CN115956919B - 偏移自校准电路、方法、芯片及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种偏移自校准电路、方法、芯片及系统。其中，电路包括依次连接的检测端、检测开关组件、信号处理模块和校准模块，以及相互连接的信号发生模块和校准通路开关组件，校准通路开关组件与信号处理模块连接；在校准通路开关组件闭合，检测开关组件断开时，信号发生模块通过校准通路开关组件向信号处理模块输入第一校准信号，经过信号处理模块处理得到第二校准信号，校准模块根据第二校准信号确定校准偏移量；在检测开关组件闭合时，校准通路开关组件断开，检测端获取人体生理信号，经过信号处理模块后，校准模块基于校准偏移量校准人体生理信号。本申请实施例提供的偏移自校准电路可以消除采集到的人体生理信号的误差。

Description

偏移自校准电路、方法、芯片及系统

技术领域

本申请实施例涉及信号采集领域，尤其涉及一种偏移自校准电路、方法、芯片及系统。

背景技术

现代人的生活方式越来越不健康，工作压力大、饮食作息不规律等，使得患心脏病的人口逐渐增加，且有年轻化的趋势。心脏病若不能及时得到发现和治疗，很容易突发性死亡。

心电图(electrocardiogram，ECG)可以记录患者心脏在每个心动周期产生的活动变化，医生通过心电图可以对患者的病情进行诊断。在使用ECG采集设备采集患者的人体生理信号时，需要在患者待检测的位置上贴电极，后通过电极获取检测信号，经过芯片处理，输出用户可理解的人体生理信号。

ECG采集设备采集的人体生理信号，需要准确反应患者的身体状况。但在芯片处理的过程中，会因为来自强射频源、起搏信号、导联脱落信号、共模频率、其他肌肉信号及电噪声的干扰，使得输出的数据存在误差。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种偏移自校准电路、方法、芯片及系统，可以消除采集到的人体生理信号的误差。

第一方面，本申请实施例提供了一种偏移自校准电路，包括依次连接的检测端、检测开关组件、信号处理模块和校准模块，以及相互连接的信号发生模块和校准通路开关组件，校准通路开关组件与信号处理模块连接；

在校准通路开关组件闭合，检测开关组件断开时，信号发生模块通过校准通路开关组件向信号处理模块输入第一校准信号，经过信号处理模块处理得到第二校准信号，校准模块根据接收到的第二校准信号确定校准偏移量；

在检测开关组件闭合时，校准通路开关组件断开，检测端用于获取人体生理信号，人体生理信号经过信号处理模块后，校准模块基于校准偏移量校准人体生理信号。

在一种可能的实现方式中，信号发生模块包括参考信号发生单元，用于生成参考信号；校准通路开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关；

在第一开关和第二开关闭合时，第三开关断开，参考信号作为第一校准信号，通过第一开关和第二开关输入信号处理模块。

在一种可能的实现方式中，还包括WCT模块；参考信号发生单元、第三开关、WCT模块和信号处理模块依次连接；

在第一开关和第三开关闭合时，第二开关断开，参考信号和WCT信号，作为第一校准信号，分别通过第一开关和第三开关输入信号处理模块；WCT信号为参考信号经过WCT模块处理后的输出信号。

在一种可能的实现方式中，WCT模块包括数据选择模块和放大模块；

参考信号发生单元、第三开关、数据选择模块和放大模块依次连接；或，

参考信号发生单元、数据选择模块、第三开关和放大模块依次连接。

在一种可能的实现方式中，校准模块包括采样模块、偏移计算模块和偏移寄存器。采样模块与信号处理模块连接，用于对信号处理模块的输出采样，得到采样信号；偏移计算模块与采样模块连接，用于根据采样信号和第一校准信号计算校准偏移量；偏移寄存器用于存储校准偏移量，并根据校准偏移量校准人体生理信号。

在一种可能的实现方式中，信号处理模块包括差分放大器，差分放大器用于对分别输入两个输入端的第一校准信号进行差分计算；

当分别输入两个输入端的信号相同时，偏移计算模块用于根据采样信号计算校准偏移量。

在一种可能的实现方式中，偏移自校准电路还包括第四开关；

放大模块、第四开关和信号处理模块依次连接；第四开关和第二开关互为互斥开关，以在第二开关时闭合，使经过WCT模块处理后的输出信号输入信号处理模块。

第二方面，本申请实施例提供了一种偏移自校准方法，应用于第一方面中任一项的偏移自校准电路，方法包括：

使能校准通路开关组件闭合，检测开关组件断开，使第一校准信号通过校准通路开关组件输入信号处理模块；

信号处理模块对第一校准信号进行处理，得到第二校准信号；

根据第二校准信号，确定校准偏移量；

在检测开关组件闭合，校准通路开关组件断开时，根据校准偏移量对信号处理模块的输出信号进行校准。

第三方面，本申请实施例提供了一种芯片，包括第一方面中任一项的偏移自校准电路，每个偏移自校准电路与两个检测端连接，用于接收检测端检测到的人体生理信号，并根据校准偏移量校准人体生理信号。

