CN211409060U - 心电信号处理系统和具有其的心电仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及心电监测领域，公开了一种心电信号处理系统和具有其的心电仪，以简洁的电路模块不仅实现了心电信号处理功能，还有效地减小硬件体积，实现心电仪小型化。本实用新型包括：数据处理模块、分别与数据处理模块电性连接的低功耗信号放大模块及时钟信号模块，时钟信号模块还与噪声滤波模块电性连接。本实用新型将心电信号输入数据处理模块后，通过低功耗信号放大模块对数据处理模块中的心电信号进行初步抗干扰和信号放大，再经由连接有噪声处理模块的时钟信号模块对心电信号进行除噪、滤波、陷波，本实用新型结构简单，以简洁的模块不仅实现了心电信号的接收、放大、滤波、信号处理功能，还减小了心电信号处理系统硬件模块的体积。

Description

心电信号处理系统和具有其的心电仪

技术领域

本实用新型涉及心电监测领域，特别是一种心电信号处理系统和具有其的心电仪。

背景技术

目前市面上常用的心电监测设备主要应用于用户感到不适但静态心电图未发现异常的场景，通过长时动态佩戴，捕捉一过性、不易发现的发作性心律失常，并做出定量和定性统计判断严重程度，从而指导治疗和评估预后，让患者更及时得到治疗。心电信号具有突发性和一过性，只有及时捕捉到病发时的心电数据才具有临床诊断意义。而目前医院常用的十二导联动态心电图机体积较大，病人携带不够方便。

发明内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种心电信号处理系统，以简洁的电路模块不仅实现了心电信号处理功能，还有效地减小硬件体积，实现心电仪小型化。

本实用新型还提出一种具有上述心电信号处理系统的心电仪。

根据本实用新型的第一方面实施例的心电信号处理系统，包括：数据处理模块，设置有用于接收心电信号的第一输入端；低功耗信号放大模块，与所述数据处理模块电性连接，用于放大心电信号；时钟信号模块，与所述数据处理模块电性连接，用于向所述数据处理模块提供时钟信号；噪声滤波模块，与所述时钟信号模块电性连接，用于给心电信号除噪滤波。

根据本实用新型实施例的心电信号处理系统，至少具有如下有益效果：心电信号输入数据处理模块后，通过低功耗信号放大模块对数据处理模块中的心电信号进行初步抗干扰和信号放大，再经由连接有噪声处理模块的时钟信号模块对心电信号进行除噪、滤波、陷波，本实用新型结构简单，以简洁的模块不仅实现了心电信号的接收、放大、滤波、信号处理功能，还减小了心电信号处理系统硬件模块的体积。

根据本实用新型的一些实施例，还包括屏蔽低频模块，所述屏蔽低频模块与所述低功耗信号放大模块电性连接。增加屏蔽低频模块，可实现对低频的信号进行屏蔽。

根据本实用新型的一些实施例，所述低功耗信号放大模块包括型号为SGM8541的芯片U2，所述芯片U2的输出端OUT及放大器负输入端-IN同时与所述屏蔽低频模块电性连接；所述芯片U2的放大器正输入端+IN与所述数据处理模块电性连接。采用型号为SGM8541的放大器，可有效地降低功耗并实现心电信号放大。

根据本实用新型的一些实施例，所述屏蔽低频模块包括电阻R14、电阻R51、电容C64以及瞬态电压抑制二极管D3，所述电阻R14的一端连接屏蔽信号SHIELD，所述电阻R14的另一端通过所述电阻R51与所述低功耗信号放大模块电性连接，所述瞬态电压抑制二极管D3的一端连接所述电阻R14和所述电阻R51之间，所述瞬态电压抑制二极管D3的另一端接地，所述电容C64并联于所述瞬态电压抑制二极管D3的两端。

根据本实用新型的一些实施例，还包括右腿驱动低频模块，所述右腿驱动低频模块与数据处理模块电性连接。增加右腿驱动低频模块，可以用来消除干扰信号，避免接收心电信号时受到干扰。

根据本实用新型的一些实施例，所述右腿驱动低频模块包括电阻R21、电阻R22、电容C18、电容C19以及瞬态电压抑制二极管D11，所述电阻R21的一端连接右腿导联信号RL，所述电阻R21的另一端通过所述电阻R22和所述数据处理模块电性连接，所述瞬态电压抑制二极管D11的一端连接所述电阻R21和所述电阻R22之间，所述瞬态电压抑制二极管D11的另一端接地，所述电容C18并联于所述瞬态电压抑制二极管D11的两端，所述电容C19的一端连接在所述电阻R22和所述数据处理模块之间，所述电容C19的另一端接地。

