CN109259757A - 非接触式十二导联心电信号采集装置 - Google Patents

非接触式十二导联心电信号采集装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109259757A
CN109259757A CN201811136688.0A CN201811136688A CN109259757A CN 109259757 A CN109259757 A CN 109259757A CN 201811136688 A CN201811136688 A CN 201811136688A CN 109259757 A CN109259757 A CN 109259757A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
chip
pin
bluetooth
filter capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811136688.0A
Other languages
English (en)
Inventor
刘岩
晋江涛
刘海洋
王硕
张棨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Technology
Original Assignee
Changchun University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Technology filed Critical Changchun University of Technology
Priority to CN201811136688.0A priority Critical patent/CN109259757A/zh
Publication of CN109259757A publication Critical patent/CN109259757A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/30—Input circuits therefor
    • A61B5/303—Patient cord assembly, e.g. cable harness
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225—Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/725—Details of waveform analysis using specific filters therefor, e.g. Kalman or adaptive filters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0204—Operational features of power management
    • A61B2560/0214—Operational features of power management of power generation or supply

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

本发明涉及一种非接触式十二导联心电信号采集系统，属于医疗电子领域，由非接触心电采集电极、信号滤波放大模块、A/D模块、微处理器、液晶显示模块，无线通信模块、微处理器和电源管理系统所组成；由非接触心电采集电极与信号滤波放大模块通过信号线连接；滤波放大模块与A/D模块电连接；微处理器与A/D模块、无线通信模块和液晶显示模块连接；电源管理系统通过电源线与控制总线分别与信号滤波放大模块、微处理器进行连接。所采集的信号输送给处理器进行处理。

Description

非接触式十二导联心电信号采集装置
技术领域
本发明涉及一种非接触式十二导联心电信号采集装置，属于医疗电子领域。
背景技术
心电图反映人体心脏生物电放电状态，异常的心肌放电代表心脏的机械运动也存在一定异常，故心电图机广泛应用于医院的临床诊断，能够低成本、快速、准确的用于心血管相关疾病的筛查、诊断及术后、用药评估。随物联网技术的发展，心电信号采集电路逐步延高集成、低功耗方向发展，故各类可穿戴的心电信号采集装置应运而生，使心电图装置更多适用于日常生活场景，特别是用于剧烈运动时的心率实时监测。然而目前所见的可穿戴设备都仅适用于单个使用场景。
发明内容
本发明采取了一种非接触式十二导联心电信号采集装置，用以解决对心电信号采集实现了非接触测量的问题，对使用者的皮肤状态无任何要求，避免了皮肤敏感无法测量的问题，并且操作简单和携带方便。
目前市场上心电监测设备大多都采取三导联或五导联，而该装置采用十二导联，
能够多方位的监测身体的心电信号。
本发明所采取的技术方案是：由非接触心电采集电极、信号滤波放大模块、A/D模块、MCU模块、液晶显示模块，蓝牙通信模块、微处理器和电源管理系统所组成；由非接触心电采集电极与信号滤波放大模块通过信号线连接；滤波放大模块与A/D模块电连接；微处理器与A/D模块、蓝牙通信模块和液晶显示模块连接；电源管理系统通过电源线与控制总线分别与信号滤波放大模块、微处理器进行连接。所采集的信号输送给计算机处理程序进行处理。
本发明携带简单，操作简单，精度高，可靠度高。
附图说明
图1是本发明的总体框图；
图2是非接触心电采集电极的结构图；
图3是前端信号处理电路的拓扑结构；
图4是高通滤波电路的电路图；
图5是低通滤波电路的电路图。
具体实施方式
参阅图1，总体结构为：由非接触心电采集电极、信号滤波放大模块、A/D模块、微处理器、液晶显示模块，蓝牙通信模块、微处理器和电源管理系统所组成；由非接触心电采集电极与信号滤波放大模块通过信号线连接；滤波放大模块与A/D模块电连接；微处理器与A/D模块、蓝牙通信模块和液晶显示模块连接；电源管理系统通过电源线与控制总线分别与信号滤波放大模块、微处理器进行连接。
参阅图2，非接触心电采集电极的结构为：由电压跟随器和偏流装置所组成，外部设计有屏蔽层；电极通过信号线连接到电压跟随器的同相输入端，电压跟随器的反相输入端与输出端相连。
参阅图3，信号调理电路的拓扑结构是：包括两只第一运算放大器Ua和第二运算放大器Ub，心电信号采集信号的电压输出端通过20K电阻连接Ua的同相输入端，Ua的反相输入端连接输出端和30K电阻，该30K电阻的另一端连接第二运算放大器Ub的反相输入端，第二运算放大器Ub的同相输入端通过20K电阻接地，第二运算放大器Ub反相输入端通过一只阻值在20K-60K之间的电阻连接调理输出端，实现对心电信号采集信号的处理。
优选地，第一运算放大器Ua最好为TL074，接入工作电源为-10V和+10V。
优选地，第二运算放大器Ub最好为ICL系列放大器，接入工作电源为-10V和+10V。
如图4和图5所示，本发明所述的带通滤波电路包括串联连接的高通滤波电路和低通滤波电路;所述高通滤波电路包括第三运算放大器 Uc、3个10K电阻和电容 C1，所述第四运算放大器Uc的正向输入端经过一个10K的电阻接地，同时经过电容C1与前置放大电路的输出端连接，反相输入端与输出端连接；所述低通滤波电路包括第五运算放大器 Ud、3个电阻、电容 C2和电容 C3，所述第四运算放大器Ud的正向输入端经过电容C2接地，同时依次串联两个电阻后与第三运算放大器 Uc 的的输出端连接，反相输入端与输出端连接，第五运算放大器 Ud的输出端串联电容 C3后连接于两个10K的电阻之间。其中，所述的第三运算放大器 Uc和第四运算放大器 Ud均采用OPA4251集成电路。
本发明的具体工作原理是：非接触心电采集电极通过靠近人体皮肤，采集人体血管血液流动的脉动信号，通过电压跟随器进行信号输送给信号滤波放大模块进行信号的整形和放大，转化为可被微处理器识别的规则信号，通过模数转换器输送给微处理器，微处理器将数据记录后通过液晶显示模块显示，并通过蓝牙通信模块发送给计算机处理程序进行数据分析和处理。

