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1、(10)申请公布号 CN 103156595 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103156595 A *CN103156595A* (21)申请号 201110412869.3 (22)申请日 2011.12.08 A61B 5/0402(2006.01) A61N 1/37(2006.01) (71)申请人 张丽 地址 441300 湖北省随州市中医院门诊大楼 财务科 (72)发明人 张丽 (54) 发明名称 一种心电起搏信号的检测与抑制电路 (57) 摘要 一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 包括 心电信号与起搏信号源、 滤波电路、 隔直电容、 心 电信号输出端、 起搏。
2、信号检测电路、 电信号处理器 和起搏信号抑制开关电路。该发明可以用一个电 路模块实现心电起搏信号的检测显示及抑制功 能， 精简了设备的电路规模， 减少了成本， 同时也 使得起搏信号的抑制效果更好。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103156595 A CN 103156595 A *CN103156595A* 1/1 页 2 1. 一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 包括心电信号与起搏信号源 (1)、 起搏信号 检测电路 (5)。
3、 和心电信号处理器 (11)， 所述心电信号与起搏信号源 (1) 的输出端分别与起 搏信号检测电路 (5) 和滤波电路 (2) 的输入端相连接， 所述滤波电路 (2) 的输出端连接隔 直电容(3)的信号输入端， 隔直电容(3)的信号输出端连接心电信号滤波、 放大电路(4)， 所 述起搏信号检测电路(5)的输出端与心电信号处理器(11)的输入端相连接， 所述心电信号 处理器 (11) 的输出端与起搏信号抑制开关电路 (12) 的输入端相连接， 起搏信号抑制开关 电路 (12) 的输出端与隔直电容 (3) 的信号输入端相连接， 其特征在于 ： 所述起搏信号检测 电路 (5) 包括高阻抗信号隔离电路。
4、 (6)、 起搏信号微分电路 (7)、 绝对值电路 (8)、 起搏信号 整形电路 (9) 和起搏信号放大整形电路 (10)， 所述高阻抗信号隔离电路 (6) 的输入端与心 电信号与起搏信号源 (1) 的输出端相连， 高阻抗信号隔离电路 (6) 的输出端与起搏信号微 分电路 (7) 的输入端相连接， 所述起搏信号微分电路 (7) 的输出端与绝对值电路 (8) 的输 入端相连接， 所述绝对值电路 (8) 的输出端分别与起搏信号整形电路 (9) 和起搏信号放大 整形电路(10)的输入端相连接， 所述起搏信号整形电路(9)和起搏信号放大整形电路(10) 的输出端与心电信号处理器 (11) 的输入端相连。
5、接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 其特征在于 ： 所述高 阻抗信号隔离电路 (6) 为同相放大器电路。 3. 根据权利要求 1 所述的一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 其特征在于 ： 所述起 搏信号微分电路 (7) 为两级微分电路。 4. 根据权利要求 1 所述的一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 其特征在于 ： 所述起 搏信号整形电路 (9) 包括一个电压比较器电路和一个信号整形电路， 所述电压比较器电路 的输出端与信号整形电路的输入端相连接。 5. 根据权利要求 1 所述的一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 其特征在于 ： 所述起 搏信号放大整形电路。
6、 (10) 包括一个具有增益放大功能的带通滤波器电路、 一个电压比较 器电路和一个信号整形电路， 所述具有增益放大功能的带通滤波器电路的输出端与电压比 较器的输入端相连接， 所述电压比较器的输出端与信号整形电路的输入端相连接。 6. 根据权利要求 1 所述的一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 其特征在于 ： 所述起 搏信号抑制开关电路 (12) 包括一个组合开关集成电路， 所述组合开关集成电路的输出端 与隔直电容 (3) 的信号输入端相连接。 权 利 要 求 书 CN 103156595 A 2 1/4 页 3 一种心电起搏信号的检测与抑制电路 技术领域 0001 本发明涉及医疗诊断用的测量或。
