心电图及其测量电路
常规心电图的波形和测量示意图
心电图记录仪将心脏的电活动传输到记录纸上，从而获得心电图波形。
记录心电图
心电图波形包括P波、QRS波群、T波和U波，通过观察这些波形的变化，可以了解心脏的病理情况。
观察心电图波形
测量心电图波形中的各个波的时间、振幅和形态，并将其记录在标准的心电图图纸上。
诊断心律失常
诊断心肌缺血和心肌梗死
评估心脏功能
心电图在心血管疾病诊断中的价值
神经系统疾病
心电图可检测神经系统疾病，如癫痫、脑卒中、帕金森病等，辅助医生判断神经系统疾病的性质和类型。
心电图在其他疾病诊断中的价值
内分泌系统疾病
心电图可检测内分泌系统疾病，如糖尿病、甲状腺疾病等，辅助医生判断内分泌系统疾病的性质和类型。
方向一般与QRS波群的主波方向一致。
P波是心房除极波，代表左右心房的激动。
QRS波群
T波
T波是心室复极波，代表心室肌细胞从静息状态恢复到正常状态的过程。
T波方向一般与QRS波群主波方向相反。
T波振幅在肢体导联不超过0.5毫伏，在胸导联不超过0.8毫伏。
U波是T波后的一个低振幅、低方向性的波形，其确切的生理意义尚不明确。
电解质紊乱
电解质紊乱如低钾血症、高钾血症等，心电图可能出现QT间期延长、U波增大等表现。
心肌缺血
心肌缺血时，心电图可能出现ST段压低、T波倒置等表现，提示存在冠状动脉病变或心肌肥厚等情况。
常见心电图异常表现及意义
03
专业要求高
心电图诊断需要专业医生进行，非专业人员难以准确解读心电图波形。
心电图诊断的局限性
心电图的定义和作用
心电图的记录方法通常是将电极放置在人体表面不同的部位，以捕捉心脏的电活动信号，并将这些信号通过导线传输到心电图机进行处理和记录。
人体心电测试电路设计
人体心电测试电路设计1.电极设计：人体心电测试电路的第一步是正确地设计电极用于连接测试仪器和人体。
首先，需要有两个电极（一正一负）用于检测心电信号，并将其连接到测试仪器上。
这些电极通常是金属片，可以通过电导胶粘贴在人体皮肤上，以确保稳定的信号接收。
2.放大器设计：心电信号是非常微弱的，因此需要一个放大器来增加其幅度，以便更容易测量和分析。
这种放大器通常使用差分放大器电路来检测电极之间的电压差异，并放大到一个可以进行测量的合适幅度。
此外，放大器还需要具有适当的带宽，以便能够捕捉到心电信号的相关频率。
3.滤波器设计：为了减少噪声和过滤电源干扰等不需要的信号，需要在放大器之后添加滤波器。
滤波器可以根据需要选择不同的截止频率，并抑制在该频率范围之外的信号。
常用的滤波器类型包括低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器。
4.调理电路设计：此阶段的设计将进一步处理滤波后的心电信号，以适应后续的数字分析或显示。
可能需要对信号进行放大、平滑或调整增益等处理，以确保其质量和合适的幅度范围。
5.ADC（模数转换器）设计：心电信号通常是模拟信号，需要将其转换为数字信号进行处理。
模数转换器（ADC）可以对模拟信号进行取样和量化，并将其转换为数字信号。
设计中需要选择合适的ADC进行信号转换，并根据需要选择合适的分辨率和采样率。
6.数字分析和显示：一旦心电信号被转换为数字信号，可以使用计算机或其他设备进行进一步的分析和显示。
这些数字信号可以通过滤波、傅里叶变换、心电图绘制等算法进行分析，并通过电脑、智能手机或其他设备进行显示。
综上所述，人体心电测试电路设计是一个复杂而精细的过程，其中涉及到电极设计、放大器设计、滤波器设计、调理电路设计、ADC设计以及数字分析和显示。
设计人员需要综合考虑电路的精度、稳定性、抗干扰能力和功耗等因素，以确保获得准确、可靠的心电信号测试结果。
同时，需要遵循相关的医疗电子设计标准和法规，以确保电路的安全性和可靠性。
心电测量电路设计
心电测量电路设计
心电测量电路是一种用于监测人体心电信号的电路设计。
心电信号是指心脏收缩和舒张过程中产生的电信号，它可以提供关于心脏健康状况的重要信息。
在心电测量电路的设计中，需要考虑到信号的放大和滤波。
首先，电路需要将微弱的心电信号放大到合适的范围，以便于后续的处理和分析。
一般来说，放大倍数应该足够大，以确保测量到细微的心电信号变化。
其次，心电测量电路还需要进行滤波，以去除噪音信号。
由于心电信号具有较低的频率范围，一般在0.5 Hz到100 Hz之间，因此使用带通滤波器可以有效地去除高频噪音和直流偏移。
为了提高测量的准确性和可靠性，心电测量电路还需要考虑到抗干扰能力。
由于人体周围存在许多干扰源，如电源线干扰、运动干扰和肌电噪音等，电路设计时需要采取一些措施来减少这些干扰的影响。