Claims (10)

1.一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于 ：包括依次连接的体表电极、心电信号输入电路、差分放大电路、滤波电路、导联选择电 路、信号放大电路、模数转换电路、单片计算机和电平转换电路 ； 其中：导联线的前端连接电极、导联线的后端连接转换模块的输入端，转换模块的通信端和控制端与MCU模块的通信端和控制端相连，MCU模块的串口与无线数据收发模块的输入 端连接，电池组连接开关按键后置于壳体内为转换模块、MCU模块和无线数据收发模块提供 电源；无线数据收发模块无线连接数据接收显示器；
所述转换模块为24位高精度A/D的AD7710转换模块，AD7710转换模块设AD7710转换 芯片、八个通道的差分输入口，八个通道的差分输入口用于输入前端电极采集的心电信号，AD7710转换芯片内置EMI滤波电路、8路可编程增益放大器、右腿驱动放大电路和威尔逊中心电端和SPI总线配置采集通道，SPI总线配置采集通道连接MCU模块；所述的AD7710转换模块还包括心电信号预处理电路；所述心电信号预处理电路包括 第一电阻、第二电阻、一号钳位限幅二极管、二号钳位限幅二极管、一号电容和二号电容，第一电阻的一端与电极的输出端相连，第一电阻的另一端与第二电阻的一端和一号电容的一端相连，第二电阻的另一端分别与二号电容的一端、一号钳位限幅二极管的一端、二号钳位限幅二极管的一端和AD7710转换芯片的一个通道的输入端相连，一号电容和二号电容的 另一端分别接AGND端，一号钳位限幅二极管的另一端接AVDD端，二号钳位限幅二极管的另 一端接AVSS端；
所述数据接收显示器为智能移动设备，所述智能移动设备中安装有客户端模块。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所 述MCU模块包括MSC-51系列单片机、芯片晶振电路、复位电路、为MSC-51系列单片机供电的电源滤波电路、以及分别连接MSC-51系列单片机的GPIO端口、SPI接口和USART串口。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所 述电池组包括：锂电池、锂电池充电模块、锂电池电压转换模块、电池电量测量模块，锂电池充电模块与锂电池电压转换模块相连，电池电量测量模块与MCU模块相连，锂电池电压转换模块分别与AD7710转换模块、电池电量测量模块、MCU模块和无线数据收发模块相连。
4.根据权利要求3所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所 述锂电池电压转换模块包括升压转换器芯片、第四滤波电容、功率电感、第五滤波电容、第六滤波电容、第七滤波电容， 升压转换器芯片接锂电池正端、功率电感的一端和第四滤波电容的一端，第四滤波电 容的一端接GND端，升压转换器芯片的一个引脚连接GND端，升压转换器芯片的一个引脚连 接功率电感的另一端，升压转换器芯片的一个引脚连接第六滤波电容和第七滤波电容的一 端，第六滤波电容和第七滤波电容的另一端接GND端，升压转换器芯片的一个引脚连接第五 滤波电容的一端，第五滤波电容的另一端接GND端，升压转换器芯片的一个引脚连接GND端， 升压转换器芯片的一个引脚连接锂电池的正端。
5.根据权利要求3或4所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所述锂电池电压转换模块还包括有电压转化芯片，用于分别将锂电池电压转化为3.3V，2.5V，-2.5V，2.5V和-2.5V为AD7710转换模块提供双极性电压，3.3V同时又为MCU模块和无线数据收发模块供电。
