新型家用心电图机.pdf

本发明公开了一种新型家用心电图机，采用集成高分辨率∑－Δ型模数转换器的微处理器芯片，结合带有共模驱动的并联差动放大器和具有高共模抑制比的差动输入∑－Δ型模数转换器形成简单、不需调试的具有高共模抑制比的高性能、低成本心电信号检测电路。并利用集成了高分辨率∑－Δ型模数转换器、数模转换器、通信接口和大量通用I/O口的高集成度微处理器对采集的心电信号进行处理和分析，充分利用微处理器集成的上述外设形成多功能通信接口，可以以液晶显示器、打印机、电话、调制解调器、PC机和普通心电图机等方式输出、显示心电图，方便用户随时随地测量和观察心电信号以及传输心电图给医生或医院。本发明结构简单、不需调试、性能优异和工艺性极好、心电图输出方式多、成本低。

1、  一种新型家用心电图机，其特征在于，它包括通过导线依次连接的用于采集生物电信号的电极、具有过压保护和简单滤波功能的输入保护电路、具有共模驱动的并联差动放大器、∑-Δ型模数转换器、微处理器CPU和键盘，所述微处理器CPU还连接有液晶显示器；所述电极与所述并联差动放大器之间连接有右腿驱动电路，右腿驱动电路从并联差动放大器中提取共模信号反相放大后驱动公共电极；所述∑-Δ型模数转换器用于把模拟的生物电信号转换成高分辨率的数字信号。

2、  根据权利要求1所述的一种生物电检测电路，其特征在于，所述右腿驱动电路由运算放大器A4、电阻R5、R6以及电容C3构成，用于将所述并联差动放大器的共模信号反相驱动公共电极，以进一步抑制共模信号。

3、  根据权利要求1所述的一种生物电检测电路，其特征在于，所述并联差动放大器由运算放大器A1和A2构成，两个相同阻值的电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路，共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述右腿驱动电路。

4、  根据权利要求2所述的一种生物电检测电路，其特征在于，在所述并联差动放大器与所述∑-Δ型模数转换器之间连接有高通滤波器，高通滤波器由电容C1和C2、电阻R3和R4组成，用于抑制极化电压和基线漂移的干扰；所述并联差动放大器中共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述高通滤波器的电阻R3、R4的公共端。