例如，可以使用差分放大器来抵消共模干扰，或者使用屏蔽来防止外部干扰的干扰。
此外，心电测量电路还需要注意对人体安全的考虑。
因为电路与人体直接接触，所以应该采取一些安全措施，如使用避雷器和隔离器来保
护受试者免受电击的危险。
总的来说，心电测量电路设计是一个复杂而重要的任务，它需要考虑到信号放大、滤波、抗干扰和人体安全等多个方面。
只有设计出高质量的电路，才能准确地测量和分析心电信号，为医生和研究人员提供有价值的心脏健康信息。
心电图仪电路设计及仿真
心电图仪电路设计及仿真摘要:本文设计了心率监测的一种方法,由于人体心电信号属于低频微弱信号,故经导联输入后,从体表获得的心电信号经滤波滤除高频干扰后,再经50 Hz陷波器进一步抑制电源干扰,最后通过MSP430单片机的A／D转换,得到数字化的心电信号。
实验表明本文设计的心电图仪显示的心电信号清晰稳定,基本满足临床监护以及病理分析等要求。
关键词:心电放大电路陷波电路低噪声1 引言众所周知,目前心血管疾病是危害人类健康的一种较常见疾病,而检测心电信号是诊断心血管疾病的主要依据,因此实时监测病人心电活动,设计采集病人心电信号的系统具有重要的意义。
2 心电信号的特点由于心电信号属医学生物信号,一般具有以下两个个特点:其一心电信号的随机性较强,即信号无法用确定的函数进行描述,所以用统计的方法通过大量测量数据中看其规律;其二噪声背景强,即要抗干扰。
心电信号的频带范围一般是0.05～100 Hz。
所以要对心电信号进行精确测量,必须设计出性能优良的放大器。
3 心电信号的传感、放大及滤波3.1 心电输入电级采集记录心电信号,采用电极导电性能好、电极应贴附力强、透气性好、吸汗、极化电压低的优质电极,此外还应该具有拆卸方便、对皮肤刺激小、佩戴舒适等特点。
通常采用表面镀有AgCI可拆卸的一次性软电极,还需要在电极上涂有优质导电膏。
3.2 心电信号的放大本设计中的放大器主要是用来放大心点信号。
放大器的放大倍数大约为5000倍左右,主要是为了满足模拟滤波和A/D采样的需要。
本设计的放大采用二次放大。
第一次放大倍数为10倍,是为了满足模拟滤波器滤波的。
如果信号太小,滤波器根本达不到所要滤波的效果;太大则会使滤波器电路电流过大,影响滤波效果。
主放大电路(二次放大)的倍数位500倍,使其满足单片机A/D采样的最佳效果。
本次放大器设计选用高精度的INAl05做为主体器件,具有低输入偏置电流、低噪音、较高建立时间、低功耗等特性,其共模抑制比可达130dB,所以非常适合作为医疗仪器在前置放大器上使用。
心电检测电路的设计和测试报告
心电检测电路的设计报告（一）、设计目的及其意义心肌是由无数个心肌细胞组成。
由窦房结发出的兴奋，按一定的途径和时程，依次向心房和心室扩布，引起整个心脏的循环兴奋。
心脏各部分兴奋过程中出现的电位变化的方向、途径、次序和时间均有一定的规律。
由于人体为一个容积导体，这种电变化也必须扩布到身体表面。
鉴于心脏在同一时间内产生大量的电信号，因此，可以通过安放在身体表面的胸电极或四肢电极，将心脏产生的电位变化以时间为函数记录下来，这种记录曲线称为心电图，如下图所示。
心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。
心肌细胞的生物电变化是心电图的来源，但是心电图曲线与单个心肌细胞的膜电位曲线有明显的区别。
ECG波形是由不同的英文字母统一命名的。
正常心电图由一个P波、一个QRS波群和一个T波等组成：P波――两心房除极时间；P-R间期――心房开始除极至心室开始除极时间；QRS波群――全心室除极的电位变化；ST段――心室除极刚结束尚处以缓慢复极时间；T波――快速心室复极时间。
ECG的持续时间：P-R间期（或P-Q间期）为P波开始至QRS波群开始的持续时间，也就是心房除极开始至心室除极开始的间隔时间，正常值为0.12〜0.20s,若P-R期延长，则表示房室传导阻滞；Q-T间期为QRS波群的开始至T波的末尾的持续时间，意为心室除极和心室复极的持续时间，正常值为0.32〜0.44s；S-T段为从QRS波群终末导T波开始之间的线段，此时心室全部处于除极状态，无电位差存在，所以正常时与基线平齐，称为等电位线，若S-T段偏离等电位线一定范围，则提示心肌损伤或缺血等病变；QRS波群持续时间正常值约为0.06〜0.11s。
因此，实时的检测心电信号，可以从所得出的心电图上观察心脏的变化。
医生从所测的心电图上判断心脏各个部位的功能是否正常。
