一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，包括前端放大電路、高通濾波電路和二級放大電路，前端放大電路、高通濾波電路和二級放大電路依次相連；本實用新型通過采用前級放大、高通濾波、二級放大、低通濾波的結(jié)合，兩重濾波可有效的減少心電信號的噪聲，采用兩級放大，可將心電信號進行充分的放大，基本心電信號足夠微弱，也可以檢測到其中的信息，更加有效的監(jiān)控病人的身體情況，同時也更加方便醫(yī)生的診斷，更加有利于醫(yī)療事業(yè)的進步。
【專利說明】-種監(jiān)護儀的心電信號放大電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于醫(yī)療儀器領(lǐng)域，具體涉及一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)療監(jiān)護儀是一種以測量和控制病人生理參數(shù)，并可與已知設(shè)定值進行比較，如 果出現(xiàn)超標，可發(fā)出警報的裝置或系統(tǒng)。監(jiān)護儀它必須24小時連續(xù)監(jiān)護病人的生理參數(shù)， 檢出變化趨勢，指出臨危情況，供醫(yī)生應(yīng)急處理和進行治療的依據(jù)，使并發(fā)癥減到最少達到 緩解并消除病情的目的。監(jiān)護儀的用途除測量和監(jiān)護生理參數(shù)外，還包括監(jiān)視和處理用藥 及手術(shù)前后的狀況。
[0003] 監(jiān)護儀與監(jiān)護診斷儀器不同，它必須24小時連續(xù)監(jiān)護病人的生理參數(shù)，檢出變化 趨勢，指出臨危情況，供醫(yī)生應(yīng)急處理和進行治療的依據(jù)，使并發(fā)癥減到最少，達到緩解并 消除病情的目的。
[0004] 監(jiān)護儀的用途除測量和監(jiān)護生理參數(shù)外，還包括監(jiān)視和處理用藥及手術(shù)前后的狀 況。
[0005] 監(jiān)護儀的標準6參數(shù)為心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度、脈搏、體溫。此外可選 的參數(shù)包含：有創(chuàng)血壓、呼吸末二氧化碳、呼吸力學(xué)、麻醉氣體、心輸出量(有創(chuàng)和無創(chuàng))、腦 電雙頻指數(shù)等等。
[0006] 心電圖是監(jiān)護儀器最基本的監(jiān)護項目之一，心電信號是通過電極獲得，監(jiān)護用電 極是一次性AS-AGCI紐扣式電極。心臟各部分興奮過程中出現(xiàn)的電位變化的方向、途徑、次 序和時間等均有一定規(guī)律。由于人體為一個容積導(dǎo)體，這種電位變化亦必然擴布到身體的 表面。鑒于心臟在同一時間內(nèi)產(chǎn)生大量電信號，將心臟產(chǎn)生的電位變化以時間為函數(shù)記錄 下來，這記錄曲線稱為心電圖.
[0007] 心電信號由多個頻率組成，其特性也不盡相同，心電信號是一種非平穩(wěn)信號，在采 樣過程中，常常摻雜各種噪聲和干擾，心電信號微弱等級在mv級別，且有著小于50Hz的超 低頻特性，且心電信號對于信噪比的要求非常高，所以對心電信號放大器的選擇也會非常 嚴格。
[0008] 隨著醫(yī)患事故的頻發(fā)，醫(yī)療檢測和監(jiān)護設(shè)備的性能要求也越來越高，相應(yīng)的心電 信號的處理電路也需要有非常優(yōu)異的性能，使得心電信號的獲得更加準確，更加精密。同時 現(xiàn)有的心電監(jiān)護設(shè)備體積笨重，使用不方便，給醫(yī)生和患者帶來了許多不便，不利于監(jiān)護工 作的進行。
[0009] 專利名稱為"一種心電信號放大器"，專利號為CN203424930U的專利公開了其心 電信號放大器包括級聯(lián)的隔直高通濾波器以及放大器，電路結(jié)構(gòu)太過簡單，無法保證心電 信號的低噪聲和放大，同時該專利也沒有給出具體的實施方式。 實用新型內(nèi)容
[0010] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種監(jiān)護儀的心 電信號放大電路，通過采用前級放大、高通濾波、二級放大、低通濾波的結(jié)合，兩重濾波可有 效的減少心電信號的噪聲，采用兩級放大，可將心電信號進行充分的放大，基本心電信號足 夠微弱，也可以檢測到其中的信息，更加有效的監(jiān)控病人的身體情況，同時也更加方便醫(yī)生 的診斷，更加有利于醫(yī)療事業(yè)的進步。
[0011] 本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
[0012] 一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，包括前端放大電路、高通濾波電路和二級放大 電路，如端放大電路、1?通濾波電路和-級放大電路依次相連；
[0013] 其中前端放大電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、芯片INA114,芯片INA114 包括八個引腳，分別是第一引腳、第二引腳、第三引腳、第四引腳、第五引腳、第六引腳、第七 引腳和第八引腳；
