也避免了由于心电电极极化产生极化电压而导致基线漂移等噪声，从而保证心电信号的检测结果。
图2是根据本发明一具体实施例的心电信号采集模块结构示意图。
在本发明的一具体实施例中，如图2、5所示，心电信号采集模块100包括：感应电极101，形成电极感应区；有源屏蔽层102，其覆盖在感应电极101上，用于消除电极寄生电容效应；接地屏蔽层103，设置在有源屏蔽层102的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；元件层104，设置在有源屏蔽层102和接地屏蔽层103上，用于放置心电信号处理电路模块200和信号输出模块300的元件。
可选的，心电信号处理电路模块200包括心电信号预处理电路、单位增益跟随放大电路、右腿驱动电路、心电信号放大电路等。
在本发明的一具体实施例中，如图1所示，感应电极101采集到的心电信号经过有源屏蔽层102和接地屏蔽层103的双层屏蔽预处理后，再将心电信号传输入元件层的心电信号处理电路模块的心电信号预处理电路，进行心电信号的预处理处理。
图3是根据本发明具体实施例的心电信号单位增益跟随放大电路示意图。
如图3所示，接地屏蔽层103覆盖在有源屏蔽层102上，感应电极101输出的感应信号通过第一单位增益跟随放大器201输出到有源屏蔽层102。
可选的，单位增益跟随放大电路包括有第一单位增益跟随放大器201和和与之串联的第二单位增益跟随放大器202。
在一优选实施例中，如图3所示，感应电极101电连接到第一单位增益跟随放大器201正相输入端，有源屏蔽层102电连接到第一单位增益跟随放大器201的输出端，第一单位增益跟随放大器201的反相输入端电连接到其输出端。
可选的，第一单位增益跟随放大器201的输出端还连接到第二单位增益跟随放大器202的正相输入端。
第一单位增益跟随放大器201和第二单位增益跟随放大器202对采集的心电信号进行了两次单位增益跟随放大处理。
可选的，第一单位增益跟随放大器201为LMP7702运算放大器，如电压跟随器。
可选的，第二单位增益跟随放大器202为LMP7702运算放大器，如电压跟随器。
在本发明的一优选实施例中，感应电极101为一非接触有源干电极，如图3所示，采集到的心电信号经过第一单位增益跟随放大器201处理后，在传输给有源屏蔽层102，进行有源屏蔽处理，能够保证感应电极101与有源屏蔽层102电势始终相等，有效消除电极寄生电容效应。
在本实施例中，第一单位增益跟随放大器201采用电压跟随器。
电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，在电路中，电压跟随器一般起隔离、缓冲和提高带载能力的作用。电压跟随器是用一个三极管构成的共集电路，它的电压增益是一，共集电路是输入高阻抗，输出低阻抗，这就使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作，可以保证输出电压不受后级电路阻抗影响，相当于隔离作用，也就是可以使前、后级电路之间互不影响。所以，电压跟随器常用作中间级，以“隔离”或“缓冲”前后级之间的影响。
图6是根据图5所示测量装置的平面布局示意图。
如图6所示，接地屏蔽层103设置在有源屏蔽层102周围以包围电极感应区。
如图5、6所示，在本发明的另一实施例中，感应电极101包括第一感应电极1011、第二感应电极1012以及右腿驱动电极203；接地屏蔽层103设置在第一感应电极1011和第二感应电极1012的外围以包围电极感应区域。
可选的，接地屏蔽层103设置在有源屏蔽层102周围以包围电极感应区。
可选的，接地屏蔽层103为接地屏蔽环，覆盖在感应电极101的第一感应电极1011和第二感应电极1012的周围感应区域，以屏蔽外界电磁干扰，再结合有源屏蔽层102，构成双屏蔽层，屏蔽效果大幅提升。可选的，感应电极101通过耦合来采集人体的心电信号。
由于人的心电信号是一种非常微弱的电信号，仅为有0-4mV，本发明实施例中的感应电极101与人体皮肤106之间的接触阻抗比一般的接触式的测量电极与人体皮肤之间的接触阻抗要大很多，所以非接触测量心电信号更容易受到外界环境、肌电信号、基线漂移等干扰的影响，为提高信噪比、有效屏蔽干扰，所以本实施例采用了接地屏蔽层103与有源屏蔽层102相结合的双屏蔽方式，以此消除外界干扰，提高检测精度。
可选的，心电信号处理电路模块200包括正相放大器204和反相放大器205。
在本发明实施例中，如图5所示，第一感应电极1011电连接正相放大器204的正相输入端，第二感应电极1012电连接正相放大器204的反相输入端，正相放大器204的输出端电连接信号输出模块300。
正相放大器204对感应电极101采集的心电信号进行一次差分放大，得到标准心电信号波形。
采用一次差分放大即可得到标准心电信号波形，电路结构设计更加简单。
可选的，正相放大器204具有超高输入阻抗和带有屏蔽接口。
优选的，正相放大器204采用超高输入阻抗的INA116正相放大器。
右腿驱动电路包括有右腿驱动电极203。
在本发明的一实施例中，如图5所示，第一感应电极1011和第二感应电极1012还分别电连接反相放大器205的反相输入端，反相放大器205的正相输入端接地，反相放大器205的输出端电连接右腿驱动电极203。