第四方面，本申请实施例提供了一种多通道ECG采集系统，包括如第三方面的芯片。

本申请实施例提供的偏移自校准电路、方法、芯片及系统，通过检测开关组件控制检测端和信号处理模块之间的通断，以及在检测端和信号处理模块之间设置信号发生模块和校准通路开关组件，从而可以通过闭合校准通路开关组件、断开检测开关组件，使偏移自校准电路进入校准通路模式，利用信号发生模块生成的第一校准信号，和第一校准信号经过信号处理模块的处理后得到的第二校准信号，使校准模块可以基于第一校准信号和第二校准信号，确定校准偏移量，从而得到当前通道的校准偏移量。之后，通过闭合检测开关组件并断开校准通路开关组件，使偏移自校准电路进入采集模式，通过检测端接收生物电位电极采集到的人体生理信号，经过信号处理模块的处理，将人体生理信号数字化之后，再通过校准模块基于当前通道的校准偏移量自动校准，从而可以在采集人体生理信号时，自动校准采集到的人体生理信号，消除输出的人体生理信号的误差，进而消除采集到的心电图的误差，确保心电图的准确性。

上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种电路结构图。

图2是本申请实施例提供的另一种电路结构图。

图3是本申请实施例提供的一种方法流程图。

图4是本申请实施例提供的一种系统架构图。

附图标记：

10、偏移自校准电路；1、检测端；11、第一电极；12、第二电极；

13、第三电极；14、第四电极；2、检测开关组件；3、信号处理模块；

31、差分放大器；ADC、A/D转换器；

4、校准模块；41、采样模块；42、偏移计算模块；43、偏移寄存器；

5、信号发生模块；51、参考信号发生单元；52、参考信号；

6、校准通路开关组件；61、第一开关；62、第二开关；63、第三开关；

7、WCT模块；71、数据选择模块；711、第一选择器；

712、第二选择器；713、第三选择器；8、第四开关；

72、放大器模块；721、第一放大器；722、第二放大器；723、第三放大器；

100、第一芯片；101、输出引脚；200、第二芯片；201、输入引脚；

91、第五开关；92、第六开关；93、第七开关；94、第八开关。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

此外，本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，机械结构的“相连”或“连接”可以是指物理上的连接，例如，物理上的连接可以是固定连接，例如通过固定件固定连接，例如通过螺丝、螺栓或其它固定件固定连接；物理上的连接也可以是可拆卸连接，例如相互卡接或卡合连接；物理上的连接也可以是一体地连接，例如，焊接、粘接或一体成型形成连接进行连接。电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

临床上常用12导联体系记录心电图，可以全面反映患者整个心脏的电活动情况。其中，12导联包括3个标准导联、3个增强肢体导联和6个胸导联。

标准导联包括导联I、导联II和导联III，将采集生物信号的电极置于左上肢(LeftArm，LA)、右上肢(Right Arm，RA)和左下肢(Left Leg，LL)，导联I记录左上肢、右上肢之间的电位差，导联II记录左下肢、右上肢之间的电位差，导联III记录左下肢和左上肢之间的电位差。任意时刻，导联I、导联II和导联III之间的关系均符合Einthoven三角理论，即，可利用Einthoven公式：导联II＝导联I+导联III，在测得其中两个导联数值的情况下计算出同一时刻的第三个导联的值。

增强肢体导联包括导联aVR、aVL和aVF，位置在心脏冠状面中心。其中a指加压，V指电压，R、L和F分别指右上肢、左上肢和左下肢，增强肢体导联记录对应电极的电压，电极采集位置与标准导联的三个电极相同，具体为选择三个电极中任何一个为正极，其余两个结合的电极为负极，通过计算得到相应的数值。例如，选择RA为正极，LL和LA为负极，可以得到aVR＝RA-(LL+LA)/2＝-(导联I+导联II)/2；选择LA为正极，LL和RA为负极，可以得到aVL＝LA-(LL+RA)/2＝(导联I-导联III)/2；选择LL为正极，LA和RA为负极，可以得到aVF＝LL-(LA+RA)/2＝(导联II+导联III)/2。

上述的导联III、aVR、aVL和aVF可以称为衍生导联，衍生导联可以不用电极测量，而是利用矢量加法和轴旋转从导联I和导联II计算得到。除此之外，还可以发现，导联aVR、aVL和aVF的计算均需要用到单个电位点的值，例如RA、LA、LL。若将三个肢体电极连成一点作为参考电极点，由于左上肢、右上肢和左下肢的电阻不同，参考电极点的电位并不正好为0。因此，在三个肢体电极(左上肢、右上肢、左下肢)上各接入一个等值电阻(称为平衡电阻)，使三个肢端与心脏间的电阻数值互相接近，三个电阻的另一端接在一起，获得一个接近零值的电极电位端，称为威尔逊中心电端(Wilson Central Terminal，WCT)，威尔逊中心电端的电压计算公式为WCT＝(RA+LA+LL)/3。