根据本实用新型的一些实施例，所述数据处理模块包括芯片U1，所述芯片U1分别与所述低功耗信号放大模块和所述时钟信号模块电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述时钟信号模块包括晶振芯片U3、电容C80以及电阻R18，所述芯片U3的输出端XOUT通过所述电阻R18与所述数据处理模块电性连接，所述芯片U3的电源端VCC与所述噪声滤波模块电性连接，所述电容C80的一端与所述芯片U3的所述输出端XOUT电性连接，所述电容C80的另一端与所述芯片U3的接地端电性连接。利用晶振芯片U3，可向数据处理模块提供稳定的时钟信号。

根据本实用新型的一些实施例，所述噪声滤波模块包括电容C79、电容C6、电容C32以及磁珠L3，所述电容C79的一端接地，所述电容C79的另一端连接所述时钟信号模块，所述电容C6与所述电容C79并联，所述电容C32与所述磁珠L3串联后并联在所述电容C6的两端，且所述电容C32和所述磁珠L3之间的连接点连接数字电源DVDD。采用噪声滤波模块，可对心电信号进行除噪、滤波和陷波，使心电信号保持稳定，避免受到干扰。

根据本实用新型第二方面实施例的心电仪,包括根据本实用新型上述第一方面实施例的心电信号处理系统。

根据本实用新型实施例的心电仪，至少具有如下有益效果：通过采用上述的心电信号处理系统，可减少心电仪整体的体积，使心电仪可准确采集处理心电信号的同时又不失其便携性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一种实施例的心电信号处理系统的原理示意图；

图2为本实用新型另一种实施例的心电信号处理系统的原理示意图；

图3为图2中数据处理模块的电路结构示意图；

图4为图2中时钟信号模块与噪声滤波模块的电路结构示意图；

图5为图2中噪声滤波模块的电路结构示意图；

图6为图2中屏蔽低频模块的电路结构示意图；

图7为图2中右腿驱动低频模块的电路结构示意图。

附图标记：数据处理模块100、低功耗信号放大模块200、时钟信号模块300、噪声滤波模块400、屏蔽低频模块500、右腿驱动低频模块600。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三、第四、第五、第六只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，根据本实用新型第一方面实施例的心电信号处理系统，包括：数据处理模块100，设置有用于接收心电信号的第一输入端；低功耗信号放大模块200，与数据处理模块100电性连接，用于放大心电信号；时钟信号模块300，与数据处理模块100电性连接，用于向数据处理模块100提供时钟信号；噪声滤波模块400，与时钟信号模块300电性连接，用于给心电信号除噪滤波。

心电信号输入数据处理模块100后，通过低功耗信号放大模块200对数据处理模块100中的心电信号进行初步抗干扰和信号放大，再经由连接有噪声处理模块的时钟信号模块300对心电信号进行除噪、滤波、陷波，本实用新型结构简单，以简洁的模块不仅实现了心电信号的接收、放大、滤波、信号处理功能，还减小了心电信号处理系统硬件模块的体积。

参照图2，为心电信号处理系统的另一种实施方式，还包括屏蔽低频模块500，屏蔽低频模块500与低功耗信号放大模块200电性连接。增加屏蔽低频模块500，可实现对低频的信号进行屏蔽。

还包括右腿驱动低频模块600，右腿驱动低频模块600与数据处理模块100电性连接。增加右腿驱动低频模块600，可以用来消除干扰信号，避免接收心电信号时受到干扰。

根据本实用新型第二方面实施例的心电仪,包括根据本实用新型上述第一方面实施例的心电信号处理系统。

根据本实用新型实施例的心电仪，至少具有如下有益效果：通过采用上述的心电信号处理系统，可减少心电仪整体的体积，使心电仪可准确采集处理心电信号的同时又不失其便携性。

根据本实用新型实施例的心电仪的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

下面参考图3至图7以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的心电信号处理系统。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。