右腿驱动电极203通过电阻R1、R2和反相放大器205构成一右腿驱动电路，右腿驱动电路通过从第一感应电极1011和第二感应电极1012采集到的心电信号中取出共模电压反相加到人体107，以此抑制人体107共模信息，消除人体107共模信息的干扰。
可选的，右腿驱动电极203为非接触有源干电极。
由于人腿接地，人体与地面间的耦合电容非常大，可被认为是短路，但是人体右腿接地存在接地阻抗，因此无法彻底消除50-60Hz的共模干扰电压，右腿驱动电路可以解决这一问题，通过反相放大共模信号接到人体起到消除共模。
右腿驱动电路通常用于生物信号放大器，以减少共模干扰。心电图、脑电图或肌电电路所发出的电子信号十分微小，通常只有几个微伏，而由于病人的身体也可以作为天线能受到电磁干扰，特别是50-60Hz的家用供电噪音，这种干扰可能会掩盖的生物信号，使得信号难以测量。因此，可以通过添加右腿驱动电路用来消除干扰噪声。
右腿驱动电路本质上是一个负反馈，常用于去除输入放大器的中的共模信号，通过反相放大共模信号接到人体起到消除共模的作用。
优选的，右腿驱动电极203为非接触有源干电极。
可选的，心电信号处理电路模块还包括滤波、A/D转换等。
元件层104用于放置心电信号处理电路模块200中的元件，元件层104中的元件包括有第一单位增益跟随放大器201、第二单位增益跟随放大器202、INA116运算放大器、LMP7702运算放大器、仪器放大器等。
图4是根据本发明具体实施例的心电测量等效电路图。
如图4所示，该心电测量等效电路图中的CC和RC分别等效于感应电极101和人体皮肤106之间的耦合电容及与之并联的电阻，Cin和Rin分别等效于放大器正相输入电路中的电容及与之并联的电阻，由于人体的生物电信号也就是本实施例中人的心电信号弱，为了防止因为耦合到了工频信号而造成误差等，将心电信号接地，即人脚接地，可避免有害电磁场的干扰，保障设备稳定可靠的工作，也能够保证心电信号具有稳定的基准电位。
人的心电信号相当于一个交流信号，人腿接地，则人体与地面间的耦合电容非常大，经过耦合电容CC及与之并联的电阻RC，而后电连接Cin和Rin组成的并联电路，再与放大器的正相输入端连接，Cin和Rin的并联用来阻止直流信号通过，允许交流信号通过，以此增强高频信号的通过能力，达到了滤波的作用，消除噪声干扰，提高信噪比。
如图4所示，感应电极101和人体皮肤106之间的耦合阻抗大小可以表示为：
非接触心电测量具有较高的耦合阻抗，通常Zcouple能够达到TΩ级，本发明一实施例先通过较高输入阻抗的第一单位增益跟随放大器201对采集到的心电信号进行预处理，然后在通过第二单位增益跟随放大器202，对感应到的心电信号进行再次处理。
可选的，第一单位增益跟随放大器201为LMP7702运算放大器、电压跟随器。
可选的，第二单位增益跟随放大器202为LMP7702运算放大器、电压跟随器。
利用电压跟随器输入阻抗高、输出阻抗低的特点，对采集到的心电信号依次进行两次电压跟随的处理后，能够保证心电信号在传输过程中损失尽量小，感应电极101采集到的极微弱的心电信号将尽可能小失真地输入到心电信号主处理电路中。
在本发明的一实施例中，如图6所示，心电信号采集模块100、心电信号处理电路模块200以及信号输出模块300设置在柔性电路板108上。
可选的，柔性电路板108的材料为聚酰亚胺材料。
聚酰亚胺材料柔软手感好，在心电信号测试过程中，能提供舒适性。
最后，信号输出模块300将心电信号处理电路模块200处理过的心电信号输出。
可选的，信号输出模块300为蓝牙数据收发、电脑显示、打印机打印等。
实施例二
本实施列提供了一种非接触式心电信号的测量方法，包括：
采集心电信号；
对采集的心电信号进行外界电磁干扰屏蔽和消除电极寄生电容效应的预处理；
提取并放大预处理后的心电信号的共模成分，通过右腿驱动电路消除人体共模信号干扰；
对消除人体共模信号干扰处理的心电信号进行两次单位增益跟随放大处理后，再进行一次差分放大，得到处理后的心电信号；
输出处理后的心电信号。
在本发明实施例中，可选的，上述非接触式心电信号的测量方法所用的装置为实施例一所述的非接触式心电信号的测量装置，该装置中的各个组成部分可以按照上述实施例一所述的方法相互组合完成相应的功能，并具有相同的有益效果，本发明实施例不再赘述。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，包括：依次连接的心电信号采集模块(100)、心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)；其中，
所述心电信号采集模块(100)包括：
感应电极(101)，形成电极感应区；
有源屏蔽层(102)，其覆盖在所述感应电极(101)上，用于消除电极寄生电容效应；
接地屏蔽层(103)，设置在所述有源屏蔽层(102)的上面或周围，以屏蔽外界电磁干扰；
元件层(104)，设置在所述有源屏蔽层(102)和接地屏蔽层(103)上，用于放置所述心电信号处理电路模块(200)和信号输出模块(300)的元件。
