心脏电信号采集原理与便携式电路设计详解

心电信号采集原理及电路设计是现代医疗电子设备中至关重要的一部分，尤其是在便携式自动心电诊断系统中。心电图（ECG）记录的是心脏活动的电生理信号，通过监测心脏的起搏点（窦房结）、心房和心室的兴奋顺序以及生物电变化，来反映心脏的健康状况。这个过程遵循一定的生物电信号传导规律，从心脏内部的电活动到体表的可测量信号。 心电图产生机理涉及心脏的自然节律和电活动传导。窦房结作为心脏的起搏点，首先产生电信号，然后通过特定路径和时间顺序传递至心房和心室，导致心脏的整体收缩和舒张。这个过程中的生物电变化，包括幅度、频率和传导特性，都反映了心脏的工作状态。心电图记录的就是这些变化的图形，为医生诊断心脏疾病提供了重要依据。 为了确保准确的诊断，便携式心电监护仪的设计着重于信号的高效采集。信号的特点决定了电路设计的要求：高输入阻抗保证了对微弱信号的敏感度，高共模抑制比则有助于过滤掉干扰信号，防止噪声影响。此外，低噪声放大器是关键组件，因为它能有效地放大并清晰呈现心电信号，同时保持信号的原始质量。 系统结构通常包括信号采集、预处理和数字处理三个部分。FPGA（现场可编程门阵列）在其中起到核心作用，它能够实时控制信号的数字化过程，进行数据的滤波、分析和存储，为后续的诊断算法提供基础。整体设计需兼顾便携性和性能，使得设备能在家庭、旅行等环境中方便地使用，并能有效地识别和报告潜在的心脏问题。 在实际应用中，采集电路必须具备抗干扰能力，因为心电信号极其微弱，容易受到外部电磁干扰。因此，采用适当的滤波技术和隔离措施是必不可少的。此外，考虑到电源效率和设备体积，电路设计还需要考虑低功耗和小型化。 心电信号采集原理与电路设计是实现高效、准确和便捷的心电诊断的关键，它们共同构成了现代心电设备的核心技术，对于保障人们的健康具有重要意义。