便携式心跳速率监视仪的电路实现及P波的分离方案

　　目前市场上看到的许多心脏跳动速率监视仪均能显示心跳脉冲速率，但价格都较贵.本文介绍r一种价廉的便携式心率监视装置，它不仅具有与市场上的监视产品相差无几的功效，而且还可带有与陀机相连的接口卡，可以把心跳节奏波形存储起来以备日后进行分析.在心电信号的分析中，P波的测量对于心脏特定病因的诊断具有重要意义.然而，分离P波较之R波困难的多，文中给出一种分离P波的简单方案.

　　一、监视系统的组成及作用

　　整个系统由信号拾取与放大电路、信号滤波及整形电路、测试信号及时钟发生器、频率/电压转换器、译码显示电路和PC机接口等五部分组成.系统框图见图1.采用压敏传感电极及差分放大器对心脏跳动进行压/电转换并对拾取的心电信号进行差分放大，抑制共模干扰噪声，提高抗干扰性能.信号滤波及整形电路对放大后的心电信号进行频率选择(除去无用频率)和对所选频率进行波形处理.处理后的信号经频率/电压转换器把心跳脉冲速率转换为相应的直流电压，此电压经译码驱动电路在液晶显示器上作数码显示.系统中的测试信号及时钟发生器用来产生标准校正信号和统一的时钟脉冲信号.此外，作为一种可选组件PC接口能够把心电信号转换为计算机可处理的数字数据，经与计算机存储的标准心电信号进行比较，其结果可供专业人员诊断病因.

　　二、系统电路实现及描述

　　本装置使用使用两个相同的微型压敏传感电极，均由圆形胶粘垫包裹.为了增加皮肤与电极表面之间的有效接触，在它们之间涂上导电胶或润滑剂。一个电极放置于左手侧胸腔上部;另一个置于下部.两个电极均与由三个LM324(Icl、I巴和Ic3)集成运算放大器及其外围元件构成的差分放大电路相，其中，一个电极又通过单刀双掷开关与由一个非稳态多谐振荡器(NE555)构成的测试信号发

　　IC3放大后的信号由①脚输出，经4.7林F电容祸合输人至电容器滤波集成芯片LMF10的④撤此芯片内含高阻开关电容器组件来实现低通、高通、带通、陷波及全通等多种功能选择.本装置中只利用其陷波和低通滤波两种功能.陷波器主要用于衰减59Hz交流电干扰，其它频率信号均以10倍因子得到放大.低通滤波器主要是使50Hz以下频率的信号通过，符合心电信号的低频特性.滤波器的信号频率模式通过一个由NE555集成芯片构成的sk日吃非稳态多谐振荡器来进行调节.LMF10的LPB端输出经滤波后的信号通过由Ics组成的可变增益放大器(10一5以B)进行放大.放大后的信号又经过两个串联二级管和一个1卜F电容器整流滤波后再馈送到比较器电路IC6，由于每次心跳信号都高于IC6②脚的输人参考电压4.5V，因而I肠的输出信号电平相应于侮次心跳都将变为高电平，同时此高电平又驱动发光二极管对心跳信号作光电指示.由于每位病人的心跳强度不伺，相应地拾取的心电信号脉冲幅度各不相同，因而使用一个单稳态芯片4538作为脉冲整形器对每位病人心跳脉冲幅度作等幅处理.固定脉宽由外接的IM电阻和100n电容决定.其输出相等幅度的脉冲输人到频率/电压转换器LNI2917①脚，使得脉冲速率转换成直流电压，此电压馈送到一个液晶显示驱动器LcD7126(数字表集成电路);经译码变成相应的数字输出格式去驱动一个3.5数位的液晶显示器.代表心跳脉冲的直流电压与7126参考端的IV参考电压比较产生lmv电压/数位增量的标准因子，7126内部包含一个时钟发生器(频率由内部计数器分频得到)以产生每2秒一个取样值的取样速率.为r观察心跳节奏波形和与标准的心电图波形比较，采用了一个咒机接口电路.ICS放大器输出的信号可通过一个光电隔离器件与一个带A/D变换的数据采集卡连接.获取的数据以ASCll码的格式储存在PC机存储器中，便于日后分析.