胸部导联位置在心脏水平面，包括V1(胸骨右缘第4肋间)、V2(胸骨左缘第4肋间)、V3(胸骨左缘第4肋间)、V4(胸骨左缘第4肋间)、V5(腋前线V4导联同一水平处)和V6(腋前线V4导联同一水平处)，电极采集位置设置在胸部的多个点处。胸部导联的导联数值与WCT值有关，为对应点采集到的电压信号与WCT的差值。例如，V1＝V1-WCT，V2＝V2-WCT，……。

在采集过程中，电极测得的人体生理信号经过模拟前端的芯片处理，输出用户可理解的人体生理信号，也就是将心脏信号数字化。在芯片处理的过程中，会有来自强射频源、起搏信号、导联脱落信号、共模频率、其他肌肉信号及电噪声的干扰，使得输出的数据不够准确。

为此，本申请实施例提供一种偏移自校准电路，旨在消除采集到的心电图的误差。为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中不同的技术特征之间可以相互结合。

图1是本申请实施例提供的一种电路结构图。如图1所示，本申请实施例提供的偏移自校准电路10，可以包括依次连接的检测端1、检测开关组件2、信号处理模块3和校准模块4，以及相互连接的信号发生模块5和校准通路开关组件6，校准通路开关组件6与信号处理模块3连接。

在校准通路开关组件6闭合，检测开关组件2断开时，信号发生模块5通过校准通路开关组件6向信号处理模块3输入第一校准信号，经过信号处理模块3处理得到第二校准信号，校准模块4根据接收到的第二校准信号确定校准偏移量。

在检测开关组件2闭合时，校准通路开关组件6断开，检测端1用于获取人体生理信号，人体生理信号经过信号处理模块3后，校准模块4基于校准偏移量校准人体生理信号。

具体的，偏移自校准电路10通过检测端1采集患者的人体生理信号，每个检测端1可以包括两个生物电位电极，使用生物电位电极来获取身体特定部位的心脏信号。两个生物电位电极可以分别记为第一电极11和第二电极12，第一电极11和第二电极12之间的差分电压可在测量后显示为ECG输出上的一个通道，例如导联I、导联II和导联III的计算。或者，某一电极与多电极平均电压(即WCT值)之间的差分电压可在测量后显示为ECG输出上的一个通道，例如V1～V6的计算。

如图1所示，偏移自校准电路10可以理解为两个回路，其中，检测回路可以包括检测端1、检测开关组件2、信号处理模块3和校准模块4。具体的，检测端1包括第一输入端和第二输入端，分别连接第一电极11和第二电极12。第一输入端和第二输入端均与检测开关组件2的第一端连接，检测开关组件2的第二端与信号处理模块3的输入端连接，检测开关组件2包括两个开关，用于控制两个电极的采集信号是否输入信号处理模块3。信号处理模块3的输出端与校准模块4连接。

校准通路回路可以包括信号发生模块5、校准通路组件、信号处理模块3和校准模块4。具体的，信号发生模块5与校准通路开关组件6的第一端连接，校准通路开关组件6的第二端与信号处理模块3的输入端连接，信号处理模块3的输出端与校准模块4连接。

校准通路回路用于获取当前通道的校准偏移量，以在采集患者的人体生理信号时对输出信号进行校准。具体的，校准通路开关组件6闭合，检测开关组件2断开，信号发生模块5输出第一校准信号，通过校准通路开关组件6输入信号处理模块3，信号处理模块3对其进行处理，输出第二校准信号至校准模块4，校准模块4根据第二校准信号和第一校准信号，确定当前通道的校准偏移量。

检测回路用于采集患者的人体生理信号，并对人体生理信号进行处理和校准。具体的，检测开关组件2闭合，校准通路开关组件6断开，检测端1接收到连接的电极所采集的人体生理信号后，通过检测开关组件2传输至信号处理模块3，再传输至校准模块4，校准模块4接收后，根据校准偏移量校准人体生理信号，以得到准确的、数字化的人体生理信号，供医护人员、患者等查阅。

可以理解的是，检测开关组件2和校准通路开关组件6是互斥的，校准通路回路和检测回路不能同时导通，当校准通路回路导通时，偏移自校准电路10进入校准通路模式，此时检测回路中不对信号处理模块3有输入。当检测回路导通时，偏移自校准电路10进入采集模式，此时校准通路回路中不对信号处理模块3有输入。