参照图3，数据处理模块100包括芯片U1，芯片U1分别与低功耗信号放大模块200和时钟信号模块300电性连接。在本实施例中，输入数据处理模块100的心电信号共包括六个胸导联信号以及四个肢体导联信号，分别为第一胸导联信号V1、第二胸导联信号V2、第三胸导联信号V3、第四胸导联信号V4、第五胸导联信号V5、第六胸导联信号V6、左腿导联信号LL、左臂导联信号LA、右腿导联信号RL以及右臂导联信号RA，故第一输入端设置有多个分别与六个胸导联信号、左腿导联信号LL、左臂导联信号LA以及右臂导联信号RA对应连接，而右腿导联信号RL则通过右腿驱动低频模块与芯片U1电性连接，具体可参照图2、图3以及图7，芯片U1的输入端IN8P与第一胸导联信号V1连接，芯片U1的输入端IN4P与第二胸导联信号V2连接，芯片U1的输入端IN5P与第三胸导联信号V3连接，芯片U1的输入端IN6P与第四胸导联信号V4连接，芯片U1的输入端IN7P与第五胸导联信号V5连接，芯片U1的输入端IN1P与第六胸导联信号V6连接，芯片U1的输入端IN3P与左腿导联信号LL连接，芯片U1的输入端IN2P与左臂导联信号LA连接，芯片U1的输入端IN2P与左臂导联信号LA连接，芯片U1的输入端IN2N和输入端IN3同时与右臂导联信号RA连接，芯片U1的右腿驱动输入端RLDIN和右腿驱动输出端RLDOUT同时通过右腿驱动低频模块600与右腿导联信号RL连接。可以想到是，六个胸导联信号以及四个肢体导联信号是通过导联电极片采集相应的生物信号后，并经模数转换模块转换为相应的数字信号输入芯片U1中。

此外，芯片U1的右腿驱动反向输入端RLDINV与低功耗信号放大模块200的输出端连接，芯片U1的时钟信号接收端CLK与时钟信号模块300的输出端连接；而芯片U1的数据输出端DOUT和数据准备转态端DRDY输出处理后的心电信号数据，发送给上位机进行数据分析和统计，或存入存储器中进行数据保存。具体地，发送给上位机可以采用无线方式或有线方式，结合本领域技术人员常用的技术手段，将芯片U1处理后的心电信号进行发送即可。

在本实用新型的一些实施例中，芯片U1的型号为ADS1198或ADS1298。ADS1198或ADS1298集成了8路仪表放大单元、威尔逊网络单元，内部测试信号单元，导联脱落检测单元等ECG电路，且功耗低，可用于24为模拟前端的生物电位测量。有效地提高了心电信号处理的数据处理能力。参照图2，本实例中选用了型号为ADS1198的处理器作为芯片U1。而芯片U1的外围电路则可根据芯片U1的特性，采用相应的电路结构，具体可参照图2的电路结构。

参照图4，在本实用新型的一些实施例中，时钟信号模块300包括晶振芯片U3、电容C80以及电阻R18，芯片U3的输出端XOUT通过电阻R18与数据处理模块100电性连接，具体地，参见图2和图4，芯片U3的输出端XOUT与芯片U1的时钟信号接收端CLK相连接，芯片U3的电源端VCC与噪声滤波模块400电性连接，电容C80的一端与芯片U3的输出端XOUT电性连接，电容C80的另一端与芯片U3的接地端电性连接。利用晶振芯片U3，可向数据处理模块100提供稳定的时钟信号。其中，本实施例中的晶振芯片U3采用了频率为2.048MHZ的晶振。

参照图4，在本实用新型的一些实施例中，噪声滤波模块400包括电容C79、电容C6、电容C32以及磁珠L3，电容C79的一端接地，电容C79的另一端连接时钟信号模块300，具体地，电容C79的另一端与芯片U3的电源端VCC相连接，电容C6与电容C79并联，电容C32与磁珠L3串联后并联在电容C6的两端，且电容C32和磁珠L3之间的连接点连接数字电源DVDD。采用噪声滤波模块400，可对心电信号进行除噪、滤波和陷波，使心电信号保持稳定，避免受到干扰。

参照图5，在本实用新型的一些实施例中，低功耗信号放大模块200包括型号为SGM8541的芯片U2，芯片U2的输出端OUT及放大器负输入端-IN同时与屏蔽低频模块500电性连接；芯片U2的放大器正输入端+IN与数据处理模块100电性连接，具体地，参加图2和图5，芯片U2的放大器正输入端+IN与芯片U1的右腿驱动反向输入端RLDINV连接。采用型号为SGM8541的放大器，可有效地降低功耗并实现心电信号放大。低功耗信号放大模块200可将所采集的心电信号放大，并减低共模干扰，提高了心电信号数据接收的稳定性和可靠性。

参照图6，在本实用新型的一些实施例中，屏蔽低频模块500包括电阻R14、电阻R51、电容C64以及瞬态电压抑制二极管D3，电阻R14的一端连接屏蔽信号SHIELD，其中，屏蔽信号SHIELD可根据本领域技术人员常规技术手段，由相应的屏蔽电路提供；电阻R14的另一端通过电阻R51与低功耗信号放大模块200电性连接，具体地，参见图6和图5，阻R14的另一端通过电阻R51同时连接芯片U2的输出端OUT及放大器负输入端-IN；瞬态电压抑制二极管D3的一端连接电阻R14和电阻R51之间，瞬态电压抑制二极管D3的另一端接地，电容C64并联于瞬态电压抑制二极管D3的两端。

