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能够抑制运动干扰的无线便携与穿戴式心电检测器

能够抑制运动干扰的无线便携与穿戴式心电检测器

本发明涉及能够抑制运动干扰的无线便携与穿戴式心电检测器,包括模拟处理模块、控制模块和供电模块,供电模块分别为模拟处理模块和控制模块供电,所述模拟处理模块包括:心电检测通道、皮肤电极接触阻抗检测通道和人体电压电流驱动通道,分别用于采集含有运动干扰的心电信号、采集因运动引起的皮肤电极接触阻抗信号和提供人体共模电压和交流电压电流;所述控制模块包括模数转换器、微控制器和数字信号处理器;所述数字信号处理器输入端接收含有运动干扰的心电信号转换后的数字信号,参考端接收因运动引起的皮肤电极接触阻抗信号转换后的数字信号,利用自适应算法得到移除运动干扰后的心电信号。本发明能在运动状态下获得良好的可靠的心电信号。

所述人体电压电流驱动通道包括相互连接的左胸共模电压驱动器和交流信号源;所述交流信号源用于产生一个或多个交流电流;所述左胸共模电压驱动器用于驱动施加在人体上的共模反馈电位和施加在人体上的交流电流。

值得一提的是,接触阻抗信号和电极一一对应,且采用在左胸驱动参考电极上施加特定频率的交流电流,在其余各个电极上检测该频率的交流电压,阻抗就等于交流电压的幅度除以交流电流的幅度。

所述锁相放大器采用一个相位或多个不同相位的参考信号分别和低信噪比信号运算,再经过滤波处理后得到所需低信噪比信号的幅度值与相位值。

所述锁相放大器可以采用单相位锁相环解调方式先将低信噪比信号与参考信号经过锁相环运算后使两者相位一致,再将锁相后的这两个信号相乘,经过滤波后得到解调后的信号,再经过低通滤波得到含有幅度和相位差值的信号。所述锁相放大器也可以采用两个相位相差90度的参考信号分别和低信噪比信号相乘,经过滤波和矢量求和后得到所需低信噪比信号的幅度值。本实施例中,所述锁相放大器采用了两颗集成芯片乘法器进行正交相位解调,其使用的乘法器芯片为AD633。如图6所示,信号输入为电流放大器输出端的电压,参考信号经过移相90度B.4.1后组成了一组相互正交的信号X、Y。经过乘法器B.4.2的解调后得到输入信号与参考信号Χ、Υ乘积,其中参考信号Χ、Υ是相互正交的正弦信号。上述乘积结果经过低通滤波器后得到低频项。两个低频项由矢量和放大器B.4.4运算得到最后的信号幅度输出。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种能够抑制运动干扰的无线便携与穿戴式心电检测器,包括模拟处理模块、控制模块和供电模块,所述供电模块分别为模拟处理模块和控制模块供电,所述模拟处理模块包括:心电检测通道、皮肤电极接触阻抗检测通道和人体电压电流驱动通道;所述心电检测通道用于采集含有运动干扰的心电信号;所述皮肤电极接触阻抗检测通道用于采集因运动引起的皮肤电极接触阻抗信号;所述人体电压电流驱动通道用于提供人体共模电压和交流电压电流;所述控制模块包括模数转换器、微控制器和数字信号处理器;所述模数转换器将收到的含有运动干扰的心电信号和因运动引起的皮肤电极接触阻抗信号转换为数字信号;所述微控制器用于与数字信号处理器实现数据传输;所述数字信号处理器输入端接收含有运动干扰的心电信号转换后的数字化的心电信号,参考端接收因运动引起的皮肤电极接触阻抗信号转换后的数字化的阻抗信号,利用自适应算法得到移除运动干扰后的心电信号。

所述交流信号源由积分器、数字模拟转换器和集成芯片交流信号发生器产生交流电压信号,在由放大器缓冲后传输至所述左胸共模电压驱动器。本实施例中,交流信号源采用集成芯片信号发生器AD9837实现。

所述人体电压电流驱动通道包括相互连接的左胸共模电压驱动器和交流信号源;所述交流信号源用于产生一个或多个交流电流;所述左胸共模电压驱动器用于驱动施加在人体上的共模反馈电位和施加在人体上的交流电流。

其中,所述数字信号处理器可以采用最小均方算法、递归最小均方算法、最小二乘算法等常用的自适应滤波系数调整算法,也可以采用固定步长收敛因子、变步长收敛因子等常用的收敛因子算法。如图7所示,含有运动干扰的心电信号d(k)和皮肤电极接触阻抗信号xzl(k)的加权项yzl(k)求和后得到没有运动干扰的心电信号e(k)。由于皮肤电极接触阻抗信号与心电信号中的运动干扰有很强的相关性,且与心电信号中的生理电信号没有相关性,自适应滤波器可以根据阻抗信号来移除运动干扰。该滤波器的算法在数字信号处理模块中以数字程序的方式来实现。

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