本申请实施例提供的偏移自校准电路10，通过检测开关组件2控制检测端1和信号处理模块3之间的通断，以及在检测端1和信号处理模块3之间设置信号发生模块5和校准通路开关组件6，从而可以通过闭合校准通路开关组件6、断开检测开关组件2，使偏移自校准电路10进入校准通路模式，利用信号发生模块5生成的第一校准信号，和第一校准信号经过信号处理模块3的处理后得到的第二校准信号，使校准模块4可以基于第一校准信号和第二校准信号，确定校准偏移量，从而得到当前通道的校准偏移量。之后，通过闭合检测开关组件2并断开校准通路开关组件6，使偏移自校准电路10进入采集模式，通过检测端1接收生物电位电极采集到的人体生理信号，经过信号处理模块3的处理，将人体生理信号数字化之后，再通过校准模块4基于当前通道的校准偏移量自动校准，从而可以在采集人体生理信号时，自动校准采集到的人体生理信号，消除输出的人体生理信号的误差，进而消除采集到的心电图的误差，确保心电图的准确性。

可选地，信号发生模块5包括参考信号发生单元51，用于生成参考信号52。校准通路开关组件6包括第一开关61、第二开关62和第三开关63。在第一开关61和第二开关62闭合时，第三开关63断开，参考信号52作为第一校准信号，通过第一开关61和第二开关62输入信号处理模块3。

具体的，第一校准信号包括两个参考信号52，分别通过第一开关61和第二开关62输入信号处理模块3。

如图1所示，校准通路开关组件6包括第一开关61、第二开关62和第三开关63，第一开关61与信号处理模块3的第一输入端连接，第二开关62和第三开关63均与信号处理模块3的第二输入端连接，第二开关62和第三开关63互斥。在校准通路输入为第一电极11和第二电极12的通道时，闭合第一开关61和第二开关62，断开第三开关63，进入校准通路模式。参考信号发生单元51生成参考信号52，通过第一开关61，参考信号52输入信号处理模块3的输入端，通过第二开关62，参考信号52输入信号处理模块3的输出端。参考信号52经过信号处理模块3的处理，输出第二校准信号，校准模块4根据参考信号52和第二校准信号，确定当前通道的校准偏移量。

闭合检测开关组件2，进入采集模式时，同时断开第一开关61、第二开关62和第三开关63，使第一电极11采集到的信号从第一开关61输入信号处理模块3的输入端，第二电极12采集到的信号从第二开关62输入信号处理模块3的输出端，经由信号处理模块3处理后，再通过校准模块4基于校准偏移量进行校准，消除输出信号的误差，提高心电图的准确性。

示例性的，第一电极11置于患者的左上肢，第二电极12置于患者的右上肢，则当前通道为记录导联I的通道。在校准通路模式下，校准模块4通过参考信号52和处理后的第二校准信号得到导联I的通道的校准偏移量，而后，在采集模式下，当第一电极11和第二电极12采集到患者左上肢和右上肢的信号，并经信号处理模块3处理，之后，校准模块4接收到信号处理模块3的输出信号，并基于校准偏移量进行校准，得到最终的输出信号。通过校准通路得到导联I的通道的校准偏移量，从而在采集模式下，基于校准偏移量校准输出信号，以消除心电图的误差，提高心电图的准确性。

可选地，偏移自校准电路10还包括WCT模块7。参考信号发生单元51、第三开关63、WCT模块7和信号处理模块3依次连接。在第一开关61和第三开关63闭合时，第二开关62断开，参考信号52和WCT信号，作为第一校准信号，分别通过第一开关61和第三开关63输入信号处理模块3。WCT信号为参考信号52经过WCT模块7处理后的输出信号。

图2是本申请实施例提供的另一种电路结构图。如图2所示，WCT模块7一端可以与多个电极连接，多个电极中包括第一电极11、第二电极12和第三电极13，另一端与信号处理模块3连接。其中，第一电极11用于采集左上肢的信号，第二电极12用于采集右上肢的信号，第三电极13用于采集左下肢的信号。

WCT模块7用于根据多个电极的信号计算并存储威尔逊中心点的电压，即WCT值。根据前述背景可知，心电图中有部分数据需要基于WCT值进行计算，例如胸部导联V1～V6。WCT模块7便是根据WCT＝(RA+LA+LL)/3的计算公式，计算得到WCT值后将其暂存，在采集时根据电极采集到的信号和WCT值计算得到胸部导联的心电数据。因此，WCT模块7具体根据第一电极11、第二电极12和第三电极13的信号，计算得到WCT值。

具体的，参考信号发生单元51与第三开关63的第一端连接，第三开关63的第二端与WCT模块7的输入端连接，WCT模块7的输出端与信号处理模块3的输出端连接。在校准通路模式下，闭合第一开关61和第三开关63，与此同时断开第二开关62，进入对包含WCT模块7的通道的校准通路模式。

