心电信号采集系统的研究与设计

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心电信号采集系统的研究与设计

作者：王思毅

来源：《卷宗》2017年第28期

本文研究设计了十二导联心电采集系统。系统由前端采集电路模块、滤波模块和控制模块组成。前端采集模块对信号进行放大并抑制共模干扰，滤波模块对信号进行噪声处理，控制模块对导联切换和模数转换进行控制。本系统具有体积小、高质量的特点，并使用了低功耗的处理芯片使得长时间的实时心电采集更加简单方便。其能够以更高效稳定的方式对人体心电信号进采集，在未来可以更好地预防心血管疾病的发生，为人们的健康生活提供保障。

1 引言

心血管疾病具有很强的隐蔽性和高危险性，一直是医学界研究的热点问题。心电监护仪器能够及时发现心血管的异常情况，成为临床诊断以及生命科学研究的重要工具。目前使用较多的心电监护仪器主要以工作站的形式应用于医院，因其价格昂贵且不便携带，阻碍了家庭应用的普及。随着人们生活水平的提高，肥胖、快节奏的生活压力促使心血管疾病的发病率迅速上升，已成为威胁人类身体健康的主要因素之一。与此同时，心血管疾病的发病趋势也不断趋于年轻化，便携式的心电系统能够帮助心血管类疾病的预防以及治疗。随着电子设备的快速发展，专业的便携式心电监测设备也能够进入家庭中实现心电信号的日常监护，从而使医生能够更加全面及完整地评估病人的心脏状况。使用心电监护仪可提高护理工作效率，随时了解患者病情，提高治疗和护理质量，大幅度降低危重患者的病死率。因此，本文所研究的十二导联采集系统具有重要的医疗价值与社会价值。

本文设计的便携式十二导联心电采集系统通过电极片从人体的十个不同部位采集心电信号，信号经过放大、共模抑制、滤波并通过MSP430F149芯片控制模数转换，其通过控制导联切换芯片可以得到8路心电信号，最终可以得到十二导联信号。

2 系统总体结构

前端采集电路模块从人体采集到微弱的生物电信号，并进行放大且抑制共模干扰，信号再经过滤波模块后得到高质量的心电信号。控制模块采用了MSP430F149，低功耗处理芯片是系统的中央处理芯片，不仅进行导联切换，还控制模数转换AD7691等芯片。

3 十二导联心电采集系统硬件设计

心电信号的频率主要集中在0.05～150Hz之间。心电信号极其微弱，前端采集模块需要识别到0.5-2mV的微弱信号。在心电采集过程中还有许多噪声会对心电信号造成一定的影响，例如肌电干扰、呼吸引起的基线漂移和幅度变化、电极接触噪声和电极移位干扰、工频干扰和其