2.根据权利要求1所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述接地屏蔽层(103)覆盖在所述有源屏蔽层(102)上，所述感应电极(101)输出的感应信号通过第一单位增益跟随放大器(201)输出到所述有源屏蔽层(102)。
3.根据权利要求2所述的非接触式心电信号的测量装置，其中，
所述感应电极(101)电连接到所述第一单位增益跟随放大器(201)正相输入端，所述有源屏蔽层(102)电连接到所述第一单位增益跟随放大器(201)的输出端，所述第一单位增益跟随放大器(201)的反相输入端电连接到其输出端。
4.根据权利要求2或3所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述第一单位增益跟随放大器(201)的输出端还连接到第二单位增益跟随放大器(202)的正相输入端。
5.根据权利要求1所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述接地屏蔽层(103)设置在所述有源屏蔽层(102)周围以包围所述电极感应区。
6.根据权利要求5所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述感应电极(101)包括第一感应电极(1011)、第二感应电极(1012)以及右腿驱动电极(203)；
所述接地屏蔽层(103)设置在所述第一感应电极(1011)和第二感应电极(1012)的外围以包围所述电极感应区域。
7.根据权利要求6所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述心电信号处理电路模块(200)包括正相放大器(204)和反相放大器(205)，其中，
所述第一感应电极(1011)电连接正相放大器(204)的正相输入端，所述第二感应电极(1012)电连接所述正相放大器(204)的反相输入端，所述正相放大器(204)的输出端电连接所述信号输出模块(300)；
所述第一感应电极(1011)和第二感应电极(1012)还分别电连接反相放大器(205)的反相输入端，所述反相放大器(205)的正相输入端接地，所述反相放大器(205)的输出端电连接所述右腿驱动电极(203)。
8.根据权利要求6或7所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述右腿驱动电极(203)为非接触有源干电极。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的非接触式心电信号的测量装置，其特征在于，所述感应电极(101)为非接触有源干电极。
10.一种非接触式心电信号的测量方法，其特征在于，包括：
采集心电信号；
对采集的所述心电信号进行外界电磁干扰屏蔽和消除电极寄生电容效应的预处理；
提取并放大预处理后的所述心电信号的共模成分，通过右腿驱动电路消除人体共模信号干扰；
对消除人体共模信号干扰处理的所述心电信号进行两次单位增益跟随放大处理后，再进行一次差分放大，得到处理后的所述心电信号；
输出处理后的所述心电信号。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109620212A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 天津工业大学 一种非接触式心电信号检测系统
CN110099342A (zh) * 2019-06-11 2019-08-06 江西联创电声有限公司 送话装置
CN110710957A (zh) * 2019-11-04 2020-01-21 浙江大学 非接触式心电实时监测设备
CN112394226A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 Oppo广东移动通信有限公司 信号检测电路和电子设备
CN112494056A (zh) * 2020-12-16 2021-03-16 高睿阳 一种用于衣物上的肌电采集系统
CN112656421A (zh) * 2020-12-16 2021-04-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所 一种非接触式心电检测系统
CN113180676A (zh) * 2021-05-28 2021-07-30 西安交通大学 一种基于电容耦合电极的便携式多导联心电采集系统及方法
CN113229822A (zh) * 2021-05-28 2021-08-10 西安交通大学 一种基于电容耦合电极的便携式多导联脑电采集系统
CN113662553A (zh) * 2021-08-03 2021-11-19 复旦大学 非接触式心肺信号测量系统
CN113749663A (zh) * 2021-08-03 2021-12-07 复旦大学 睡眠非接触式心电信号测量系统
CN113827248A (zh) * 2021-09-18 2021-12-24 宁波慈溪生物医学工程研究所 一种非接触式心电检测多层复合电极系统