因此，在WCT模块7的通道的校准通路模式下，参考信号52经过第一开关61输入信号处理模块3的输入端，并经过第三开关63输入WCT模块7，经WCT模块7处理输出WCT信号，WCT信号输入信号处理模块3的输出端。参考信号52和WCT信号经过信号处理模块3的处理，输出第二校准信号。可以理解的是，参考信号52输入WCT模块7后，由于芯片设计和工艺的局限性以及其它干扰，WCT模块7计算得到的WCT信号会出现误差，校准模块4根据参考信号52和第二校准信号，可以确定当前通道的误差，也即确定当前通道的校准偏移量。

在WCT模块7的通道的采集模式下，闭合检测开关组件2，同时断开第一开关61、第二开关62和第三开关63，使第四电极14采集到的信号从第一开关61输入信号处理模块3的输入端，使第一电极11、第二电极12和第三电极13采集到的信号输入WCT模块7，经WCT模块7计算得到WCT信号，信号处理模块3的输出端接收到WCT信号，对WCT信号和参考信号52进行处理后，再通过校准模块4基于校准偏移量进行校准，从而消除威尔逊中心点电路的信号误差，以消除包含WCT模块7的通道的输出信号的误差，提高心电图的准确性。

示例性的，当通道中存在WCT模块7时，在采集模式下，第四电极14置于患者的胸骨右缘第4肋间，以获取V1信号，传输至信号处理模块3的输入端。此时检测开关组件2为闭合状态，WCT模块7获取第一电极11、第二电极12和第三电极13的信号，进行处理得到WCT信号，传输至信号处理模块3的输出端。之后，信号处理模块3根据V1信号和WCT信号，执行计算得到V1＝V1-WCT。之后，校准模块4接收到信号处理模块3的输出信号V1，并基于校准偏移量进行校准，得到最终的输出信号V1。通过校准通路得到胸部导联V1的通道的校准偏移量，从而在采集模式下，基于校准偏移量校准胸部导联的输出信号，消除威尔逊中心点电路的信号误差，以消除心电图的误差，提高心电图的准确性。

可选地，WCT模块7包括数据选择模块71和放大模块72。参考信号发生单元51、第三开关63、数据选择模块71和放大模块72依次连接。或者，参考信号发生单元51、数据选择模块71、第三开关63和放大模块72依次连接。

具体的，WCT模块7通过数据选择模块71确定右上肢RA、左上肢LA、左下肢LL的信号，计算得到WCT信号，并将WCT信号通过放大模块72放大。在这个过程中，WCT模块7根据RA、LA、LL的原始数据进行计算，但由于胸部导联V1～V6以及更多数据的计算均需要用到WCT信号，因此，将WCT信号通过放大模块72，便于各个导联通道在使用时直接获取，但在通过放大器后使用时，存在一些工艺和设计因素使得WCT信号出现误差，例如WCT模块7的噪声干扰、放大模块72的精度等。因此，在将偏移自校准电路10投入使用之前，通过校准通路模式确定WCT模块7和数据处理模块共同造成的校准偏移量，也即包含WCT模块7的通道的总偏移量，以在包含WCT模块7的通道输出结果之前，校准模块4基于此校准偏移量校准输出，从而消除心电图的误差，提高心电图的准确性。

示例性的，如图2所示，数据选择模块71可以包括第一选择器711、第二选择器712、第三选择器713，其中，第一选择器711可以用来从两路或者三路输入中确定RA的信号，第二选择器712可以用来从两路或者三路输入中确定LA的信号，第三选择器713可以用来从两路或者三路输入中确定LL的信号。而放大模块72可以包括第一放大器721、第二放大器722和第三放大器723，第一放大器721用来放大第一选择器711确定的RA的信号，第二放大器722用来放大第二选择器712确定的LA的信号，第三放大器723用来放大第三选择器713确定的LL的信号。第一放大器721、第二放大器722和第三放大器723的输出在WCT模块7的末端汇集，自动进行计算，得到WCT信号。

根据上述WCT模块7的误差产生原理，可以理解，第三开关63应当在放大模块72的输入端之前。如图2所示，第三开关63可以采用第一套方案，设置在参考信号发生单元51和数据选择模块71之间。或者，第三开关63也可以采用第二套方案，设置在数据选择模块71和放大模块72之间。两种方案均可行，根据图2可以看出，采用第一套方案时，第三开关63要对6个输入线路进行控制，因此需要6个开关器件，可以对多个线路进行精确控制。采用第二套方案时，第三开关63只需对三个放大器的输入进行控制，因此只需要3个开关器件，可以节省成本和电路面积。

可选地，校准模块4包括采样模块41、偏移计算模块42和偏移寄存器43。其中，采样模块41与信号处理模块3连接，用于对信号处理模块3的输出采样，得到采样信号。偏移计算模块42与采样模块41连接，用于根据采样信号和第一校准信号计算校准偏移量。偏移寄存器43用于存储校准偏移量，并根据校准偏移量校准人体生理信号。