5、  根据权利要求1所述的一种新型家用心电图机，其特征在于，所述微处理器CPU连接有大容量存储器。

6、  根据权利要求1所述的一种新型家用心电图机，其特征在于，所述微处理器CPU通过数模转换器连接有多功能接口，用以输出或传输心电信号。

7、  根据权利要求1所述的一种新型家用心电图机，其特征在于，所述微处理器CPU通过I/O接口连接有扬声器，作为提示、报警和声音耦合电话传输心电图信号。

新型家用心电图机
技术领域
本发明涉及医学仪器，尤其是一种应用于家庭的心电图机。
背景技术
心电检查在医学研究和临床诊断上具有重要的应用价值。由于心脏病的发作具有偶发性，特别是心脏病早期，捕捉到异常的心电信号对于诊断和治疗均有很大的意义，因而吸引了众多的学者和工程技术人员研究便于人们在家里自行检测的家用微型心电图机。如于占河设计的实用新型专利(便携式动态心脏报警器，专利号94245445.6)，沈建民设计的实用新型专利(便携式心电监测仪，专利号03210019.1)，白净等设计的实用新型专利(基于数字信号处理器的便携式心电监护仪，申请号02209381.8)，朱云辉设计的实用新型专利(家用心电监测仪，专利号02239896.1)，李刚等设计的实用新型专利(家用心电图机，申请号00120953.1)，杨振野设计的实用新型专利(家用心电图装置，专利号01215394.X)，张惠生设计的实用新型专利(微电脑心电监护仪，专利号00257745.3)，岳中贵等设计的实用新型专利(心电记录电话传输器，专利号00241611.5)，游景玉等设计的实用新型专利(微型智能心电监护器，专利号93216650.4)，金登男等设计的实用新型专利(家用电脑的心电人工智能监护装置，申请号02260439.1)，邹帆等设计的实用新型专利(动态心电监测仪，申请号93245458.5)，王湘生设计的实用新型专利(数字式心电监护器，专利号99242737.1)，王雪松设计的实用新型专利(一种数字式电话传输心脏健康扫描器，申请号02252598.X)，詹宜巨设计的实用新型专利(一种心电监护仪，专利号00238037.4)，顾菊康等设计的实用新型专利(移动电话/手机式心电监护装置，申请号03228640.6)。上述设计的共同缺陷是电路结构复杂、调试困难、工艺性差、输出方式单一、性价比低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、不需调试、新型家用心电图机。
为了解决上述技术问题是，本发明的新型家用心电图机包括通过导线依次连接的用于采集生物电信号的电极、具有过压保护和简单滤波功能的输入保护电路、具有共模驱动的并联差动放大器、∑-Δ型模数转换器、微处理器CPU和键盘，所述微处理器CPU还连接有液晶显示器；所述电极与所述并联差动放大器之间连接有右腿驱动电路，右腿驱动电路从并联差动放大器中提取共模信号反相放大后驱动公共电极；所述∑-Δ型模数转换器用于把模拟的生物电信号转换成高分辨率的数字信号，所述微处理器CPU控制∑-Δ型模数转换器进行模数转换、对心电信号进行处理、控制液晶显示器显示心电波形和多功能接口输出和传输心电信号等。
所述右腿驱动电路由运算放大器A4、电阻R5、R6以及电容C3构成，用于将所述并联差动放大器的共模信号反相驱动公共电极，以进一步抑制共模信号。
所述并联差动放大器由运算放大器A1和A2构成，两个相同阻值的电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路，共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述右腿驱动电路。在所述并联差动放大器与所述∑-Δ型模数转换器之间连接有高通滤波器，高通滤波器由电容C1和C2、电阻R3和R4组成，用于抑制极化电压和基线漂移的干扰；所述并联差动放大器中共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述高通滤波器的电阻R3、R4的公共端。
所述微处理器CPU连接有大容量存储器。
所述微处理器CPU通过数模转换器连接有多功能接口，用以输出或传输心电信号。
所述微处理器CPU通过I/O接口连接有扬声器，作为提示、报警和声音耦合电话传输心电图信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(一)本发明结构简单、性能优异、工艺性好，心电图输出方式多；(二)由于采用带有共模驱动的并联差动放大器和具有高共模抑制比的差动输入∑-Δ型模数转换器，电路简单、不需调试，具有高的共模抑制比；(三)充分利用微处理器集成的外设形成多功能通信接口，方便用户随时随地测量和观察心电信号以及传输心电图给医生或医院。
附图说明
图1为本发明新型家用心电图机的电路图。
附图标记：
1为电极               2为导联线           3为输入保护电路     4为并联差动放大
5为∑-Δ型模数转换器  6为液晶显示器(LCD)  7为微处理器(CPU)    8为数模转换器
9为多功能接口         10为右腿驱动电路    11为大容量存储器    12为键盘
13为I/O接口           14为扬声器
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
本发明新型家用心电图机的实施例一：
如图1所示，由电极1拾取人体心电信号，通过导联线到输入保护电路3，输入保护电路3防止静电高压和除颤高压损坏电路，具有共模驱动的并联差动放大器4将信号缓冲、放大后输入到∑-Δ型模数转换器5。
具有共模驱动的并联差动放大器4由运算放大器A1和A2构成并联差动放大器，有两个相同阻值的电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路，取出共模信号对差动高通滤波器(分别由C1和R3、C2和R4)的公共端进行驱动，可以有效地避免由于C1和R3对C2和R4之间难以避免的不对称所造成的共模变差模而引入的干扰。
∑-Δ型模数转换器5用于把模拟的生物电信号转换成高分辨率的数字信号，微处理器(CPU)7控制∑-Δ型模数转换器5的工作，同时对∑-Δ型模数转换器输出的数字信号进行频率补偿，以消除∑-Δ型模数转换器本身在通带内的不平坦。微处理器(CPU)7作为控制核心管理整个仪器的运行。
由运算放大器A4、R5和R6以及C3构成的右腿驱动电路10，将共模信号反相驱动公共电极，可以进一步抑制共模信号。
液晶显示器(LCD)6连接到微处理器(CPU)7，在微处理器(CPU)7的控制下显示心电波形和完成人机对话功能。
数模转换器8和I/O接口13的一起构成多功能接口9，具备模拟信号输出、打印机输出、计算机通信输出等多种输出模式，完成如下形式的心电图(信号)的输出或传输：
1.外接打印机，打印心电图；
2.外接模拟记录仪或普通心电图机，描记心电图；
3.通过RS232串口或USB向PC机或其它设备传输心电图；
4.通过调制解调器和INTERNET网络向医院传输心电图机；
5.通过公用电话网直接以PWM(脉宽调制)电信号方式传输心电图(信号)。
I/O接口13也可以通过扬声器14采用PWM(脉宽调制)语音方式通过电话传输心电信号。
扬声器14同时作为语音提示和报警用。
大容量存储器11采用FLASH存储器或其它非易失性存储器，如Atmel公司的AT25F2048、SST公司的SST25VF020等，用于保存心电信号。
键盘12用于控制和设置心电图机的工作。
微处理器(CPU)7采用集成高分辨率∑-Δ型模数转换器的微处理器芯片，如美国ADI公司的ADuC847、美国TI公司地MSC1212等器件。