WO2022015483A1 (en) * 2020-07-14 2022-01-20 Facebook Technologies, Llc Right leg drive through conductive chassis
CN114073527A (zh) * 2021-11-19 2022-02-22 东南大学 具有屏蔽和静电抑制的非接触柔性电极的心电采集床垫

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101662984A (zh) * 2007-04-24 2010-03-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于监测生理参数的传感器装置和方法
CN103815899A (zh) * 2014-03-07 2014-05-28 华中科技大学 一种非接触式心电电极模块及心电图检测装置
CN105342601A (zh) * 2015-12-21 2016-02-24 重庆大学 一种家用心电检测仪
CN106859634A (zh) * 2017-02-22 2017-06-20 中国科学院电子学研究所 非接触式动态心电监测系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101662984A (zh) * 2007-04-24 2010-03-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于监测生理参数的传感器装置和方法
CN103815899A (zh) * 2014-03-07 2014-05-28 华中科技大学 一种非接触式心电电极模块及心电图检测装置
CN105342601A (zh) * 2015-12-21 2016-02-24 重庆大学 一种家用心电检测仪
CN106859634A (zh) * 2017-02-22 2017-06-20 中国科学院电子学研究所 非接触式动态心电监测系统

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109620212A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 天津工业大学 一种非接触式心电信号检测系统
CN110099342A (zh) * 2019-06-11 2019-08-06 江西联创电声有限公司 送话装置
CN110099342B (zh) * 2019-06-11 2024-01-05 江西联创电声有限公司 送话装置
CN112394226A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 Oppo广东移动通信有限公司 信号检测电路和电子设备
CN110710957A (zh) * 2019-11-04 2020-01-21 浙江大学 非接触式心电实时监测设备
CN110710957B (zh) * 2019-11-04 2020-12-15 浙江大学 非接触式心电实时监测设备
WO2022015483A1 (en) * 2020-07-14 2022-01-20 Facebook Technologies, Llc Right leg drive through conductive chassis
CN112656421A (zh) * 2020-12-16 2021-04-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所 一种非接触式心电检测系统
CN112494056A (zh) * 2020-12-16 2021-03-16 高睿阳 一种用于衣物上的肌电采集系统
CN113180676A (zh) * 2021-05-28 2021-07-30 西安交通大学 一种基于电容耦合电极的便携式多导联心电采集系统及方法
CN113229822A (zh) * 2021-05-28 2021-08-10 西安交通大学 一种基于电容耦合电极的便携式多导联脑电采集系统
CN113662553A (zh) * 2021-08-03 2021-11-19 复旦大学 非接触式心肺信号测量系统
CN113749663A (zh) * 2021-08-03 2021-12-07 复旦大学 睡眠非接触式心电信号测量系统
CN113827248A (zh) * 2021-09-18 2021-12-24 宁波慈溪生物医学工程研究所 一种非接触式心电检测多层复合电极系统
CN114073527A (zh) * 2021-11-19 2022-02-22 东南大学 具有屏蔽和静电抑制的非接触柔性电极的心电采集床垫
CN114073527B (zh) * 2021-11-19 2023-09-26 东南大学 具有屏蔽和静电抑制的非接触柔性电极的心电采集床垫

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