具体的，如图1和图2所示，采样模块41的输入端与信号处理模块3的输出端连接，采样模块41的输出端与偏移计算模块42的输入端连接，偏移计算模块42的输出端与偏移寄存器43连接。示例性的，采样模块41可以包括滤波器。

在校准通路模式下，采样模块41对信号处理模块3的输出进行多次采样，得到采样信号的多个数据，偏移计算模块42对采样信号的多个数据取平均值，根据平均值和第一校准信号计算校准偏移量。例如，第一校准信号为0.12微伏，信号处理模块3进行处理后的输出信号，经采样模块415次采样后，偏移计算模块42求平均值为0.11微伏，进而确定偏移校准量为0.01微伏。可以理解的是，校准通路模式下计算校准偏移量时，不需要关注通道中是否包含WCT模块7，计算得到的校准偏移量存储在该通道对应的偏移寄存器43中，唯一代表了该通道自身的偏移量。

校准通路模式下确定该通道的校准偏移量后，在采集模式下，由校准模块4基于偏移寄存器43中存储的该通道的校准偏移量，对信号处理模块3的输出信号进行校准，最后输出校准后的人体生理信号，消除输出的人体生理信号的误差，提高心电图的准确性。

可选地，信号处理模块3包括差分放大器31，差分放大器31用于对分别输入两个输入端的第一校准信号进行差分计算。当分别输入两个输入端的信号相同时，偏移计算模块42用于根据采样信号计算校准偏移量。

由上述心电图的检测原理可知，每个通道用来输出一个导联的数据，两个输入信号的差分电压是一个通道的输出，例如标准导联I、II、III或胸部导联V1～V6的输出。因此，如图1和图2所示，信号处理模块3可以包括差分放大器31，差分放大器31的两个输入端可以与两个电极连接，以得到标准导联，或连接电极和WCT模块7的输出端，以得到胸部导联。

差分放大器31用于对分别输入两个输入端的第一校准信号进行差分计算，例如，差分放大器31可以是可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)。

可以理解的是，当输入差分放大器31的两个输入端的信号相同时，理想情况下，差分放大器31处理后的输出信号应该是零电压，但在实际应用中，差分放大器31的输出信号会出现偏差。此时，差分放大器31的输出信号与理想情况下应该输出信号的电压差值，便包括了信号处理模块3的偏移量。当理想情况下差分放大器31的输出信号应该是零电压信号时，差分放大器31的输出结果便是偏移量本身。因此，采用两个相同的信号，作为差分放大器31的输入，可以使偏移计算模块42不需要关注第一校准信号，直接根据采样信号的数据确定校准偏移量，提高计算效率。

可选地，如图1和图2所示，信号处理模块3还包括模拟数字转换器(Analog toDigital Converter，ADC)，简称A/D转换器。A/D转换器的输入端与差分放大器31的输出端连接，A/D转换器的输出端与采样模块41的输入端连接，A/D转换器用于将差分放大器31的输出信号数字化，使模拟信号转换为数字信号，方便后续的计算和显示。可以理解的是，在此情况下，采样模块41对A/D转换器的输出进行采样，偏移计算模块42计算得到的校准偏移量，包括了差分放大器31和A/D转换器所造成的偏移量。

可选地，偏移自校准电路10还包括第四开关8。放大模块72、第四开关8和信号处理模块3依次连接。第四开关8和第二开关62互为互斥开关，以在第二开关62断开时闭合，使经过WCT模块7处理后的输出信号输入信号处理模块3。

示例性的，如图2所示，在WCT模块7的放大模块72和信号处理模块3之间设置第四开关8，用于控制WCT信号是否传输至信号处理模块3。第二开关62位于第二电极12和信号处理模块3之间，用于控制第二电极12采集的信号是否传输至信号处理模块3。可以理解的是，在心电图的采集中，当第四开关8闭合时，第二开关62断开，信号处理模块3接收的是第一电极11和第二电极12采集的信号，用于标准导联的输出。当第二开关62闭合时，第四开关8断开，信号处理模块3接受的是第四电极14采集的信号，和WCT模块7输出的WCT信号，用于胸部导联的输出。因此，第四开关8与第二开关62互斥，可以同时控制第二开关62和第四开关8，并确保第二开关62和第四开关8处于不同的状态，以确保信号处理模块3接收到的信号的来源唯一，确保信号处理模块3输出唯一对应的导联信号，提高心电图的准确性。