[0014] 第一電阻的一端連接芯片INA114的第二引腳，第一電阻的另一端連接芯片 INA114的第七引腳，第二電阻的一端連接芯片INA114的第二引腳，第二電阻的另一端連接 芯片芯片INA114的第四引腳，第三電阻的一端接芯片INA114的第一引腳，所述第三電阻的 另一端芯片連接INA114的第八引腳，芯片INA114的第七引腳接正極直流電壓，芯片INA114 的第四引腳接負極直流電壓，芯片INA114的第五引腳接地，芯片INA114的第六引腳為芯片 INA114的信號輸出端；
[0015] 高通濾波電路包括第一電感、第二電感、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻 和第一運算放大器，其中，第一電感的一端與芯片INA114的第六引腳相連，第一電感的另 一端分別與第四電阻的一端、第二電感的一端相連，第四電阻的另一端與第一運算放大器 的輸出端相連，所述第二電感的另一端分別與第一運算放大器的正相輸入端、第五電阻的 一端相連，第五電阻的另一端接地，第一運算放大器的反相輸入端分別與第六電阻的一端、 第七電阻的一端相連，所述第六電阻的另一端接地，所述第七電阻的另一端與第一運算放 大器的輸出端相連；
[0016] 二級放大電路包括第三電感、第八電阻、第九電阻、第十電阻、芯片0P27GP，其中， 芯片0P27GP包括正信號輸入引腳、負信號輸入引腳、正電壓引腳、負電壓引腳、信號輸出 引腳，第三電感的一端與第一運算放大器的輸出端相連，第三電感的另一端分別與第八 電阻的一端、第九電阻的一端相連，第八電阻的另一端接地，所述第九電阻的另一端與芯 片0P27GP的正信號輸入引腳相連，第十電阻的一端接地，所述第十電阻的另一端與芯片 0P27GP的負信號輸入引腳，芯片0P27GP的正電壓引腳接正極直流電壓、芯片0P27GP的負電 壓引腳接負極直流電壓。
[0017] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述芯片INA114的第七引腳和第四引腳所 連接的電壓分別是+12V、-12V。
[0018] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述芯片0P27GP的正電壓引腳和負電壓引 腳所接的電壓分別是+12V、-12V。
[0019] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，還包括低通濾波器，所述低通濾波器與芯片 0P27GP的信號輸出引腳相連。
[0020] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述的低通濾波器為有源二階低通濾波器。
[0021] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述的有源二階低通濾波器包括第四電感、 第五電感、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第二運算放大器，其中，第 十一電阻的一端與芯片0P27GP的信號輸出引腳相連，十一電阻的另一端分別與第十二電 阻的一端、第四電感的一端相連，所述第四電感的另一端與運算放大器的輸出端相連，所述 所述第十二電阻的另一端分別與第五電感的一端、第二運算放大器的正相輸入端相連，所 述第五電感的另一端接地，運算放大器的反相輸入端分別與第十三電阻的一端、第十四電 阻的一端相連，所述第十三電阻的另一端接地，所述第十四電阻的另一端與運算放大器的 輸出端相連。
[0022] 本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0023] 第一、本實用新型通過采用前級放大、高通濾波、二級放大、低通濾波的結(jié)合，兩 重濾波可有效的減少心電信號的噪聲；
[0024] 第二、本實用新型采用兩級放大，可將心電信號進行充分的放大，基本心電信號 足夠微弱，也可以檢測到其中的信息，更加有效的監(jiān)控病人的身體情況；
[0025] 第三、本實用新型采用集成芯片進行電路設(shè)計，既能有效的保證電路的功能，也 可以減少設(shè)備的體積，更加方便醫(yī)生的診斷，也更加有利于醫(yī)療事業(yè)的進步。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本實用新型的電路圖；
[0027] 圖2是本實用新型芯片INA114的封裝圖；
[0028] 圖3是本實用新型的有源二階低通濾波器的電路圖。

【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細說明：
[0030] 本實用新型公開一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，如圖1所示，包括前端放大電 路、1?通濾波電路和-級放大電路，如端放大電路、1?通濾波電路和-級放大電路依次相 連；
