心电信号采集的模拟前端集成电路设计

基于SMIC 0.18μm 1P6M CMOS混合工艺设计了一种适用于心电信号采集的模拟前端集成电路,主要由前置放大器、带通滤波器、工频滤波器及后级放大器等组成。通过采用低噪声前置放大器技术,有效地改善了模拟前端集成电路的信噪特性;通过采用陷波器技术,有效地抑制了50 Hz工频干扰信号。模拟前端集成电路获得了43.44 d B的中频增益以及通带为0.095 6—107.3 Hz;在0.1 Hz与100 Hz频率处,模拟前端集成电路分别获得15.1μV/Hz与745 n V/Hz的等效输入噪声电压;在1.8 V电源电压条件下,模拟前端集成电路的静态功耗仅为912.5 n W。仿真结果表明,所设计的模拟前端集成电路适合于心电信号采集要求。

一种新的长时心电信号模拟方法

心电信号发生器在心电信号相关教学培训和心电医疗设备检测中有着广泛的应用。现有的心电信号发生器通常通过存储于设备内的实测心电信号或者用数学函数波形拟合发生心电信号波形,在逼真度和灵活度上各有缺陷。本研究试图研究一种能综合现有心电信号模拟方法优点的新的模拟方法,使心电信号发生器生成质量更高,更丰富的信号,拓展它的应用范围。通过将单周期心电信号模板库与RR间期模拟信号结合,本研究实现了种类丰富,逼真度高,可自由调节心率特性的心电信号的模拟。这种方法同时还具有运算量小和节省存储空间的特点。

傅里叶级数在心电信号模拟中的应用

为了解决心电医疗设备中波形校正,设备检修的问题.文中分析了心电信号模拟的方法,提出了运用傅里叶级数(Fourier Series)对心电信号Q、R、S、P、T波形,QRS、P-R、S-T间期进行模拟仿真.仿真结果表明:心电信号随时间呈现周期性变化,R波幅值最大,T、P、S、Q波幅值逐渐减小,模拟的心电信号可以调节幅度、间期、心率,产生各种病症的心电信号,有利于心电图机,便携式心电监护仪设备的检测与校准.

基于LabVIEW的模拟心电信号发生器的研制

目的:设计一个方便实验室使用的模拟心电信号发生器。方法:利用处理后数据文件,采用NI公司的PXI-6221 DAQ数据采集卡,在LabVIEW环境下研制一个模拟心电信号发生器。结果:研制的模拟心电信号发生器能产生与数据文件对应的心电波形,且幅值、采样率等参数可调。结论:利用NI的虚拟仪器技术能比较简单地研制模拟心电信号发生器,使为教学实验室提供低价位、高利用率的仪器成为可能。

基于模拟人系统的室内人工合成训练环境在机动卫勤分队训练中的应用

为提高机动卫勤分队人员战场急救技能,应用多种信息模拟技术,结合仿真模拟人系统,参照中国人民解放军总后勤部机动卫勤分队训练教材和第三军医大学西南医院机动卫勤分队训练教材,开设战地基础心肺复苏术训练课程及考核。培训后学员操作总及格率远远高于培训前,差异有统计学意义。团队配合成绩与救治成功率与培训前相比,有很大幅度提高,差异非常显著。参训人员中100%认为训练该课目非常必要,实用且贴近实战。通过人工合成训练环境结合模拟人系统,最大程度实现战场现实环境综合演练考核,能够有效地提高机动卫勤分队人员的急救操作能力和团结协作能力。

模拟心电信号发生器的研制

报道模拟心电价号发生器的设计与调试,提出简化电路的方法,在此基础上研制成功一个简单、可靠、波形逼真的模拟心电信号发生器。

12导联高频心电信号的特征提取及聚类

针对心肌梗死(myocardial infarction,MI)12导联高频心电信号(high frequency electrocardiogram,HFECG)全局特征聚类问题,提出了一种计算机自动聚类算法。收集MIT-BIH标准心电数据库中的健康心电信号、早期心肌梗死心电信号、急性期心肌梗死心电信号、近期心肌梗死心电信号进行处理。应用二维主分量判别法(two dimensional principal component analysis,2D-PCA)对12导联HF-ECG进行融合特征提取,并应用基于均方差属性加权的遗传模拟退火K-means改进聚类算法。与常规K-means聚类算法相比,特征值更加简单直观,所提算法平均分类精度有较大提高,能对12导联HF-ECG进行更有效的聚类。