图3是本申请实施例提供的一种方法流程图。如图3所示，本申请实施例提供的偏移自校准方法，应用于上述电路实施例中的偏移自校准电路10，方法包括：

S101、使能校准通路开关组件6闭合，检测开关组件2断开，使第一校准信号通过校准通路开关组件6输入信号处理模块3。

S102、信号处理模块3对第一校准信号进行处理，得到第二校准信号。

S103、根据第二校准信号，确定校准偏移量。

S104、在检测开关组件2闭合，校准通路开关组件6断开时，根据校准偏移量对信号处理模块3的输出信号进行校准。

上述偏移自校准电路10的具体工作过程，用于执行本申请方法实施例提供的偏移自校准方法，技术原理和技术效果相似，可以参考前述电路实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例提供了一种芯片，包括上述电路实施例中的偏移自校准电路10，每个偏移自校准电路10与两个检测端1连接，用于接收检测端1检测到的人体生理信号，并根据校准偏移量校准人体生理信号。

示例性的，如图2所示，芯片可以包括至少3个上述电路实施例中用于输出标准导联的偏移自校准电路10，除此之外，还可以包括至少一个上述电路实施例中用于输出胸部导联的偏移自校准电路10。例如，可以包括3个输入为第一电极11和第二电极12的通道，分别输出导联I、导联II和导联III，以及6个输入为第四电极14和WCT模块7的输出的通道，分别输出V1～V6。

同样，本芯片实施例的技术原理和技术效果可以参考前述电路实施例中的描述，在此不再赘述。

本申请实施例提供了一种多通道ECG采集系统，包括如芯片实施例中的芯片。

可选地，多通道ECG采集系统可以包括多个芯片，例如包括第一芯片100和至少一个第二芯片200。其中，第一芯片100包括至少3个上述电路实施例中用于输出标准导联的偏移自校准电路10，第一芯片100的WCT模块7的输出可以与第二芯片200的某个通道的输入连接，从而将第一芯片100中WCT模块7根据标准导联计算得到的WCT信号，传输给第二芯片200，使第二芯片200可以直接使用WCT信号和电极采集信号得到导联信号，不需要再次计算。通过两个芯片间的连接，对单个芯片的可采集人体生理信号的通道数进行扩展，并避免了WCT信号的二次计算。

图4是本申请实施例提供的一种系统架构图。如图4所示，第一芯片100和第二芯片200的结构可以相同，或第一芯片100包括WCT模块7，第二芯片200不包括WCT模块7。示例性的，如图2和图4所示，芯片上还设置有第五开关91、第六开关92、第七开关93和第八开关94。

其中，当芯片为第一芯片100时，第五开关91的一端与WCT模块7的输出端连接，第五开关91的另一端与输出引脚101连接，第六开关92的一端与输出引脚101连接，第六开关92的另一端与第八开关94的第一端连接。第七开关93的一端与WCT模块7的输出端连接，第七开关93的另一端与第六开关92的另一端连接，第八开关94的第二端与第四开关8连接。

当芯片为第二芯片200时，第五开关91的一端与WCT模块7的输出端连接，第五开关91的另一端与输入引脚201连接，第六开关92的一端与输入引脚201连接，第六开关92的另一端与第八开关94的第一端连接。第七开关93的一端与WCT模块7的输出端连接，第七开关93的另一端与第六开关92的另一端连接，第八开关94的第二端与第四开关8连接。

除此之外，第一芯片100包括一个输出引脚101，第二芯片200包括一个输入引脚201，第一芯片100的输出引脚101和第二芯片200的输入引脚201连接，以将第一芯片100中WCT模块7的输出，通过输出引脚101和输入引脚201，传输至第二芯片200的通道的第二输入端。

具体的，如图4所示，当第一芯片100和第二芯片200通过输出引脚101和输入引脚201建立连接之后，当在第一芯片100中使用包含WCT模块7的通道获取人体生理信号时，第七开关93、第八开关94与第四开关8同时闭合，使WCT模块7的WCT信号依次通过第七开关93、第八开关94与第四开关8，传输至信号处理模块3。当在第二芯片200中，使用包含WCT模块7的通道获取人体生理信号时，第一芯片100的第五开关91闭合(或第六开关92和第七开关93闭合)，第二芯片200的第四开关8、第六开关92和第八开关94闭合，WCT模块7输出的WCT信号，从第一芯片100的WCT模块7的输出端，依次经过第一芯片100的第五开关91(或依次经过第一芯片100的第七开关93和第一芯片100的第六开关92)、第一芯片100的输出引脚101、第二芯片200的输入引脚201、第二芯片200的第六开关92、第二芯片200的第八开关94和第二芯片200的第四开关8后，传输至信号处理模块3。

通过在芯片上设置输入引脚201、输出引脚101，实现芯片间的数据传输。通过在芯片上设置第五开关91、第六开关92、第七开关93和第八开关94，可以根据需要闭合或断开相应的开关，以实现WCT模块7输出信号的不同流经线路，从而可以采用相同或相似结构的芯片，实现多通道的扩展。

