[發明專利]一種基于光電傳感的心電監測系統

有效

• 申請號: 201410121476.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103876729A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 劉華鋒;郭敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/0408
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于醫療設備技術領域，具體涉及一種基于光電傳感的心電監測系統。

背景技術

心電信息為人們全面了解人體心臟生理和病理狀態提供了重要的依據。在臨床，心電圖的記錄分析，對于日常健康檢查，心臟疾病的早期預防，以及疑難疾病的診治都提供重要幫助。

人體心電信號的主要頻率范圍為0.05～100Hz，幅度約為0～4mV，信號十分微弱。由于心電信號中通常混雜有其它生物電信號，加之體外以50Hz工頻干擾為主的電磁場的干擾，使得心電噪聲背景較強，測量條件比較復雜。為了不失真地檢出有臨床價值的干凈心電信號，往往要求心電數據采集系統具有高精度、高穩定性、高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲及強抗干擾能力等性能。

在心電測量裝置使用期間，為了不影響用戶從事正常的工作和生活，心電裝置需要微型化、便攜化、舒適化。傳統心電檢測裝置采用Ag-AgCl電極（中心部分的泡沫材料吸有電解液），這種電極要求很低的接觸阻抗，因而通常粘貼在人體特征部位。雖然Ag-AgCl電極在進行心電測量時具有信號性能較高的優點，但這種電極屬一次性使用的產品，不能重復使用難于實現對身處社區和家庭條件下的病人和老人的監護，因為在未發病時他們大多數情況是處于自由活動的狀態且電極內置電解液，引起皮膚過敏甚至潰爛，因此并不適用于長時間心電測量。

在人口老齡化與亞健康年輕化的大背景下，發展以社區與家庭為主的心臟健康監護是大勢所趨。研發新型非接觸式心電檢測裝置，是實現社區與家庭環境下心電信號長時間連續監護的途徑之一。近年來，基于容性耦合原理的非接觸式心電測量是新型心電測量技術研究的重要分支與研究熱點。公開號為CN102657524A的中國專利公開了一種非接觸式心電傳感器，該傳感器基于容性耦合原理，采用圓形雙面PCB板電極，一個面上設有三個區，三個區之間電絕緣，中心圓區為感應片，依次向外設有環形屏蔽區及環形地線區，另一個面上也設有三個區，中心圓為敷銅區，敷銅區中心設有包括前置運算放大器、前端濾波器的貼片焊接區，敷銅區外圍為環形地線區，感應片和相鄰環形屏蔽區共同所占的區域與另一個面上的敷銅區相對稱，兩個面上的環形地線區相對稱，前置運算放大器的輸出端分別與環形屏蔽區及敷銅區連接，前置運算放大器的地端分別與兩個面上的環形地線區連接，前置運算放大器的輸入連接感應片的輸出。雙面PCB板電極定位在圓形金屬屏蔽盒的敞口端，設有感應片的一面朝向敞口，設有敷銅區的一面朝向屏蔽盒內腔。

然而，該類非接觸心電傳感器應用的主要問題在于其對噪聲非常敏感。對此，不少研究人員提出了一系列的抑制噪聲的方法，在一定程度上提高了心電信號的檢測質量。但是這些方法對于不同的噪聲特性和頻譜特性，影響不一，特別是在較大的運動情況下，去噪效果難以滿足臨床需求。另外，通常的心電傳感器（粘貼式或非接觸式）都有一個電流回路并且有前置放大電路，有可能造成人體傷害，特別是在有些要求無電的環境中是不允許的。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種基于光電傳感的心電監測系統，既可以用于接觸性測量也可以用于非接觸性測量，抗干擾性能佳。

一種基于光電傳感的心電監測系統，包括：

光電傳感單元，用于采集人體的心電電壓并將該電壓信號轉化為光信號，進而將所述的光信號轉化為反映人體心電信息的心電信號；

信號處理單元，用于對所述的心電信號進行放大濾波以及信號處理；

顯示單元，用于對處理后的心電信號進行顯示。

所述的光電傳感單元包括：

激光器，用于發射激光，并將激光耦合至輸入光纖上；

心電采集電極，用于采集人體的心電電壓；

馬赫曾德干涉檢測模塊，基于所述的心電電壓對輸入光纖上的激光進行調制，并將調制后的激光耦合至輸出光纖上；

光接收器，用于將輸出光纖上的激光轉化為反映人體心電信息的心電信號。

所述的馬赫曾德干涉檢測模塊包括：

晶體基底；

薄膜電極組件，鍍于晶體基底外表面且通過導線與心電采集電極連接；

光導元件，嵌于晶體基底內部，其一端與輸入光纖連接，另一端與輸出光纖連接。

所述的光導元件由兩支并行的光波導組成，所述的輸入光纖在晶體基底入口處被分叉成所述的兩支并行的光波導，兩支光波導又重新在晶體基底出口處匯聚耦合且與輸出光纖連接。

所述的薄膜電極組件由三塊薄膜金電極組成，其中一塊薄膜金電極布置于兩支并行的光波導之間，另外兩塊薄膜金電極分別布置于兩支光波導外側。