便携式心电监测仪设计：低噪声与滤波技术

"本文提出了一种低噪声便携式心电监测仪的设计方案，通过滤波器和50 Hz陷波器对心电信号进行预处理，然后利用MSP430单片机进行A/D转换，实现心电信号的数字化。设计中，电路具有良好的抗50 Hz陷波性能和低噪声特性，经Electronics Workbench仿真验证，波形失真小。此外，设计还包括导联电极脱落检测功能，以确保监测的准确性。" 本设计的核心在于心电信号的处理和采集。首先，心电信号通过导联输入，从体表获取。这些信号通常非常微弱，容易受到高频干扰和电源噪声的影响。为了提取出纯净的心电信号，设计中采用了滤波技术。滤波器是心电放大电路的重要组成部分，可以去除不需要的高频干扰，保证信号的质量。通常，心电监测会采用高通和低通滤波相结合的方式，高通滤波器允许心电信号的低频部分通过，而抑制高频噪声；低通滤波器则用于阻止高频干扰，保留心电的低频成分。 在滤波之后，50 Hz陷波器被用来专门消除50 Hz电源谐波干扰，这是由于电网频率造成的常见问题。本设计中，陷波器采用了放大器正反馈的形式，以更有效地减少阻带宽度，提高对特定频率干扰的抑制能力。 心电信号经过上述预处理后，进入MSP430单片机进行A/D转换。MSP430是一款低功耗、高性能的微控制器，适用于此类便携式医疗电子设备。A/D转换将模拟的心电信号转化为数字信号，便于后续的数据处理和分析。 便携式心电监测仪的另一关键特征是其小巧便携，可以随身携带，并可通过电池供电。系统由两部分构成：佩戴在患者身上的袖珍监护仪和医院端的心电图处理诊断系统。监护仪记录的心电信号通过GPRS通信技术实时传输至医院，以便医生进行远程诊断。 为了增加系统的实用性和可靠性，设计还考虑了运动中电极脱落的问题，集成了一套导联电极脱落检测电路。这可以及时发现电极与皮肤接触不良的情况，从而避免因信号中断导致的监测误差。 心电信号本身具有随机性强、噪声背景大的特点，其频带通常在0.05~100 Hz之间。因此，有效的信号处理技术对于心电监测至关重要。通过上述设计，可以提高心电信号的信噪比，使得监测结果更为准确，对于心血管疾病的诊断和预防具有重大意义。