运算放大电路、主动电极及电生理信号采集系统
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-10-13 10:35:44
在心电、脑电等生理信号的实际测量中,通常会使用皮肤清洁剂和导体胶以减小 皮肤阻抗,增强电极和皮肤间的导电性。然而,这种传统的测量方法通常需要很长的准备时 间,而且会对人体的皮肤造成一定程度的损伤,不利于进行长期的测量。另一方面,在传统 电极中,由导连线引入的电子干扰会产生不期望的噪声问题,当生理采集信号很小时,这种 问题显得尤为严重。
针对上述问题,主动电极的设计概念在1968年就已经提出,虽然这种设计较为有 用,但是由于当时的晶体管等电子器件体积大而且成本高,不适于电极内集成,主动电极并 没有得到广泛的应用。近年来,随着电子和集成电路技术的发展、电池及封装技术的进步, 主动电极已能以较为合理的成本得到应用。然而,相比于以往,现在需采用新的设计技术来 满足现代医疗器械的性能指标,因此对于主动电极在生理信号采集应用方面的研究逐渐转 化为电路工程问题。基于此,现在关于主动电极的设计主要分为三个类型:一是单位增益放 大缓冲器,这种设计能提供高输入阻抗、低输出阻抗,实现阻抗转换的功能,使电极对电生 理信号的采集能力更强,受到后极导连线的干扰更弱;二是小增益放大器,这种设计相比于 第一类提供一定的信号放大功能,能进一步增强对导连线噪声的抗干扰能力;三是较大增 益放大器,这种设计抗噪声干扰能力最强,但是由于人体电生理信号存在较大的直流失调 电压,此种设计较难实现,而且较大的增益容易产生失配,会减小电路的共模抑制比。
相较于现有技术,利用所述运算放大电路及所述主动电极电路,所述电生理信号 采集系统可在电极上实现较大增益的信号放大,抗300mV极化电压,其可有效地增强生理信 号的抗干扰能力、减小噪声、增强信号精度;同时,所述运算放大电路具有较大输入阻抗(远 高于皮肤阻抗),一方面可解决现有技术需要皮肤清洁剂和导体胶的问题,另一方面可提高 信号采集精度。另外,所述主动电极电路采用解塞技术,可以大大提高信号响应速度,进而 可避免由于电生理信号(心电等)具有极低的高通截止频率,而存在信号响应时间过慢问 题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段, 而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够 更明显易懂,以下特举实施例,并配合附图,详细说明如下。
技术合作
相较于现有技术,利用所述运算放大电路100及所述主动电极电路200,所述电生 理信号采集系统300可在电极上实现较大增益的信号放大,抗300mV极化电压,其可有效地 增强生理信号的抗干扰能力、减小噪声、增强信号精度;同时,所述运算放大电路100具有较 大输入阻抗(远高于皮肤阻抗),一方面可解决现有技术需要皮肤清洁剂和导体胶的问题, 另一方面可提高信号采集精度。另外,所述主动电极电路200采用解塞技术,可以大大提高 信号响应速度,进而可避免由于电生理信号(心电等)具有极低的高通截止频率,而存在信 号响应时间过慢问题。
以上所述,仅是本发明的实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本 发明已以实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱 离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化 的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。