[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

本發明公開了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，通過耦合心電電極不與皮膚直接接觸，通過與皮膚之間形成間隙電容耦合心電信號，利用信號處理單元根據接收到的信號得到共模干擾信號，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，采用基于電容耦合電極的采集方式，能夠實現多導聯心電信號的長期采集，在使用過程中不需要導電膠的輔助，本發明結構簡單，采集信號準確。雙層PCB板為圓形PCB板，耦合電極外圈設有與耦合電極間隔設置的同心屏蔽環，能夠與皮膚之間形成間隙電容耦合心電信號，不需要貼設皮膚。

技術領域

本發明屬于心電采集系統，具體涉及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。

背景技術

隨著我國社會人口老齡化程度的不斷加重，心血管疾病流行愈趨明顯，快節奏高強度大壓力的都市生活也使得心血管疾病發病呈年輕態勢。目前心血管病現有患病人數2.9億，約占全國人口的20％，而心血管病的死亡率仍居首位，遠高于腫瘤及其他疾病，并且死亡率仍在不斷增長。

臨床上對患有心血管疾病的病人大多都會采用心電圖(ECG)監測來檢測具體病由與發病程度。心電電極是心電采集設備的重要組成部分，按照原理可以分為濕式電極、干式電極兩類。目前各大醫療單位采用的大多都是濕式AgCl電極，在使用過程中為了減少接觸電阻往往需要配合導電膠使用，存在準備復雜、刺激皮膚、長期監測過程中易脫落等諸多缺點。為了適應未來健康監護、康復診療的醫療新需求，干式電極得到了人們的關注。干式電極主要采用阻抗式干式電極，其直接將金屬電極與皮膚接觸傳遞信號，目前信號提取僅僅停留在單通道的采集形式，存在信噪比較大、易受干擾的缺點，并且信號處理精度低；而且設備結構比較大，攜帶不方便，并且無法有效實現長時間的監測。

發明內容

本發明的目的在于提供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，以克服現有技術的不足。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于電容耦合電極的便攜式多導聯心電采集系統，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板以及設置于兩個PCB板之間的耦合電極，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。

進一步的，雙層PCB板為圓形PCB板，耦合電極外圈設有與耦合電極間隔設置的同心屏蔽環。

進一步的，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，兩級放大電路包括一級儀表運放和二級通用運放，一級儀表運放和二級通用運放之間連接有電平變換電路。

進一步的，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，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，電容C01的另一端連接耦合電極；

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；