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便携式心电监护仪前置扩大电路和抗干扰的规划(二)

本文介绍了在一种新型便携式心电监护仪器中是如何采用单极性供电方式实现前置放大电路。同时也详细地阐述了心电信号抗干扰的设计方案。

2.4 数字电路与模仿电路的阻隔处理

关于便携式监护仪来说,它是由数字电路和模仿电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑模仿部分与数字部分彼此搅扰的问题。 数字电路的频率高,模仿电路的灵敏度强。对信号线来说,高频的信号线尽或许远离灵敏的模仿电路器材;对地线来说,整个PC B对外界只需一个结点;在PC B板内部数字地和模仿地实践上是分隔的,仅仅在PC B与外界衔接的接口处,数字地与模仿地有一点短接。屏蔽珠又称抗搅扰珠、电磁/射频搅扰抑制器,它具有很好的抗高频搅扰效果,在电子线路中可用来屏蔽连线 和电缆中的传导性搅扰。在这里,咱们选取6.8LH的屏蔽珠来阻隔模仿和数字的电源。

2.5 元件的布局和PCB板的规划

在PCB板中,包含多种类型的电路,有小信号的模仿电路、高速数字电路、高频的GPRS信号等。为了避免各部分电路中信号彼此耦合而发生搅扰, 对不同类型的电路部分进行别离布局是PCB板规划的一个根本原则。各部分之间不只应坚持适当间隔,还要分隔走线。

电源体系的布线包含电源线VDD和地线VSS的布线,是体系抗搅扰的一个重要部分。VDD和VSS应尽或许扩展面积,以避免因电磁能量较强而发生电磁搅扰能量的发射,这也是确保高频信号到地之间具有低阻抗的办法。

2.6 对模仿电路加屏蔽的技能

弱小的心电信号埋没在周围各种频率的电磁场在人体内感应出的搅扰信号中,而这些搅扰信号的感应电压都是经过人体和导联线与搅扰源的耦合电容或电感在起效果。加上GP RS的高频信号对送入A/ D的模仿小信号会发生适当大的影响。

所以,除了将模仿电路部分和数字电路部别离离布局以外,还要对模仿电路部分加上屏蔽罩。

3 抗搅扰软件规划方案

当随机搅扰信号混入输入信号时,可以选用模仿滤波器来滤除信号中无用的成分,以进步信号的质量。可是模仿滤波器在低频和甚低频时完结起 来是比较困难的,而数字滤波器则不存在这些问题。它具有高精度、高可靠性和高稳定性的特色,因此被广泛地运用于战胜随机搅扰引起的差错。数字滤波器的数学 运算一般有两种完结办法。一种是频域法,即运用FFT快速运算办法对输入信号进行离散傅立叶改换,依据所期望的频率特性进行滤波。另一种办法是时域法,这 种办法是经过对离散抽样数据作差分数学运算来到达滤波意图的。因为该办法简略易用,适用于实践运用。数字滤波器依据冲激响应的宽度划分为有限冲激响应滤波器( FIR)和无限冲激响应滤波器(IIR)。因为无限冲激响应滤波器具有无限回忆和运算项数较少的特色,而且关于相同阶次的数字滤波器而言, IIR具有更高的精度。故为了在确保滤波质量的前提下进步速度,咱们选用IIR滤波器。

3.1低通滤波器的规划

经过运用低通滤波器,咱们期望可以滤除高于EC G频率规模的高频部分。咱们选取的采样频率为fs=200Hz,所以T = 5ms.依据ECG的频率规模,咱们选取截止频率fc=99Hz,依据低通滤波器规划数据表,咱们选取通带最大衰减宽度rp =0.1dB,选取阻带最小衰减rs =60dB,阶数n=4.依据Matlab的规划成果,得出算法程序的公式:

3.2带阻滤波器的规划

经过试验发现,独自依托模仿带阻滤波器来消除50Hz工频搅扰,效果是不抱负的。为此,咱们再选用数字滤波器来消除工频搅扰。咱们选取 的采样频率为fs=200Hz,所以T=5ms.在这里,咱们相同选用椭圆函数滤波器。首要,规划椭圆函数滤波器的阶数。选取通带截止频率wp1=45, wp2=55,阻带截止频率为ws1= 49.8, ws2= 50.2.选取通带最大衰减宽度rp = 0.1dB,选取阻带最小衰减rs =60dB.依据Matlab的规划成果,得出算法程序的公式:

量相同的腔体组成,两腔体间有一个复合材料做的高弹性隔阂,隔阂在水压效果下可左右扩展,腔体各有一进出水口衔接 三通电磁阀,三通电磁阀操控切换容量室内透析液的进出。如图2a所示作业时,电磁阀V 1中下端相通,水在脱水泵驱动下进入A室,隔阂向左扩展A室容量增大,一起电磁阀V2上下端相通, B室中的水在A隔阂的揉捏下排出B室,经过送液传感器。送液传感器用以监测容量室透析液的活动,当检测到容量室排尽时,宣布操控信号切换电磁阀V1、V 2的作业状况(如图2b) ,电磁阀V 2中下端相通,水进入B室,隔阂向右扩展,一起电磁阀V 1上下端相通, A室中的水排出。送液传感器从头检测到流量,直至容量室排尽再次切换V1、V 2作业状况。在容量室的容量固定的状况,送液传感器对电磁阀切换进行计数即可准确的计算出透析液的送液量。透析液经送液传感器进入由流量操控阀与流量反应 阀组成的均匀流量操控单元,流量操控阀是一个三通可控阀,排出流量等于进液量减去反应量,只需操控反应量巨细即可操控透析液的均匀流量,流量反应阀由直流 电机操控,精度为? 5ml/ min,透析液的均匀流量在( 400~ 600) ml/min接连可调。当A液监测传感器监测的透析液电导度及温度监测值在设定规模内时,旁路三通电磁阀V14左右端相通,电磁阀V15翻开,透析液进入透析器,与血液进行离子交换后的废液从透析器另一端流出,经过滤器、V15、透析压力传感器进入漏血检测器。漏血检测器是红细胞勘探 器,避免当透析器中的透析膜决裂后透析液进入血液,确保医治安全。

检测灵敏度可调规模为( 200~ 1000) ppm,即1L透析液中只需混有( 0.2~ 1) ml的血液,检测器就可以检出并宣布报警。透析液压力传感器用以监测透析液压力,避免透析压力过高形成透析膜决裂,危及透析安全及影响医治效果。

流出漏血检测器的透析废液经负压泵进入脱气室,废液中混入的空气集于密闭的脱气室上方,脱气室内起浮开关翻开电磁阀V8排出空气,确保了排液容量室流量精 度。透析废液经排液容量室、排液传感器、POD( Pressure Offset Device)、热交换器排出机器。负压泵是个直流可调速泵,依据设定的患者脱水速度( 0~ 5.99L/ h)操控泵转速,操控电压在8V~ 21V ,泵前压力即透析液压力从70mmHg到- 400mmHg.排液容量室和排液传感器的结构原理与送液容量室和送液传感器相同,可准确计算出透析废液的排液量。患者的实践脱水量等于排液量减去送液 量,只需准确操控负压泵的转速,即可操控患者的脱水速度及总的脱水量,脱水精度到达? 30ml/h.压力补偿设备PO D的一端经过电磁阀V 7与患者的静脉压力检测口相通,是为避免因为患者静脉压动摇引起跨膜压TMP( Transmembr ane Pressure)动摇过大,影响脱水精度。热交换器是运用排出的废液温度对进入透析机的反渗水进行预热。

在消毒、酸洗状况时,主水路作业状况 不变,仅仅旁路三通电磁阀V14右上端相通,电磁阀V15封闭,水流不进入透析器起到一个安全防护效果。将A液和B液的吸管别离刺进各自的冲刷腔,电磁阀V9、V10、V11翻开,消毒液、酸洗液在A液泵、 B液泵的效果下经V9、V 10、V11、AB液冲刷腔进入主水路,对整个水路体系进行消毒及酸洗。

在/清洗0状况时,主水路作业状况同 /消毒0状况,仅仅将A液、B液、消毒液、酸洗液的吸管别离刺进各自的冲刷腔,电磁阀V9、V10、V11翻开, A液泵和B液泵回转,水由主管路经A B液冲刷腔、V9、V10、V11、消毒液冲刷腔、酸洗液冲刷腔、单向阀、由出水口排出机器,在对整个水路清洗的一起,也清洗了吸管和冲刷腔。

JM S S DS- 20血液透析机的水路体系与其它品牌的血透机(如Fr esen ius费森尤斯、Nikk iso日机装等)比较,最大的特色是取消了超滤泵,由负压泵一起完结负压脱气与超滤功用,合作进出液容量室及POD准确操控超滤,简化了水路体系,降低了 机器本钱,但完结了相同的功用。

4结束语

作为便携式监护仪器,硬件结构简略、体积便于带着是其本身固有的特色。本文针对这些特色,提出了选用单极性供电方 式完结前置扩大电路的规划思维,一起也论说了心电信号抗搅扰的规划方案。本文侧重介绍了抗搅扰的硬件解决方案,而要满意便携式仪器的这些根本特色,软件抗 搅扰解决方案的重要位置则是不行忽视的。为此,咱们把这一部分放在今后的心电信号预处理中加以具体介绍。

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