一种生理弱电信号的模拟处理电路的设计

本文介绍了我们在心室晚电位研究过程中所研制成功的生理弱电信号模拟处理电路。读电路综合考虑了噪声、输入阻抗、共模抑制比和基线漂移等各项指标，采用了新近推出的高性能芯片ＡＤ６２０，并通过精细的工艺设计予以实现。测试表明该电路是稳定的、有效的。

人体心电信号检测系统的研究

设计了一种能采集人体微弱心电信号的检测系统,此系统使用前端电路实现对心电信号的采集,通过滤波、陷波电路过滤掉人体及器件产生的干扰信号,后级放大及电平抬高电路为模拟信号进行模数转换做准备,最后使用MPS430单片机进行A/D转换,从而实现心率的读取。测试结果表明,此系统达到了良好的检测效果。

心电信号实验研究系统设计

本文设计了一个心电信号实验研究系统,系统可以采集、模拟任意导联心电信号,并将结果存储到心电数据库供研究分析使用。采集模拟仪采集或模拟可以采集任意导联、正常、异常心电信号,并保存结果;心电数据库以采集模拟仪为工具,在完成一些心电处理实验的基础上,采集并存储各种参数的心电信号,提供第三方研究使用。采集模拟仪和心电数据库组成一个实用系统,为心电信号的研究分析和相关仪器的开发提供了一个优秀的实验研究平台。

心电信号采集技术研究进展

体表心电图设备,包括常规心电图机、床边心电监护仪、动态心电记录仪、负荷运动心电系统等,是目前最广泛应用的心脏功能诊断/监护设备。这类设备的核心部分是心电信号采集放大器和模数转换器。本文综述了国内外心电信号采集技术的研究现状,分析了其主要技术参数,最后提出低增益直流放大器和高分辨率模数转换器是未来的发展趋势。

分形在心电信号处理中的应用

研究了分形理论在ＥＣＧ信号模拟及处理上的应用，在心室树状结构传导模型的基础上，分析了模拟ＱＲＳ波的功率反比特性；同时通过对ＥＣＧ信号的分形研究，分析了给定对象的ＥＣＧ信号的显著的分形特征。

标准心电信号输出的测量分析

在对心电信号模拟仪输出ECG标准信号和参考波形进行检测校准时,心电信号标准器输出的信号经放大、滤波后含有各种干扰信号。文章对输出信号中的工频干扰、基线漂移以及滤波进行了分析,通过提高检测过程中对ECG标准信号的识别及去噪,可提高测量准确度,减小系统误差。

心电模拟波形发生系统的设计

以32位低功耗的ARM9微处理器为核心,移植了嵌入式Linux操作系统设计的一个心电模拟波形发生系统,实现了心电信号的实时采集和波形显示功能。Qt是KDE等项目使用的GUI支持库,所以许多基于Qt的X Window程序也可以非常方便地移植到Qt/Embedded版本上,因此系统采用Qt进行软件界面的开发。该系统设计主要包括ARM9处理器、信号采集模块、D/A转换模块、右腿驱动、低通滤波等模块。采用嵌入式Linux操作系统作为软件开发平台,充分利用ARM9的高效性和低功耗性能,很好地模拟正常的人体除颤的过程,并且能够模拟34种常见的异常心电波形,输出波形都达到了医学相关要求。