6.根据权利要求5所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所 述的电池电量测量模块包括第二限流电阻、第二滤波电容、一号二极管、开关按键、二号二 极管、锂电池插座、第三滤波电容、第四电阻、充放电管理芯片、第一充放电指示LED灯、第二充放电指示LED灯，充放电管理芯片连接USB5V端，充放电管理芯片的一个引脚连接二号二极管的一端和锂电池插座的一端，充放电管理芯片的一个引脚连接GND端，二限流电阻的一端接第二滤波 电容的一端，二限流电阻的另一端接第一充放电指示LED灯和第二充放电指示LED灯的一 端，第二滤波电容的另一端接GND端，一号二极管的一端接USB5V端，一号二极管的另一端接 开关按键和二号二极管的一端，开关按键的另一端接VCC端，第三滤波电容的一端接充放电 管理芯片的一个引脚、锂电池插座的一端和二号二极管的一端，第四电阻的一端接充放电 管理芯片的一个引脚，第四电阻的另一端接GND端，第一充放电指示LED灯的另一端接充放电管理芯片的一个引脚，第二充放电指示LED灯的另一端接充放电管理芯片的一个引脚。
7.根据权利要求1所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所 述无线数据收发模块为串口Wi-Fi模块或串口蓝牙模块，所述智能移动设备为智能手机或 平板电脑、笔记本电脑。
8.根据权利要求7所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所 述客户端模块包括有数据接收单元、数据显示单元、数据分析单元和数据存储单元，数据接收单元、数据显示单元、数据分析单元和数据存储单元相互相连，串口蓝牙模块与MCU模块 通信连接，数据接收单元与串口蓝牙模块通过蓝牙通讯连接，
数据接收单元用于接收无线数据收发模块所发送的数据；
数据显示单元用于对接收到的数据进行调用智能移动设备的屏幕进行显示；
数据分析单元用于对接收到的数据进行智能病理分析，通过分析得出结论后将信息数据返回数据显示单元；
数据存储单元用于对接收到的数据进行存储。
9.根据权利要求7或8所述的一种非接触式十二导联心电信号采集装置，其特征在于所述串口蓝牙模块包括串口蓝牙芯片、第三电容、第三电阻、轻触按键、限流电阻、蓝牙指示灯和第一滤波电容，
其中：串口蓝牙芯片的的一个引脚连接TXD端、另一个引脚接RXD端、再一个引脚接3.3V端、另一个引脚接GND端，第三电容的一端接串口蓝牙芯片的一个引脚，另一端接GND端，第三电阻的一端接串口蓝牙芯片的一个引脚，第三电阻的另一端接轻触按键的一端，轻触按键的另一端接3.3V端，限流电阻的一端接串口蓝牙芯片的一个引脚，限流电阻的另一端接蓝牙指示灯的一端.3.，蓝牙指示灯的另一端接GND端，第一滤波电容的一端接GND端，第一滤波 电容的另一端接3.3V端，所述串口蓝牙芯片为HC-06蓝牙4.0芯片，所述蓝牙指示灯和轻触 按键设置在壳体外表面上，HC-06蓝牙4.0芯片与蓝牙指示灯和蓝牙轻触按键相互串联，HC-06蓝牙4.0芯片的RXD引脚接连接至MCU模块的USART串口。
10.根据权利要求6所述的一种非接触式十二导联心电信号同步采集装置，其特征在于所其特征在于所述非接触心电采集电极的结构为；由电压跟随器和偏流装置所组成，外部设计有屏蔽层；电极通过信号线连接到电压跟随器的同相输入端，电压跟随器的反相输入端与输出端相连。
CN201811136688.0A 2018-09-28 2018-09-28 非接触式十二导联心电信号采集装置 Pending CN109259757A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811136688.0A CN109259757A (zh) 2018-09-28 2018-09-28 非接触式十二导联心电信号采集装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811136688.0A CN109259757A (zh) 2018-09-28 2018-09-28 非接触式十二导联心电信号采集装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109259757A true CN109259757A (zh) 2019-01-25