所以心电图是医生治疗心脏方面的疾病所不可或缺的依据。
因此心电检测就有了实际应用的意义。
普通心电图有以下几点用途：1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。
心电图的测量
心室肌细胞动作电位Βιβλιοθήκη 心电图的测量第1页
心脏特殊传导系统示意图
心电图的测量
第2页
心电信号传递三站
第一站: 窦房结
心房
第二站: 房室结
束支
第三站: 浦肯野纤维与心室肌细胞
心电图的测量
心室
第3页
心电图的测量
第4页
瞬间综合心电向量
心脏电激动每一瞬间都有许多心肌细 胞同时除极或复极, 产生许多个大小方向 各不相同心电向量, 而这些心电向量可按 一定规则最终综合成某个瞬间综合心电向 量。
心室复极 迟缓期与快速期
第7页
常规心电图波形组成和测量示意图
心电图的测量
第8页
导联体系
导联: 在人体不一样部位放置电极，并
经过导
联线与心电图机电流计正负极相连， 这
心电图的测种量 统计心电图电路连接方法。
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肢体导联络统—反应冠状面情况
心电图的测量
第10页
标准导联连接方式
I
II
III
心电图的测量
第14页
心电图的测量
第15页
心电图的测量
第16页
心电图的测量
第17页
房室传导阻滞
Ⅰ度房室传导阻滞: P-R间期≥0.21s。
心电图的测量
第18页
在体表所测得心电改变, 其实是瞬间 综合心电向量大小和方向改变。
心电图的测量
第5页
A1 ＋
B1
A2
+ B2
C1 C2
B3
＋
A3
B3
A3
C3
心电向量合成标准
心电图的测量
第6页
心电图各波段组成与命名
心电信号检测电路的介绍
心电信号检测电路的介绍摘要：本文是我设计的一个心电信号的测试电路，它能够测量出人体心电信号的波形。
虽没有成熟心电图机那么精准，但是也能够反应出一定的信号。
鉴于不够精准方面的问题，本电路仍需进一步改进。
一、心电检测电路设计目的1.掌握心电的产生原理和导联方式2.要求掌握心电测量电路的硬件实现方法3.熟悉差动放大电路、滤波电路在心电检测电路中的作用。
二、心电检测电路设计原理1．心电图的产生心脏在搏动之前，心肌首先发生兴奋，在兴奋过程中产生微弱的电流，该电流经人体组织向各部分传导，由于身体各部分的组织不同，各部份与心脏间的距离不同，因此在人体体表各部位，表现出不同的电位变化，这些电位变化可通过导线送至一种特制的记录装置—心电图机记录下来，形成动态曲线，这就是所谓心电图（Electrocardiogram，ECG），也称为体表心电图。
心电信号是反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化，心肌细胞的生物电变化是产生心电图的源泉，但是心电图曲线与单个细胞的膜电位曲线有明显的差别。
心脏各部分兴奋时与心电图波形的对应关系如下图所示。
图中P波代表左右两心房兴奋除极过程所产生的电压变化；P-R期间代表心房开始除极传经房室结、希氏束至心室开始除极前的时间；QRS综合波代表室间隔与左右两心室除极过程所产生的电压变化；ST段代表心室除极后缓慢恢复极化过程所形成的微弱电压变化；T波代表心室肌迅速恢复极化过程的电压变化；U波是在T波后的一个很小的正向波，代表心肌激动的“负后电位”。
图心脏兴奋与相应的心电图波形2．体表心电图导联（Electrocardiogram Lead）将两个电极安放在人体表面的任何两点，分别同心电图机的正负极端相连，可用来描记这两点电位差的变化，这种放置电极的方法及其与心电图机的联接方式称为导联（Lead）。
根据电极放置部位的不同，可组成各种导联，各种导联的心电图波形各有特点。
在实用上为了统一标准以便进行对比分析，目前均采用国际上通用的导联，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标准导联；加压单极肢体导联（aVR、aVL、aVF）及单极胸导联（V1～V6）。
常规心电图的波形和测量示意图
既有大小，又有方向。 3. 综合心电向量：全部心肌细胞激动所产生的心电向量
总和。
二、心电图各波段的组成和命名
QRS波群的命名
• 第一个向上的波称R波 • R波前向下的波为Q波，R波后第一个向下的波称S波
（电压>0.5mv的用大写字母描述）
三、心电图的导联体系
1、在人体的不同部位放置电极，并通过导联线 与心电图机的正负极相连，记录心电图的电路 连接方法。