参照图7，在本实用新型的一些实施例中，右腿驱动低频模块600包括电阻R21、电阻R22、电容C18、电容C19以及瞬态电压抑制二极管D11，电阻R21的一端连接右腿导联信号RL，电阻R21的另一端通过电阻R22和数据处理模块100电性连接，瞬态电压抑制二极管D11的一端连接电阻R21和电阻R22之间，瞬态电压抑制二极管D11的另一端接地，电容C18并联于瞬态电压抑制二极管D11的两端，电容C19的一端连接在电阻R22和数据处理模块100之间，电容C19的另一端接地，具体地，参见图3和图7，芯片U1的右腿驱动输入端RLDIN和右腿驱动输出端RLDOUT同时连接在电容C19和电阻R22之间的连接点上。本实施例中，六个胸导联信号以及四个肢体导联信号所发出的电子信号十分微小，通常只有几个微伏(万分之一伏)。而由于人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，通过添加右腿驱动电路用来消除干扰噪声。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种心电信号处理系统，其特征在于，包括：

数据处理模块，设置有用于接收心电信号的第一输入端；

低功耗信号放大模块，与所述数据处理模块电性连接，用于放大心电信号；

时钟信号模块，与所述数据处理模块电性连接，用于向所述数据处理模块提供时钟信号；

噪声滤波模块，与所述时钟信号模块电性连接，用于给心电信号除噪滤波。

2.根据权利要求1所述的心电信号处理系统，其特征在于：还包括屏蔽低频模块，所述屏蔽低频模块与所述低功耗信号放大模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的心电信号处理系统，其特征在于：所述低功耗信号放大模块包括型号为SGM8541的芯片U2，所述芯片U2的输出端OUT及放大器负输入端-IN同时与所述屏蔽低频模块电性连接；所述芯片U2的放大器正输入端+IN与所述数据处理模块电性连接。

4.根据权利要求2所述的心电信号处理系统，其特征在于：所述屏蔽低频模块包括电阻R14、电阻R51、电容C64以及瞬态电压抑制二极管D3，所述电阻R14的一端连接屏蔽信号SHIELD，所述电阻R14的另一端通过所述电阻R51与所述低功耗信号放大模块电性连接，所述瞬态电压抑制二极管D3的一端连接所述电阻R14和所述电阻R51之间，所述瞬态电压抑制二极管D3的另一端接地，所述电容C64并联于所述瞬态电压抑制二极管D3的两端。

5.根据权利要求1所述的心电信号处理系统，其特征在于：还包括右腿驱动低频模块，所述右腿驱动低频模块与数据处理模块电性连接。

6.根据权利要求5所述的心电信号处理系统，其特征在于：所述右腿驱动低频模块包括电阻R21、电阻R22、电容C18、电容C19以及瞬态电压抑制二极管D11，所述电阻R21的一端连接右腿导联信号RL，所述电阻R21的另一端通过所述电阻R22和所述数据处理模块电性连接，所述瞬态电压抑制二极管D11的一端连接所述电阻R21和所述电阻R22之间，所述瞬态电压抑制二极管D11的另一端接地，所述电容C18并联于所述瞬态电压抑制二极管D11的两端，所述电容C19的一端连接在所述电阻R22和所述数据处理模块之间，所述电容C19的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的心电信号处理系统，其特征在于：所述数据处理模块包括芯片U1，所述芯片U1分别与所述低功耗信号放大模块和所述时钟信号模块电性连接。

8.根据权利要求1所述的心电信号处理系统，其特征在于：所述时钟信号模块包括晶振芯片U3、电容C80以及电阻R18，所述芯片U3的输出端XOUT通过所述电阻R18与所述数据处理模块电性连接，所述芯片U3的电源端VCC与所述噪声滤波模块电性连接，所述电容C80的一端与所述芯片U3的所述输出端XOUT电性连接，所述电容C80的另一端与所述芯片U3的接地端电性连接。

9.根据权利要求1所述的心电信号处理系统，其特征在于：所述噪声滤波模块包括电容C79、电容C6、电容C32以及磁珠L3，所述电容C79的一端接地，所述电容C79的另一端连接所述时钟信号模块，所述电容C6与所述电容C79并联，所述电容C32与所述磁珠L3串联后并联在所述电容C6的两端，且所述电容C32和所述磁珠L3之间的连接点连接数字电源DVDD。

10.一种心电仪，其特征在于：包括根据权利要求1至9中任一项所述的心电信号处理系统。

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