[0031] 其中前端放大電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、芯片INA114，芯片 INA114包括八個引腳，分別是第一引腳、第二引腳、第三引腳、第四引腳、第五引腳、第六引 腳、第七引腳和第八引腳；
[0032] 第一電阻R1的一端連接芯片INA114的第二引腳，第一電阻R1的另一端連接芯片 INA114的第七引腳，第二電阻R2的一端連接芯片INA114的第二引腳，第二電阻R2的另一 端連接芯片芯片INA114的第四引腳，第三電阻R3的一端接芯片INA114的第一引腳，所述 第三電阻R3的另一端芯片連接INA114的第八引腳，芯片INA114的第七引腳接正極直流電 壓，芯片INA114的第四引腳接負極直流電壓，芯片INA114的第五引腳接地，芯片INA114的 第六引腳為芯片INA114的信號輸出端；
[0033] 高通濾波電路包括第一電感C1、第二電感C2、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻 R6、第七電阻R7和第一運算放大器，其中，第一電感C1的一端與芯片INA114的第六引腳相 連，第一電感C1的另一端分別與第四電阻R4的一端、第二電感C2的一端相連，第四電阻R4 的另一端與第一運算放大器的輸出端相連，所述第二電感C2的另一端分別與第一運算放 大器的正相輸入端、第五電阻R5的一端相連，第五電阻R5的另一端接地，第一運算放大器 的反相輸入端分別與第六電阻R6的一端、第七電阻R7的一端相連，所述第六電阻R6的另 一端接地，所述第七電阻R7的另一端與第一運算放大器的輸出端相連；
[0034] 二級放大電路包括第三電感C3、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、芯片 0P27GP，其中，芯片0P27GP包括正信號輸入引腳、負信號輸入引腳、正電壓引腳、負電壓引 腳、信號輸出引腳，第三電感C3的一端與第一運算放大器的輸出端相連，第三電感C3的另 一端分別與第八電阻R8的一端、第九電阻R9的一端相連，第八電阻R8的另一端接地，所述 第九電阻R9的另一端與芯片0P27GP的正信號輸入引腳相連，第十電阻R10的一端接地，所 述第十電阻R10的另一端與芯片0P27GP的負信號輸入引腳，芯片0P27GP的正電壓引腳接 正極直流電壓、芯片0P27GP的負電壓引腳接負極直流電壓。
[0035] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述芯片INA114的第七引腳和第四引腳所 連接的電壓分別是+12V、-12V。
[0036] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述芯片0P27GP的正電壓引腳和負電壓引 腳所接的電壓分別是+12V、-12V。
[0037] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，還包括低通濾波器，所述低通濾波器與芯片 0P27GP的信號輸出引腳相連。
[0038] 由于心電信號的微弱、干擾大、低頻等特性，所以在進行心電前級放大電路的設(shè) 計中，對放大器的選擇有嚴格的要求，如高輸入阻抗，高共模抑制比，低噪聲，低漂移等特 性。為了滿足這些要求，本設(shè)計中選擇儀表芯片INA114作前級放大芯片。INA114是一款 低價格、高精度的儀用放大器，有非常優(yōu)良的性能，是生物放大器設(shè)計中的經(jīng)典之作。由于 AD620A的低功耗、低電壓和小封裝使其在便攜式儀器應(yīng)用中非常有用；同時，低偏置電流、 低電流噪聲和低電壓噪聲等優(yōu)良性能增強了它的動態(tài)性能。
[0039] -般來說，共模抑制比隨增益增大而有所提高，但考慮到前置級對整個放大電路 噪聲的貢獻，放大器的噪聲性能一般隨第一級增益的提高而明顯變差，特別是集成器件噪 聲性能一般比分立元件差。因此第一級增益不宜取值過度，一般放大增益〈20為宜。本文 將前置放大增益設(shè)置為7。
[0040] 前級放大電路的輸入前端加入多個接地的二極管，組成有效的保護電路，這樣可 在人體與儀器之間形成一個保護措施，由于二極管的導(dǎo)通需要有一定的電壓值，在一定的 條件下對人體和儀器進行保護，使兩者不受損壞。
[0041] 心電放大的倍數(shù)一般在1000倍左右，經(jīng)過前級放大器的放大，信號還需要進一步 放大，為了去除心電信號中的低頻、高頻和50Hz的工頻干擾信號，還需要進行高通、低通等 模擬濾波器的設(shè)計。
[0042] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述的低通濾波器為有源二階低通濾波器， 有源二階低通濾波器具有元件數(shù)量少、輸出阻抗低、元件間差值小等優(yōu)點。
[0043] 如圖3所示，所述的有源二階低通濾波器包括第四電感C4、第五電感C5、第十一電 阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第二運算放大器，其中，第十一電 阻R11的一端與芯片0P27GP的信號輸出引腳相連，第十一電阻R11的另一端分別與第十二 電阻R12的一端、第四電感C4的一端相連，所述第四電感C4的另一端與運算放大器的輸出 端相連，所述所述第十二電阻R12的另一端分別與第五電感C5的一端、第二運算放大器的 正相輸入端相連，所述第五電感C5的另一端接地，運算放大器的反相輸入端分別與第十三 電阻R13的一端、第十四電阻R14的一端相連，所述第十三電阻R13的另一端接地，所述第 十四電阻R14的另一端與運算放大器的輸出端相連。