综上所述，本申请实施例提供的偏移自校准电路10、方法、芯片及系统，通过检测开关组件2控制检测端1和信号处理模块3之间的通断，以及在检测端1和信号处理模块3之间设置信号发生模块5和校准通路开关组件6，从而可以通过闭合校准通路开关组件6、断开检测开关组件2，使偏移自校准电路10进入校准通路模式，利用信号发生模块5生成的第一校准信号，和第一校准信号经过信号处理模块3的处理后得到的第二校准信号，使校准模块4可以基于第一校准信号和第二校准信号，确定校准偏移量，从而得到当前通道的校准偏移量。之后，通过闭合检测开关组件2并断开校准通路开关组件6，使偏移自校准电路10进入采集模式，通过检测端1接收生物电位电极采集到的人体生理信号，经过信号处理模块3的处理，将人体生理信号数字化之后，再通过校准模块4基于当前通道的校准偏移量自动校准，从而可以在采集人体生理信号时，自动校准采集到的人体生理信号，消除输出的人体生理信号的误差，进而消除采集到的心电图的误差，确保心电图的准确性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、电路和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，电路或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

在本申请各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本申请描述的“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了装置若干的单元权利要求中，这些装置中的若干个单元可以是通过同一个硬件项来具体体现。第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种偏移自校准电路，其特征在于，包括依次连接的检测端、检测开关组件、信号处理模块和校准模块，以及相互连接的信号发生模块和校准通路开关组件，所述校准通路开关组件与所述信号处理模块连接；

在所述校准通路开关组件闭合，所述检测开关组件断开时，所述信号发生模块通过所述校准通路开关组件向所述信号处理模块输入第一校准信号，经过所述信号处理模块处理得到第二校准信号，所述校准模块根据接收到的所述第二校准信号确定校准偏移量；

在所述检测开关组件闭合时，所述校准通路开关组件断开，所述检测端用于获取人体ECG信号，所述人体ECG信号经过所述信号处理模块后，所述校准模块基于所述校准偏移量校准所述人体ECG信号；

所述信号发生模块包括参考信号发生单元，用于生成参考信号；所述校准通路开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第二开关和所述第三开关互为互斥开关；

在所述第一开关和所述第二开关闭合时，所述第三开关断开，所述参考信号作为所述第一校准信号，通过所述第一开关和所述第二开关输入所述信号处理模块；

所述偏移自校准电路还包括：WCT模块和第四开关；所述参考信号发生单元、所述第三开关、所述WCT模块和所述信号处理模块依次连接，放大模块、所述第四开关和所述信号处理模块依次连接，所述第四开关和所述第二开关互为互斥开关，以在所述第二开关闭合时，使经过所述WCT模块处理后的输出信号输入所述信号处理模块；其中，所述WCT模块包括数据选择模块和放大模块；

在所述第一开关和所述第三开关闭合时，所述第二开关断开，所述参考信号和WCT信号，作为所述第一校准信号，分别通过所述第一开关和所述第三开关输入所述信号处理模块；所述WCT信号为所述参考信号经过所述WCT模块处理后的输出信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，

所述参考信号发生单元、所述第三开关、所述数据选择模块和所述放大模块依次连接；或，

所述参考信号发生单元、所述数据选择模块、所述第三开关和所述放大模块依次连接。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述校准模块包括：

采样模块，与所述信号处理模块连接，用于对所述信号处理模块的输出采样，得到采样信号；

偏移计算模块，与所述采样模块连接，用于根据所述采样信号和所述第一校准信号计算所述校准偏移量；

偏移寄存器，用于存储所述校准偏移量，并根据所述校准偏移量校准所述人体ECG信号。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述信号处理模块包括差分放大器，所述差分放大器用于对分别输入两个输入端的所述第一校准信号进行差分计算；

当分别输入两个输入端的信号相同时，所述偏移计算模块用于根据所述采样信号计算所述校准偏移量。

5.一种偏移自校准方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至4任一项所述的偏移自校准电路，所述方法包括：

使能校准通路开关组件闭合，检测开关组件断开，使第一校准信号通过所述校准通路开关组件输入信号处理模块；

所述信号处理模块对所述第一校准信号进行处理，得到第二校准信号；

根据所述第二校准信号，确定校准偏移量；

在所述检测开关组件闭合，所述校准通路开关组件断开时，根据所述校准偏移量对所述信号处理模块的输出信号进行校准；

所述信号发生模块中参考信号发生单元，生成参考信号；

在所述校准通路开关组件中第一开关和第二开关闭合，第三开关断开时，所述参考信号作为所述第一校准信号，使所述第一校准信号通过所述第一开关和所述第二开关输入所述信号处理模块。

6.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的偏移自校准电路，每个所述偏移自校准电路与两个检测端连接，用于接收所述检测端检测到的人体ECG信号，并根据校准偏移量校准所述人体ECG信号。

7.一种多通道ECG采集系统，其特征在于，包括如权利要求6所述的芯片。