基于无线网络的12导联便携心电仪系统研究

　　引言

　　人体心电信号是非常微弱的生理低频电信号，通常最大的幅值不超过4mV，信号频率在0.05一ZOOHz之间。心电信号的提取是通过安装在人体皮肤表面的电极来拾取的。由于电极和皮肤组织之间会发生极化现象，会对心电信号产生严重的干扰。加之人体是一个复杂的生命系统，存在各种各样的其他生理电信号对心电信号产生干扰。同时由于我们处在一个电磁包围的环境中，人体就像一根会移动的天线从而对心电信号产生50日z左右的干扰信号。由于存在种种干扰，必须做好前端数据采集的硬件软件设计才能保证传送到医疗中心的心电数据的可靠性。

　　便携心暄系统数据采集

　　图1中，L、R、厂分别是左手、右手、左腿驱动电极，Vl、V3、VS是3个胸电极，RF是右腿驱动电极。来自各电极的6路微弱信号经6个输入缓冲器缓冲放大后，送威尔逊网络及导联选择电路作导联选择，其切换信号由微处理器提供;右腿驱动的信号源取自威尔逊网络中心，经右腿驱动电路反向放大后，送右腿驱动电极RF，以中和人体上感应的共模干扰信号。导联选择控制将6个电极输入信号按要求切换为三组，每组含3种导联信号，同时送到3个前置放大器分别放大。电压放大器将来自前置放大器的3路导联信号进行电压放大，以适合周O转换的幅度要求。各电压增益受微处理器控制。微处理器的功能是:(1)对来自电压放大器的模拟信号进行周O转换，得到原始数据;(2)对原始数据进行分析，判断:导联电极是否脱落，并给予提示;电压放大器的增益是否合适，以便实时发出增益控制信号。

　　前端输入缓冲设计

　　由于信号本身存在较大的阻抗，为了能更好的驱动威尔逊网络必须设计输入缓冲。另一方面心电信号幅值在O一4mV之间。所以在缓冲运放的选择时必须要保证失调电压Vos不超过125pV。一路缓冲硬件设计如图2。

　　输入缓冲器的结构为电压跟随器，其作用是使人体与威尔逊网络高度隔离，图2所示为6路跟随器之一。一方面，极高的输入阻抗，克服了电极与皮肤接触电阻引起的信号衰减;另一方面，极低的输出阻抗，确保有效地驱动威尔逊网络工作。

　　D1、02组成双向限幅电路，对来自人

　　体的高压干扰实施限幅，防止因过度激励造成运放逆转而失效。

　　威尔逊网络与导联选择设计原理如图3所示。图中虚线框中的电阻构成威尔逊网络，R39、R4O、R41的公共连接端为威尔逊中心。05、06、07为多路电子开关，在导联切换信号的控制下，从威尔逊网络的有关节点取出3路导联信号。各电极在人体上的位置和接触状态存在差异，导联线的参数和威尔逊网络的元件值也存在离散性，故威尔逊网络的非中心节点上的干扰信号必然有幅度甚至相位差。这种差异将以差模方式传输到后续放大器被放大。而且，相对于心电有用信号而言，已不能忽视。为此威尔逊网络的干扰信号经09反相放大后送右腿驱动，对于干扰信号而言这是一种深度反馈，极大的抑制了人体感应的共模干扰。提高了前端信号采集的精度。