[0044] 上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于 上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型 宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1. 一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，其特征在于：包括前端放大電路、高通濾波電路 和二級放大電路，前端放大電路、高通濾波電路和二級放大電路依次相連； 其中前端放大電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、芯片INA114,芯片INA114包括 八個引腳，分別是第一引腳、第二引腳、第三引腳、第四引腳、第五引腳、第六引腳、第七引腳 和第八引腳； 第一電阻的一端連接芯片INA114的第二引腳，第一電阻的另一端連接芯片INA114的 第七引腳，第二電阻的一端連接芯片INA114的第二引腳，第二電阻的另一端連接芯片芯片 INA114的第四引腳，第三電阻的一端接芯片INA114的第一引腳，第三電阻的另一端芯片連 接INA114的第八引腳，芯片INA114的第七引腳接正極直流電壓，芯片INA114的第四引腳 接負極直流電壓，芯片INA114的第五引腳接地，芯片INA114的第六引腳為芯片INA114的 信號輸出端； 高通濾波電路包括第一電感、第二電感、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻和第 一運算放大器，其中，第一電感的一端與芯片INA114的第六引腳相連，第一電感的另一端 分別與第四電阻的一端、第二電感的一端相連，第四電阻的另一端與第一運算放大器的輸 出端相連，所述第二電感的另一端分別與第一運算放大器的正相輸入端、第五電阻的一端 相連，第五電阻的另一端接地，第一運算放大器的反相輸入端分別與第六電阻的一端、第七 電阻的一端相連，所述第六電阻的另一端接地，所述第七電阻的另一端與第一運算放大器 的輸出端相連； 二級放大電路包括第三電感、第八電阻、第九電阻、第十電阻、芯片0P27GP，其中，芯片 0P27GP包括正信號輸入引腳、負信號輸入引腳、正電壓引腳、負電壓引腳、信號輸出引腳， 第三電感的一端與第一運算放大器的輸出端相連，第三電感的另一端分別與第八電阻的一 端、第九電阻的一端相連，第八電阻的另一端接地，所述第九電阻的另一端與芯片0P27GP 的正信號輸入引腳相連，第十電阻的一端接地，所述第十電阻的另一端與芯片0P27GP的負 信號輸入引腳，芯片0P27GP的正電壓引腳接正極直流電壓、芯片0P27GP的負電壓引腳接負 極直流電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，其特征在于：所述芯片 INA114的第七引腳和第四引腳所連接的電壓分別是+12V、-12V。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，其特征在于：所述芯片 0P27GP的正電壓引腳和負電壓引腳所接的電壓分別是+12V、-12V。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，其特征在于：還包括低通濾 波器，所述低通濾波器與芯片0P27GP的信號輸出引腳相連。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，其特征在于：所述的低通濾 波器為有源二階低通濾波器。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種監(jiān)護儀的心電信號放大電路，其特征在于：所述的有源二 階低通濾波器包括第四電感、第五電感、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電 阻、第二運算放大器，其中，第^ 電阻的一端與芯片0P27GP的信號輸出引腳相連，^ 電 阻的另一端分別與第十二電阻的一端、第四電感的一端相連，所述第四電感的另一端與運 算放大器的輸出端相連，所述所述第十二電阻的另一端分別與第五電感的一端、第二運算 放大器的正相輸入端相連，所述第五電感的另一端接地，運算放大器的反相輸入端分別與 第十三電阻的一端、第十四電阻的一端相連，所述第十三電阻的另一端接地，所述第十四電 阻的另一端與運算放大器的輸出端相連。
【文檔編號】A61B5/0428GK203898304SQ201420300175
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】王嘯東 申請人:南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院