7、监护设备， 尤其涉及心电测量及监护设备中心电 起搏信号的检测与抑制电路。 背景技术 0002 起搏器是用来产生周期性电脉冲的电刺激器。这些脉冲信号被加到置于心脏表 面、 心肌内或心腔里的电极上， 从而将刺激传递到心脏， 引起心脏的收缩， 最终使心脏恢复 自行按正常心率工作的功能。因此， 所述起搏器在治疗心脏传导阻滞问题上有很大作用。 0003 装有心脏起搏器的病人在使用心电监护仪时， 由于有起搏信号参杂在正常心电信 号中， 且起搏信号的信号强度远大于正常心电信号强度， 原有心电检测电路中的滤波电路 远不能达到抑制起搏信号， 使得起搏信号严重影响心电监护仪显示的心电波形， 医护人员 无法有效得知。
8、被监护病人目前的状态。 0004 中国专利授权公告号CN 1923312B， 授权公告日为2010年9月29日的发明专利公 开了滤除起搏信号的心电处理电路及其方法， 其电路包括缓冲电路、 放大电路、 高通滤波电 路、 起搏脉冲检测电路和选通开关， 该发明虽然能够较好的将心电信号中的起搏信号检测 出并滤除掉， 但无法在一个电路中实现起搏信号滤除的同时将起搏信号显示出来， 同时由 于其电路部件太过简单， 其滤波效果也有待提高。 发明内容 0005 本发明的目的是克服现有心电起搏信号的检测与抑制电路功能单一、 滤波效果差 的缺点和不足， 提供一种滤波效果好、 功能多的心电起搏信号的检测与抑制电路。 。
9、0006 为实现以上目的， 本发明的技术解决方案是 ： 一种心电起搏信号的检测与抑制电 路， 包括心电信号与起搏信号源、 起搏信号检测电路和心电信号处理器， 所述心电信号与起 搏信号源的输出端分别与起搏信号检测电路和滤波电路的输入端相连接， 所述滤波电路的 输出端连接隔直电容的信号输入端， 隔直电容的信号输入端连接心电信号输出端， 所述起 搏信号检测电路的输出端与心电信号处理器的输入端相连接， 所述心电信号处理器的输出 端与起搏信号抑制开关电路的输入端相连接， 起搏信号抑制开关电路的输出端与隔直电容 的信号输入端相连接， 所述起搏信号检测电路包括高阻抗信号隔离电路、 起搏信号微分电 路、 绝对。
10、值电路、 起搏信号整形电路和起搏信号放大整形电路， 所述高阻抗信号隔离电路的 输入端与心电信号与起搏信号源的输出端相连， 高阻抗信号隔离电路的输出端与起搏信号 微分电路的输入端相连接， 所述起搏信号微分电路的输出端与绝对值电路的输入端相连 接， 所述绝对值电路的输出端分别与起搏信号整形电路和起搏信号放大整形电路的输入端 相连接， 所述起搏信号整形电路和起搏信号放大整形电路的输出端与心电信号处理器的输 入端相连接。 0007 所述高阻抗信号隔离电路为同相放大器电路。 0008 所述起搏信号微分电路为两级微分电路。 说 明 书 CN 103156595 A 3 2/4 页 4 0009 所述起搏信。
11、号整形电路包括一个电压比较器电路和一个信号整形电路， 所述电压 比较器电路的输出端与信号整形电路的输入端相连接。 0010 所述起搏信号放大整形电路包括一个具有增益放大功能的带通滤波器电路、 一个 电压比较器电路和一个信号整形电路， 所述具有增益放大功能的带通滤波器电路的输出端 与电压比较器的输入端相连接， 所述电压比较器的输出端与信号整形电路的输入端相连 接。 0011 所述起搏信号抑制开关电路包括一个组合开关集成电路， 所述组合开关集成电路 的输出端与隔直电容偏向滤波电路的一端相连接。 0012 与现有技术相比， 本发明的有益效果为 ： 0013 1、 本发明一种心电起搏信号的检测与抑制电。
12、路增加了起搏信号的检测显示功能， 使的能够只用一个电路模块就能够实现多种功能， 从而精简了整个设备的电路规模， 节省 了成本。 0014 2、 本发明一种心电起搏信号的检测与抑制电路采用了多个子电路对起搏信号进 行拾取、 处理及抑制， 使得起搏信号检测的准确率更高， 抑制效果也更好。 0015 3、 本发明一种心电起搏信号的检测与抑制电路用组合开关集成电路中的电子开 关将隔直电容信号输入端对地短路从而将起搏信号能量释放掉， 将隔直电容的两端都接 地， 使得隔直电容两端的电压为 0， 减少了电路杂波对心电信号的影响， 使得检测到的心电 信号更加准确 附图说明 0016 图 1 是本发明的整体方框。
