[發明專利]一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統及方法

在審

• 申請號: 202110593873.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113180676A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李江濤;徐崢一;汪毅峰;鄭昕雷;田星辰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/277
• 分類號: A61B5/277;A61B5/282;A61B5/273;A61B5/302;A61B5/308;A61B5/332;A61B5/321
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，包括耦合心電單元、信號處理單元、右腿驅動單元、A/D轉換單元和傳輸單元，耦合心電電極包括兩個平行設置的PCB板(1)以及設置于兩個PCB板(1)之間的耦合電極(3)，其中一層PCB板的一側設有兩級放大電路，兩級放大電路的輸出端連接信號處理單元，信號處理單元根據接收到的信號得到共模干擾信號，將接收到的信號與參考電極信號對比得到胸導聯心電信號，并將對比后的信號通過A/D轉換單元轉換經傳輸單元輸出，右腿驅動單元連接于信號處理單元，用于將信號處理單元引出的共模干擾信號疊加并經反相放大電路通過電極反饋至人體。

2.根據權利要求1所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，雙層PCB板(1)為圓形PCB板，耦合電極(3)外圈設有與耦合電極(3)間隔設置的同心屏蔽環(2)。

3.根據權利要求1所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，設有兩級放大電路的一層PCB板上設有絕緣阻焊層和頂層敷銅(4)，兩級放大電路包括一級儀表運放(5)和二級通用運放(6)，一級儀表運放(5)和二級通用運放(6)之間連接有電平變換電路。

4.根據權利要求3所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，一級儀表運放5包括一級儀表運算放大器A01、電阻R01、電容C01和二極管R_bias，一級儀表運算放大器A01的反向輸入端連接電阻R01的一端，電阻R01的另一端連接同心屏蔽環(2)，一級儀表運算放大器A01的同向輸入端連接電容C01的一端和二極管R_bias的負極，二極管R_bias的正極連接頂層敷銅(4)，電容C01的另一端連接耦合電極(3)；

電平變換電路包括電容C02和電阻R02，電容C02的一端連接一級儀表運算放大器A01的反向輸入端和一級儀表運算放大器A01的輸出端；電阻R02的一端連接電容C02的另一端，電阻R02的另一端接地；

二級通用運放(6)包括二級通用運算放大器A02和電阻R04，電阻R04的一端連接二級通用運算放大器A02的輸出端；二級通用運算放大器A02的同相輸入端連接電阻R02的一端和電容C02的另一端，二級通用運算放大器A02的反向輸入端連接電阻R04的另一端；電阻R04的另一端為信號輸出端。

5.根據權利要求1所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，信號處理單元包括差分電路和三級濾波電路，差分電路的輸入端連接耦合心電單元，用于將通道耦合心電單元采集的電容耦合心電信號與參考電極的心電信號進行單位增益的差分，同時引出道耦合心電單元的共模干擾，三級濾波電路用于對差分后的信號進行濾波得到胸導聯心電信號。

6.根據權利要求5所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，右腿驅動單元將信號處理單元中所有通道上差分電路引出的共模干擾信號疊加并經反相放大電路通過電極反饋至人體。

7.根據權利要求1所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，還包括心電采集背心(7)，心電采集背心(7)采用彈力結構，心電采集背心(7)外圈設有松緊帶(8)，松緊帶(8)與心電采集背心(7)之間用于放置胸導聯耦合心電單元。

8.根據權利要求1所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，A/D轉換單元為多通道同步數據采集電路，A/D轉換單元連接多路并聯的耦合心電單元和信號處理單元。

9.根據權利要求8所述的一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，其特征在于，A/D轉換單元與每組耦合心電單元和信號處理單元組成的通道之間設置有一個采樣保持器。

10.一種基于權利要求1所述多導聯心電采集系統的多導聯心電采集方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，將耦合心電單元穿戴式附著于人體外側；

S2，通電后利用耦合心電單元采集耦合心電信號傳輸至信號處理單元，利用信號處理單元根據接收到的信號得到共模干擾信號，將接收到的信號與參考電極信號對比得到胸導聯心電信號，并將對比后的信號通過A/D轉換單元轉換經傳輸單元輸出，同時通過右腿驅動單元將信號處理單元引出的共模干擾信號疊加并經反相放大電路通過電極反饋至人體形成反饋。