常规心电图的波形和测量示意图正常心电图波形心电图波形心电图连接示意图常规心电图心电图测量常规心电图检查心电图测量原理电流波形测量人体尺寸测量示意图
心电图பைடு நூலகம்查
心电图的产生
1、1887年Waller 利用毛细管静电计， 从人体的体表记录到了第一份心电图。 2、此后荷兰Willem Einthover
（威廉·艾因特霍芬） 用弦式电流计，使心电图的 记录更为准确，并命名了心 电图各波段，和双极导联系统。 因此被尊称为心电图之父。
6. 紫：左腋中线与第五肋间相交处
标 准
R
导
联
肢加 R 体压 导单 联极
1、肢体导联
LR
L
F
F
L
F
导联轴：在每个标准导联的正负极间画出一条假想的直线， 方向由负极指向正极。
肢体导联的导联轴
额面六轴系统
2、胸导联
胸导联电极的连接方式 胸导联检测电极的位置
复习思考题
1、心电图各波段的命名； 2、心电图各波段分别代表心电生理活动的哪一部分？ 3、心电图的导联体系（分组、连接方法）。
2、Einthoven创设常规12导联体系： 肢体导联 胸导联
心电图的导联线
1. 红：右上肢（R） 1. 红：胸骨右缘第四肋间
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心电图机的结构
• 基本结构：
• 输入部分：
（1）导联线：
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（2） 导联选择器
单导心电图机只能记录一个导联的心电信号，需要一个选择 器，对10个电极进行组合，构成需要的导联系统
（3） 过压保护电路
心电图机的量程小，若在测量心电图时有高压信号进入心电 图机，会烧毁机子，需要过压保护。
联)、12道
1.22记录纸
210mm宽卷纸
1.23记录方式 内置热阵式记录器,可做自动、手动、测量、及分析记录。
能够打印ECG波形和测量值及分析诊断结果报告、自律神经检查记录、心律
不齐分析报告、ST段量化分析报告、R-R间期直方图和趋势图
*1.24分析结果指南 具有分析结果指南功能
1.25记录增强功能 回顾记录：可记录前10秒测量的心电图波形
• 一般要求5、10、20mm/mV,(对应的放大倍 数为500,1000,2000)。并设有增益细调。
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5．共模抑制比(CMRR)
• CMRR是衡量心电图仪抗干扰能力的一项重 要指标。共模干扰包括电极极化电位,5OHz 或6OHz工频干扰以及其他共模干扰。
• 一般心电图仪的CMRR应达80dB以上。
5.4 心电图机的设计
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5.4-1心电图仪的设计特点
• 1.心电图仪前置放大器增益的限制
– 电极极化电位的存在是前置放大器增益限制的 原因。
– 前置放大器为一直接耦合式放大器。一般说来 其增益设计在20左右。
– 若以输出动态范围为土5V为例,则前置放大器允 许的最大差模电极极化电位应小于±250mV。
运动后记录：可记录运动后或用药后的心电波形
心律不齐自动延长记录：分析记录时，当心律不齐被检出时，
自动打印心律不齐心电图报告
﹡1.26存储功能 主机可存储300组以上的心电图数据
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• ﹡1.27显示器 ≥5.6英寸触摸屏LCD显示器（带背光源），可显 示3道、6 道、12道+1（节律导联) ECG波形、心率数、工作状态、、 ID编号、患者参数、操作程序菜单及显示某个电极脱落等参数 ﹡1.28输出显示 具有子显示器连接功能 1.29串行接口 内置RS-232C串行接口模块(选配计算机用软件) ﹡1.30辅助功能 选配PC卡，至少可以保存1000组心电图数据 1.31电源要求 AC: 220V 50Hz DC: 内置可充电电池及充电器 1.32连续工作时间 AC＞4小时 DC 1小时 1.33质量证书 取得CCC中国国家强制性产品认证证书 取得CMC计量器具许可证 取得CMD的质量体系认证证书
作用对心电信号进行放大，一般采用查动放大电路
（5） 功率放大器
将中间放大器输出信号进行大功率放大，以便有足够的 电流推动记录器工作，亦称为驱动放大器
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4 走纸部分 是一组机械装置。电机、减速装置、齿轮传 动机构，