13、图。 0017 图 2 是本发明中的高阻抗信号隔离电路的电路原理图。 0018 图 3 是本发明中的起搏信号微分电路的电路原理图。 0019 图 4 是本发明中的绝对值电路的电路原理图。 0020 图 5 是本发明中的起搏信号整形电路的电路原理图。 0021 图 6 是本发明中的起搏信号放大整形电路的电路原理图。 0022 图 7 是本发明中的心电信号处理器的电路原理图。 0023 图 8 是本发明中的起搏信号抑制开关电路的电路原理图。 0024 图中 ： 心电信号与起搏信号源 1， 滤波电路 2， 隔直电容 3， 心电信号滤波、 放大电路 4， 起搏信号检测电路5， 高阻抗信号隔离电路6， 。
14、起搏信号微分电路7， 绝对值电路8， 起搏信 号整形电路 9， 起搏信号放大整形电路 10， 心电信号处理器 11， 起搏信号抑制开关电路 12。 具体实施方式 0025 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 0026 参见图 1 图 8， 一种心电起搏信号的检测与抑制电路， 包括心电信号与起搏信号 源 1、 起搏信号检测电路 5 和心电信号处理器 11， 所述心电信号与起搏信号源 1 的输出端分 别与起搏信号检测电路 5 和滤波电路 2 的输入端相连接， 所述滤波电路 2 的输出端连接隔 直电容3的信号输入端， 隔直电容3的信号输出端连接心电信号滤波、 放大电路4， 所。
15、述起搏 信号检测电路 5 的输出端与心电信号处理器 11 的输入端相连接， 所述心电信号处理器 11 说 明 书 CN 103156595 A 4 3/4 页 5 的输出端与起搏信号抑制开关电路 12 的输入端相连接， 起搏信号抑制开关电路 12 的输出 端与隔直电容 3 的信号输入端相连接， 所述起搏信号检测电路 5 包括高阻抗信号隔离电路 6、 起搏信号微分电路7、 绝对值电路8、 起搏信号整形电路9和起搏信号放大整形电路10， 所 述高阻抗信号隔离电路 6 的输入端与心电信号与起搏信号源 1 的输出端相连， 高阻抗信号 隔离电路 6 的输出端与起搏信号微分电路 7 的输入端相连接， 所述。
16、起搏信号微分电路 7 的 输出端与绝对值电路 8 的输入端相连接， 所述绝对值电路 8 的输出端分别与起搏信号整形 电路 9 和起搏信号放大整形电路 10 的输入端相连接， 所述起搏信号整形电路 9 和起搏信号 放大整形电路 10 的输出端与心电信号处理器 11 的输入端相连接。 0027 本发明的原理为 ： 起搏信号检测电路 5 中的高阻抗信号隔离电路 6 起到信号隔离 的作用， 使得起搏信号检测电路 5 不会影响正常的心电信号。起搏信号与心电信号的区别 为信号的单位时间电压变化量 V/t 不同， 通过设置微分电路的相关参数， 使得起搏信 号能够通过微分电路， 而心电信号无法通过微分电路。 。
17、由于起搏信号有正负两种电平， 为了 便于后续电路的设计， 经过绝对值电路 8， 将提取出的起搏信号全部转变为正电平。由于当 起搏信号幅度较低时， 并不会对心电波形产生影响， 只有当幅度大于某一阈值时， 才会影响 正常心电波的数据采集。所以将绝对值电路 8 输出的起搏信号分为两路。一路为起搏信号 整形电路 9， 一路为起搏信号放大整形电路 10。心电信号处理器 11 通过中断响应来自起搏 信号整形电路 9 和起搏信号放大整形电路 10 的信号指示， 当收到起搏检测信号时， 程序会 将起搏信号在心电波上的位置信息进行记录， 并将数据发送到上位机进行标识 ； 当收到的 是起搏抑制中断时， 程序则会控。
18、制起搏信号抑制开关电路 12， 对起搏信号进行抑制。 0028 实施例 1 ： 0029 参见图 2， 高阻抗信号隔离电路 6 主要由运算放大器 U54A、 电容 CU211、 电容 C212 组成， 运算放大器 U54A、 电容 CU211、 电容 C212 组成放大倍数为一倍的同相放大器， 利用它 的高输入阻抗， 起到信号隔离的作用。经过隔离后的信号进入起搏信号微分电路 7。 0030 参见图 3， 起搏信号微分电路 7 主要由运算放大器 U54B、 运算放大器 U34B、 电容 C188、 电阻R204、 电阻R118、 电容C174、 电容C169、 电阻R119、 电容C101、 电。
19、阻R120组成。 运 算放大器U54B、 运算放大器U34B、 电容C188、 电阻R204、 电阻R118、 电容C174、 电容C169、 电 阻 R119、 电容 C101、 电阻 R120 组成两级微分电路， 使用两级微分电路能够有效地提取起搏 信号， 滤除心电信号。经过滤除后的信号进入绝对值电路 8 0031 参见图 4， 绝对值电路 8 主要由电阻 R122、 电阻 R180、 电阻 R110、 二极管 D14、 二极 管D13、 运算放大器U35A、 运算放大器U35B组成， 因为起搏信号的范围为2mV700mV， 绝对值电路将 2mV 700mV 的信号变化为 +2mV +70。
