一种简易的心电过采样系统

　　1引言

　　自从荷兰医生Willam Enthoven首次较准确的记录了人的心电图以来,心电采集已发展成一项成熟的技术。心电信号能够反映心脏的生理或病理情况,通过对它的检测分析,可以及早发现、诊断心脏疾病,因而被广泛应用于临床。为了探测心脏不同部位或不同状态下的电生理情况,心电检测又可以具体划分为:常规心电图、心电体表电位图、高频心电图、心室晚电位和体表希氏束电图等。它们所针对的检测对象都具有幅度微弱的特点,但同时又分布于不同的低频区域。传统的心电检测系统大都根据不同的检测对象设计特定的采集电路,包括前置放大、极化电压滤波、主放大和低通滤波等。其缺点是特定的心电检测系统只能适用于特定的检测对象,系统缺乏灵活性,模拟信号调理部分较复杂,不方便调试。NI公司出品的DAQ数据采集卡和Labview图形编程软件为数据采集和处理提供了灵活的解决方案。DAQ数据采集卡能够高速准确的采集信号;而在Labview中,可以方便地对采集到的信号进行各种数字信号处理和分析。将DAQ数据采集卡和Labview结合到心电采集领域的工作有很多,但基本都是着重于对心电信号的分析处理。

　　为了解决前面提出的问题,对模拟信号调理电路进行了精简改进,并结合DAQ数据采集卡和Labview,开发一种简易而灵活的心电采集系统。

　　此外,过采样技术能够发挥高速A/D的优势,提高检测信号的信噪比,文献对将该技术应用于生物电采集中进行了较详细的论述。基于Labview实现过采样技术,并将其应用于简易心电采集系统中,能够提高信号的信噪比。下面进行具体的介绍。

　　2简易心电过采样系统描述

　　简易心电过采样系统由精简模拟信号调理、DAQ数据高速采集和Labview数据处理三个部分组成,如图1所示。精简模拟信号调理部分的作用是将电极检测到的心电信号简单地调理成具有一定幅度的模拟信号;通过DAQ数据采集卡的高速采样,该模拟信号转化为数字信号;在Labview中,对数字信号进行过采样和进一步的处理和分析,并进行最终的显示和存储。下面分模块进行具体介绍。

　　3精简模拟信号调理电路设计

　　3.1精简模拟信号调理电路结构

　　模拟信号调理电路包含了从电极到DAQ的A/D输入之间的部分,是保证信号质量的关键所在。为尽量减少系统中的模拟成分、便于调试,文献提出了一种简化策略。这里更进一步,将RC低通滤波也去除。理由是DAQ可以以单通道250KHz的高采样率进行数据采集,而人体心电信号的大部分有效成分集中于100Hz以内,属于低频信号,并且在仪表放大器之前的保护电路中已经含有了抑制高频噪声的滤波电路。结果显示,这样的设计取得了很好的检测效果。电路如图2所示,其中含有右腿驱动电路。仪表放大器AD620的放大倍数设定为13倍。