作用：记录纸按一定匀速移动
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• 技术要求：
临床类：
十二道心电图机技术参数（国产）
1.1导联
十二道同步采集及记录、记录标准12导联
1.2 输入阻抗 ≥50MΩ(10Hz)
1.3 输入回路电流 ＜50nA
1.4 标准灵敏度 10mm/mv±5%
1.5 频响
0.05～150Hz(-3db)
1.6增益
1/4、1/2、1、2cm/mV,手动或自动
1.7共模抑制比 ≥3dB
1.8抗极化电压 ≥±550mV
• 一般应达0.05Hz～10OHz(-3dB)。 • 下限频率要求达到0.05Hz,即时间常数为3.2
秒。 • 上限频率则由于记录器的不断改进,提高到
100Hz(-3dB)以上。
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4．增益
• 心电图仪的系统增益一般应达1000倍。输 入lmV定标电压时,记录笔偏转的毫米数即 为心电图仪的灵敏度。
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6．噪声
• 过大的噪声会影响测量心电的分辨力。心 电图仪的内噪声一般应在3-10μV以内。
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7．病人安全
• 一般采用两种方法：
– 其一是在地线中串接5mA保险丝, – 其二是采用浮置前置放大器,使漏电流减小到
10μA以下。
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2.2.4 心电图机原理图
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5.4-2 心电图机的组成结构
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• 表5.4-1电极部位、符号、导联线颜色的规定
1.9 除颤保护 具有抗除颤保护功能
1.10时间常数 3.2秒（0～＋20％）
1.11内部噪声 ≤20uVp-p
1.12过负荷 1Vp-p 10秒
﹡1.13滤波器 具有交流、肌电和漂移、高频、低频滤波器
1.14起搏脉冲抑制 符合IEC 62D (CO) 6
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• 1.15道间干扰 ≤0.5mm 标准增益
（4）高频滤波器
滤出空间高频噪声的影响
（5）缓冲放大器
提高电路的输入阻抗，（电压跟随器）
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2 放大部分
• 主要包括：
– 前置放大器、中间放大器、功率放大器、1mV标准 信号发生器、起搏脉冲抑制器、时间常数电路、高 频滤波电路、50Hz滤波电路等
1）前置放大器
主要功能：滤出一些共模干扰，同时有限度的放大信号。
要求：
高输入阻抗 高共模抑制比 低零点漂移 低噪声 宽的线性工作范围
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（2）1mV定标发生器
产生1mV的标准电压信号，衡量所描记的心电图波形 幅度的标准
（3） 时间常数电路
RC滤波网络，滤出电极极化电压。 原理利用电容“隔直”的特性将极化电压在前置放大器 输出端滤除掉。
（4） 中间放大器
﹡1.16A/D位数 18位
1.17采样速率 8000/CH
1.18自诊断功能 具有设备自诊断及故障提示功能
﹡1.19记录速度 5、10、12.5、25、50mm/秒 ±3％
1.20热印头分辨率 垂直方面：8dots/mm 时间轴：1ms
﹡1.21记录道数 3道、3+1(节律导联)、3+2(节律导联)、6道、6+1(节律导
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2．电极与皮肤的接触电阻对CMRR 的影响
• 心电的测量一般在非屏蔽环境下进行,而信 号源内阻的不对称将使输入回路的CMRR下 降。不可避免地就会把共模干扰信号转化 为电路无法克服的差模信号。
• 如 可能减增小大其心影电 响图 。仪前置放大的输入电阻Ri,
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3．频率响应