Family

ID=65198088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811136688.0A Pending CN109259757A (zh) 2018-09-28 2018-09-28 非接触式十二导联心电信号采集装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109259757A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110146297A (zh) * 2019-04-30 2019-08-20 中国航发南方工业有限公司 传感器供电及数据采集电路、燃气涡轮发电机组
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110146297A (zh) * 2019-04-30 2019-08-20 中国航发南方工业有限公司 传感器供电及数据采集电路、燃气涡轮发电机组
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarker et al. Portable multipurpose bio-signal acquisition and wireless streaming device for wearables
CN106073754A (zh) 一种低功耗的便携式心电监测装置
CN206007243U (zh) 一种心电检测装置
CN107440709B (zh) 智能穿戴式心电监护系统
CN107582046B (zh) 心电实时监护方法
CN203153717U (zh) 一种具有跌倒报警功能的移动健康监护装置
CN203776896U (zh) 一种低功耗移动心电监控系统
CN203619544U (zh) 贴片式传感器电极及生理参数检测系统
CN106963363A (zh) 一种集成心电与皮电监测的手机壳
CN205672027U (zh) 一种便携式十二导联心电信号同步采集装置
CN210201508U (zh) 无线充电底座、监测装置和监测系统
CN109259757A (zh) 非接触式十二导联心电信号采集装置
CN107714029A (zh) 一种心电远程监护系统
CN105726014A (zh) 一种便携式七导联智能心电信号采集装置
CN203107114U (zh) 心电检测装置
CN105769179B (zh) 一种便携式十二导联心电信号同步采集装置
CN210520958U (zh) 可穿戴式人体体温、血氧、心率监测终端
CN204698548U (zh) 便携式心电监测仪系统
CN106344003A (zh) 一种多功能心电辅助监护装置
CN202859092U (zh) 家庭无线体征监测仪
CN106137183A (zh) 一种基于心电传感器的心电监护供电控制系统
CN110403597A (zh) 一种多路心电采集电路和多路心电采集系统
CN209547973U (zh) 一种便携式智能化心电预警仪
Triwiyanto et al. Recent technology and challenge in ECG data acquisition design: A review
CN107468240B (zh) 手持式心电监护系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190125

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication