[发明专利]数字式全隔离心电信号采集降噪装置及其方法

说明书

本发明涉及，具体涉及一种数字式全隔离心电信号采集降噪装置，包括：心电信号采集放大单元、数字信号处理单元、数字隔离光耦和数字输出电路；本发明还提供了一种数字式全隔离心电信号采集降噪方法。本发明的装置利用数字信号处理单元将心电信号转换为数字信号，配合价格低廉的数字隔离光耦传递数字信号，在保证高信噪比的条件下，降低了成本；本发明的装置数字信号处理单元具有IIR滤波模块，不仅有效的降低工频和高次谐波噪声，提高信噪比，同时降低装置功耗；本发明的装置对信号进行了隔离，保证装置的安全使用。

【技术领域】

本发明涉及医疗仪器制造领域，具体涉及一种数字式全隔离心电信号采集降噪装置及其方法，降低心电信号噪声。

【背景技术】

随着社会的发展、科技的进步、生活水平的不断提高，人们的健康观念及保护健康的方式和途径都发生了深刻的变化，为适应当前社会发展需要，将当代高新技术与临床医疗相结合，已成为当今世界医疗领域的研究热点。

心电图作为一种无创伤检查手段，对心脏肥大、心肌梗塞及梗塞部位具有诊断价值，对心肌炎、心包炎等心脏疾病以及药物等引起的心脏病变具有辅助诊断意义，心电信号是心脏疾病临床评价的主要指标。心电信号一般比较微弱，频率为0.05～100赫兹，幅度一般从几百微伏到几毫伏，因此心电信号在采集的过程中极易受到内、外环境的干扰，主要的干扰不仅包括50赫兹的工频干扰，还包括提前生物电信号，如肌肉电信号、脉搏信号等。因此，对心电信号采集并消除噪声成为心电信号处理中亟待解决的问题。

现有技术中心电信号降噪主要采用以下三种方式：第一，传统模拟滤波电路：模拟前端采用传统仪表放大电路，放大后使用双T型滤波电路和工频滤波电路进行降噪处理，并用右腿驱动电路提高共模抑制比；第二，具有模拟隔离放大器的心电信号采集电路，如现有技术CN2703498利用模拟光耦元件隔离数据传送端与电源（包括模拟电源和数字电源），现有技术CN102485169A利用模拟光耦元件隔离模数两端；第三，数字滤波器：利用有限长单位冲击响应（Finite Impulse Response，FIR）滤波器进行心电信号降噪处理。上述第一种现有技术中传统采集电路、模拟滤波器使用的模拟电子元件精度有限，导致所采集的心电信号质量不佳；上述第二种现有技术中的模拟光耦元件成本较高；上述第三种现有技术中FIR滤波器的陷波带宽较宽，表征信号所需的参数较多，计算复杂。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种数字式全隔离心电信号采集降噪装置及方法，提高信噪比，降低成本，同时实现低功耗。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

一种数字式全隔离心电信号采集降噪装置，包括：心电信号采集放大单元、数字信号处理单元、数字隔离光耦和数字输出电路，所述数字信号处理单元中嵌入模数转换模块、低通滤波模块及IIR滤波模块，心电信号被所述心电信号采集放大单元采集、放大后输出至所述数字信号处理单元，经由所述数字信号处理单元依次进行模数转换、低通滤波和IIR滤波处理后转换为数字信号，数字信号由所述数字信号处理单元的串行通信接口输出到所述数字隔离光耦，所述数字隔离光耦对数字信号进行隔离后输出至所述数字输出电路，所述数字输出电路输出降噪后的数字信号。

优选地，所述心电信号采集放大单元包括心电信号采集电极和心电信号放大电路。

优选地，所述心电信号放大电路为三级运算放大电路，包括依次连接的第一级运算放大电路、第二级运算放大电路及第三级运算放大电路，其中，所述第一级运算放大电路为双通道运算放大器，所述第二级运算放大电路为仪表放大器，所述第三级运算放大电路为电平抬升电路。

优选地，所述心电信号采集放大单元还包括用于提高共模抑制比的右腿驱动电路，所述右腿驱动电路的输入端输入用于克服人体承载的共模干扰信号，所述右腿驱动电路的输出端将信号反馈至所述心电信号采集电极的导联部。

优选地，所述装置还包括为所述数字式全隔离心电信号采集降噪装置供电的直流电源，所述直流电源为隔离电源。