20、0mV 信号。经过绝对值电路处理 过的起搏信号进入起搏信号整形电路 9 和起搏信号放大整形电路 10。 0032 参见图 5， 起搏信号整形电路 9 主要由 U2A、 电阻 R153、 电阻 R154、 电阻 R182、 电阻 R185、 门电路 UF20 组成， 经过绝对值电路处理过的起搏信号由运算放大器 U2A 的 2 号引脚 输入， 运算放大器 U2A、 电阻 R153、 电阻 R154、 电阻 R182、 电阻 R185 组成了一个电压比较器 电路， 其电压阀值由电阻 R153 与电阻 R154 的分压值决定。将起搏信号与电阻 R153 和电阻 R154的分压值进行比较， 当起搏信号大。
21、于电阻R153与电阻R154的分压值时， 比较起电路输 +5V出高电平到门电路UF20， 经过门电路UF20对电压比较器电路输出信号整形后送到心电 信号处理器 11 进行处理。 说 明 书 CN 103156595 A 5 4/4 页 6 0033 参见图 6， 起搏信号放大整形电路 10 主要由无源高通滤波电路 ( 电容 C98、 电阻 R121 组成 )、 同相电压放大电路 ( 电阻 R68、 电容 C92、 电阻 R181、 运算放大器 U3A 组成 )、 无 源低通滤波电路 ( 电阻 R175、 电容 C73 组成 )、 同相电压放大电路 ( 电阻 R179、 电阻 R178、 电容 。
22、C72、 运算放大器 U3B 组成 )、 无源低通滤波电路 ( 电容 C74、 电阻 R176 组成 )， 电压比 较器电路 ( 电阻 R184、 电阻 R183、 电压比较器 U2B、 电阻 R83、 电阻 R101 组成， 其电压阀值由 电阻 R184 与电阻 R183 的分压值决定 )， 门电路 (UF10 组成 )。其中， 无源高通滤波电路、 同 相电压放大电路、 无源低通滤波电路、 同相电压放大电路、 无源低通滤波电路组成了具有增 益放大功能的带通滤波器电路， 该电路的频率带宽仅覆盖起搏信号的频率带宽， 能够对较 小的起搏信号提取放大。 经过具有增益放大功能的带通滤波器电路滤波后的起。
23、搏信号进入 电压比较器电路与设定的分压值进行比较。当起搏信号大于电阻 R184 和电阻 R183 的分压 值时， 比较器电路输出高电平到门电路 UF10， 经 UF10 整形送到心电信号处理器 11 进行处 理。 0034 参见图 7， 由起搏信号整形电路 9 和起搏信号放大整形电路 10 送来的信号分别进 入心电信号处理器 11。触发心电信号处理器 11 相应的中断处理程序。其工作流程为 ： 当 心电信号处理器 11 收到起搏信号放大整形电路 10 送来的信号时， 心电信号处理器 11 向起 搏信号抑制开关电路 12 送达 PACED 抑制信号 ； 当心电信号处理器 11 收到起搏信号整形电。
24、 路 9 送来的信号时， 心电信号处理器 11 送达屏幕 PACED 显示标记信号。 0035 参见图 8， 起搏信号抑制开关电路 12 主要由组合开关集成电路 U11、 电阻 R166、 电 阻R106、 门电路UF26组成。 心电信号处理器11将收到的起搏抑制信号处理后， 控制起搏信 号抑制开关电路 12 中的组合开关集成电路 U11 动作， 组合开关集成电路 U11 的输出端与隔 直电容 C20 的信号输入端相连接， 组合开关集成电路 U11 动作后直接将心电信号通路上的 隔直电容 C20 的信号输入端对地短路， 使起搏信号能量对地释放， 从而起到信号抑制的作 用。 说 明 书 CN 1。
25、03156595 A 6 1/8 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 7 2/8 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 8 3/8 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 9 4/8 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 10 5/8 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 11 6/8 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 12 7/8 页 13 图 7 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 13 8/8 页 14 图 8 说 明 书 附 图 CN 103156595 A 14 。