心电采集系统中模拟电路的设计

介绍了一种心电采集系统中模拟电路的具体设计方案,它能够很好地克服心电采集中的一些困难,获得不失真的心电信号,为信号的后续处理提供了保障。

全定制心电采集的模拟集成电路设计

设计和实现了一种应用于健康监测设备的采集心电信号的模拟集成电路(IC)。该电路系统包括集成了右腿驱动电路的仪表放大器,二阶有源低通滤波器,第二级放大电路,高电源抑制比(PSRR)的低压差线性稳压电源(LDO)以及导联脱落检测电路。与其他已有的方案相比,该全定制模拟集成电路系统集成了工业级应用所需要的全部功能,并且表现出更好的共模抑制和电源抑制性能。芯片采用SMIC0.18μmCMOS工艺流片,且已完成测试,通过电极成功采集到人体心电信号。测试结果表明,该模拟IC实现了在0.5~100Hz带宽内51dB的增益,系统的共模抑制比和电源抑制比为75dB和90dB。在2.9V^5.5V电源电压下正常工作时,芯片消耗190μA的电流。

基于生理信号的驾驶疲劳综合评价方法试验研究

采用驾驶模拟舱对30名被试进行动态驾驶模拟试验,分析心电信号和脑电信号随驾驶时间的变化规律,验证心电信号和脑电信号作为驾驶疲劳评价指标的有效性.采用皮尔逊相关系数计算发现心电信号与脑电信号相关关系显著,并通过主成分分析法,建立脑电信号与心电信号之间的关系,确定驾驶疲劳评价的综合指标,可以排除干扰因素,减小数据的波动性,提高驾驶疲劳评价的准确性.

新型心电信号检测带通滤波器的设计

提出了一种新型的用于心电信号检测的带通滤波器。心电信号是常见的生物电信号,低频达到0.1 Hz,高频分量超过100 Hz,其检测电路中需要一个0.1—100 Hz的带通滤波器。由于0.1 Hz的低截止频率和片上电容、电阻值的限制,采用传统滤波器设计方法很难达到设计要求。为寻找结构简单而性能达标的滤波器结构,引入了电流舵技术,用低通滤波器和高通滤波器串联的方式,使用不超过10 kΩ的电阻和不超过6 p F的电容就可以实现低达0.026 7 Hz的截止频率。该滤波器在SMIC 0.18μm工艺下进行设计与仿真,经过仿真验证,该滤波器在1.8V工作电源的情况下获得了0.026 7 202 Hz的通频带,低于168μV的输入参考噪声;0.1—100 Hz频带内相移小于±30°,带内波动小于1 d B,滤波器整体功耗为311 n W。该滤波器结构简单,所需电阻电容值小,具有低噪声、低功耗的特点。

远程心电监护系统的研制

作者研制了一种远程心电监护系统,由患者携带的心电记录器、医院方使用的心电接收器和用于心电回放与分析的PC微型计算机组成。它同时采用声耦合的FM调频模拟传输技术和Modem数字通信技术,心脏病患者可利用固定电话或手机,通过电话网络,将所记录的心电信号传给医院,本系统适用于建立心脏病监控服务网络、对心脏病患者提供远程诊断服务和长期家庭监护。作者详细介绍了系统结构、硬件工作原理及软件设计,分析并展望了心电远程监护系统的市场应用状况,同时提出进一步的改进方法。

基于ADAS1000的18导联心电仪的设计

为了实现同步同时观察左、右心室正后壁的情况,解决动态心电图改变长时间同步监测难问题,本文介绍了一种18导联心电监测系统。心电信号经过调理电路送入心电图(ECG)模拟前端ADAS1000芯片,MSP430控制器经SPI接口实现与心电图模拟前端的通讯,并对数据进行分析处理,在上位机MATLAB软件上显示相应的波形。基于ADAS1000的18导联心电仪的导联功耗不大于15 m W,且导联同时工作的功耗不大于100 m W,实现了全天24小时的实时监测,以200 Hz的采样频率检测出不同人群,不同情况下的心电信号波形,获得全面的动态心电资料且成本低廉,在冠心病、心肌缺血、心律失常诊断中具有一定的实用和市场价值。