[发明专利]用于心电信号QRS波检测的对数域模拟小波变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种心电信号QRS波的检测装置，特别是一种用于心电信号QRS波检测的对数域模拟小波变换电路。

背景技术

心电信号的自动分析与处理是一直是生物医学工程领域中的重要研究课题之一。以植入式人工心脏起搏器为代表的微型医疗装置是现代心脏病治疗的重要医学设备，它通过对由导管电极获取的心电信号(ECG)进行分析与检测，采取正确动作，给患者心脏施加合适电脉冲刺激。随着超大规模集成电路及现代信号处理技术的广泛应用，起搏器的功能在不断完善，正朝着长寿命、微型化、高可靠性、智能化等方向发展。提高起搏器的心电信号分析能力对改善其自适应性十分重要，QRS复合波检测是心电信号分析中的关键问题，只有QRS波确定以后才能实现P波、T波的检测。心电信号具有较强的随机性和背景噪声，属于非线性、非平稳的微弱信号。被誉为“数学显微镜”的小波变换因具有在时频两域表征信号局部特征的能力而成为QRS波检测强有力工具，在这方面，各种小波分析算法已成功地应用于心电信号的分析。然而，传统的基于小波变换的QRS波检测方法都是在微机或数字信号处理器上用软件方式实现的，由于小波变换运算量大而难以实时实现，对获取的心电信号进行小波变换需要A/D与D/A处理，以微处理器微核心的数字化QRS波的检测系统功耗高，设备体积均庞大，这限制了基于小波技术的QRS检测方法在心脏起搏器之类的植入式微型医疗设备中的应用。

发明内容

为了解决现有心电信号QRS波检测装置存在的技术问题，本发明提供一种用于心电信号QRS波检测的对数域模拟小波变换电路，本发明具有低电压、低功耗、宽动态范围与工作频率、便于单片集成等特点，能在低功耗的条件下，实时实现心电信号的连续小波变换，以克服现有小波变换QRS波检测技术无法应用于植入式人工心脏起搏器中的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括差分输入电流信号形成电路及电流镜电路、4个并联的对数域差分电压滤波电路、4个对数差分压缩电路、4个指数差分扩展电路，每个对数域差分电压滤波电路的输入端经对数差分压缩电路与差分输入电流信号形成电路及电流镜电路相连，每个对数域差分电压滤波电路的输出端分别与指数差分扩展电路的输入端相连。

上述的用于心电信号QRS波检测的对数域模拟小波变换电路中，所述的对数域差分电压滤波电路主要6个平衡式对数域积分器和4个多输入平衡式对数域积分器组成，一个平衡式对数域积分器及4个多输入平衡式对数域积分器依次串接，其中平衡式对数域积分器的输入端分别与4个多输入平衡对数域积分器同极性输入端并接后再接到末端多输入平衡式对数域积分器的输出端构成对数域差分电压滤波电路的输出端，5个平衡式对数域积分器的同极输入端并联构成对数域差分电压滤波电路的输入端，其输出端分别接到5个串联对数域积分器的输出端。

上述的用于心电信号QRS波检测的对数域模拟小波变换电路中，所述4个并联的对数域差分电压滤波器的传输函数分别是：